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LONDRINA 2005 CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS DEPARTAMENTO DE GEOCIÊNCIAS AVALIAÇÃO DO POTENCIAL NATURAL EROSIVO DA MICROBACIA DO RIBEIRÃO TAQUARA-PR JÚLIO BANDEIRA GUERRA
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LONDRINA 2005
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATASDEPARTAMENTO DE GEOCIÊNCIAS
AVALIAÇÃO DO POTENCIAL NATURAL EROSIVO DA MICROBACIA DO RIBEIRÃO
TAQUARA-PR
JÚLIO BANDEIRA GUERRA
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JÚLIO BANDEIRA GUERRA
AVALIAÇÃO DO POTENCIAL NATURAL EROSIVO DA MICROBACIA DO RIBEIRÃO TAQUARA-PR
Monografia apresentada ao curso de Graduação em Geografia da Universidade Estadual de Londrina como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Geografia. Orientador: Prof. Dr. Omar Neto Fernandes Barros
Londrina 2005
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JÚLIO BANDEIRA GUERRA
AVALIAÇÃO DO POTENCIAL NATURAL EROSIVO DA MICROBACIA
DO RIBEIRÃO TAQUARA-PR
Monografia apresentada ao curso de Graduação em Geografia da Universidade Estadual de Londrina como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Geografia.
:
COMISSÃO EXAMINADORA
Prof. Dr. Omar Neto Fernades Barros - orientador Universidade Estadual de Londrina
Prof. Msc. Oswaldo Coelho Pereira Neto Universidade Estadual de Londrina
Prof. Dr. Ricardo Ralisch Universidade Estadual de Londrina
Londrina, _____de ___________de 20___.
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AGRADECIMENTOS
Aos meus pais, irmãos e avó pela educação e apoio.
Aos meus amigos.
Ao meu orientador Prof. Dr. Omar Neto Fernandes Barros.
Ao Engenheiro Agrônomo João Henrique Caviglione e ao IAPAR (Instituto
Agronômico do Paraná) por ter disponibilizado dados os quais foram imprescindíveis
para o desenvolvimento deste trabalho.
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GUERRA, J. B. Avaliação do potencial natural erosivo da microbacia do Ribeirão Taquara-PR. Monografia (Bacharelado em Geografia) – Universidade Estadual de Londrina, Londrina, PR, 2005.
RESUMO
O processo erosivo é um tema que a muito desperta o interesse de pesquisadores. Muitos estudos têm sido realizados com o objetivo de entender este processo e assim pode-lo combater, em sua forma acelerada, para fins de manutenção da fertilidade do solo ou da conservação de uma forma geral. O presente trabalho objetivou avaliar o potencial natural erosivo laminar na microbacia do Ribeirão Taquara-PR, a partir do uso da Equação Universal de Perda de Solos, e com o apoio do Sistema de Informação Geográfica Idrisi Kilimanjaro, como subsidio a projetos de planejamento ambiental e de uso do solo. Sua bacia tem 898,7km2 de área e está localizada entre as coordenadas 51º 27’ 32,4” W e 23º 44’ 54,9” S; e 50º 56’ 52,17” W e 23º 29’ 26,68” S. Para o desenvolvimento do trabalho foram necessários a estimativa e mapeamento, e em seguida o cruzamento, segundo as regras da Equação Universal de Perda de Solos, dos valores dos fatores naturais erosividade, erodibilidade e fator topográfico. Para executar estas etapas do trabalho foram utilizados os sistema de informação geográfica Idrisi Kilimanjaro, o software de modelagem numérica de terreno e geoestatística Surfer 8, o software USLE2D 4.1 e o Microsoft Excel. As áreas consideradas com potencial natural erosivo baixo, segundo classificação de Valério Filho (1996), ocupam uma área de 292,59km2, o que representa 28,16% da área total. As áreas de potencial moderado se estendem por 170,43km2, o que representa 19% da microbacia do Ribeirão Taquara. A classe de potencial natural erosivo moderado a forte ocupa uma área de 203,93km2 (22,73%). As áreas com perdas de solo maiores que 1600t/ha/ano, consideras com potencial natural erosivo forte, abrangem uma área de 231,76km2, o que representa 25,83% da microbacia. Palavras-chave: Erosão. Equação Universal de Perda de Solos. Sistema de Informação Geográfica. Planejamento conservacionista. Microbacia.
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LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Localização da microbacia do Ribeirão Taquara na bacia hidrográfica do
Rio Tibagi-PR.............................................................................................................20
Figura 2 – Mapa da microbacia hidrográfica do Ribeirão Taquara............................43
Figura 3 – Mapa hisométrico da microbacia do Ribeirão Taquara ............................45
Figura 4 – Mapa de declividade e caracterização do relevo da microbacia do
Ribeirão Taquara de acordo com classificação proposta por Lemos e Santos (1996)
..................................................................................................................................45
Figura 5 – Imagem sombreada (representação do relevo) da microbacia do Ribeirão
Taquara.....................................................................................................................46
Figura 6 - Mapa de solos da microbacia do Ribeirão Taquara...................................51
Figura 7 - Mapa de localização dos postos metereológicos selecionados.................54
Figura 8 - Mapa de erosividade da microbacia do Ribeirão Taquara.........................64
Figura 9 - Mapa de erodibilidade da microbacia do Ribeirão Taquara.......................65
Figura 10 - Mapa de fator topográfico (LS) da microbacia do Ribeirão Taquara.......67
Figura 11 - Histograma dos valores do fator LS (valores de 0.1 a 111,89)................68
Figura 11a - Histograma dos valores do fator LS (valores de 0.1 a 30.1)..................68
Figura 12 - Mapa de potencial natural erosivo da microbacia do Ribeirão Taquara de
acordo com classificação proposta por Valério Filho (1994)......................................79
Figura 13 – Síntese dos resultados obtidos...............................................................74
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Médias mensais e anuais de precipitação (mm) nas estações
selecionadas ............................................................................................................62
Tabela 2 – EI30 (TM.mm/ha.h.ano) e erosividade mensal e anual (penúltima coluna –
sistema métrico - TM.mm/ha.h.ano – última coluna – sistema internacional –
MJmm/hahano) ........................................................................................................63
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LISTA DE QUADROS Quadro 1 - Coeficientes linear e angular de equação de regressão linear (y = a + bx)
e coeficiente de correlação para as regiões 3, 4 e 5 para cálculo de índice de erosão
da chuva (EI30) na microbarcia do Ribeirão Taquara.................................................28
Quadro 2 - Postos metereológicos selecionados.......................................................53
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÂO........................................................................................................11 1.1 Aproblemática ambiental......................................................................................11
1.2 Erosão dos solos..................................................................................................13
2 FUNDAMEMENTOS TEÓRICOS...........................................................................21 2.1 Mecanismo de erosão laminar.............................................................................21
2.2 Equação Universal de Perda de Solos (EUPS)....................................................22
2.3 Erosividade (fator R).............................................................................................24
2.4 Erodibilidade (fator K)...........................................................................................28
2.5 Fator topográfico (fator LS)..................................................................................34
2.6 Fator antrópico (fatores C e P).............................................................................38
2.7 Sistema de Informação Geográfica (SIG)............................................................40
3 MATERIAIS E MÉTODOS......................................................................................43 3.1 Caracterização física da área de estudos............................................................43
3.2 Procedimentos metodológicos.............................................................................52
3.2.1 Materiais e procedimentos metodológicos utilizados para estimativa e
mapeamento do fator R (erosividade)...............................................................53
3.2.2 Materiais e procedimentos metodológicos utilizados para estimativa e
mapeamento do fator LS (fator topográfico)......................................................56
3.2.3 Materiais e procedimentos metodológicos utilizados para estimativa e
mapeamento do fator K (erodibilidade)..............................................................59
3.2.4 Procedimento metodológico utilizado para estimativa e mapeamento do
Potencial Natural Erosivo (PNE)........................................................................60
4 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS..............................................61 4.1 Erosividade (fator R).............................................................................................61
4.2 Erodobilidade (fator K)..........................................................................................64
4.3 Fator topográfico (fator LS)..................................................................................65
4.4 Potencial Natural Erosivo (PNE)..........................................................................68
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5 CONSIDERAÇÕES FINAIS....................................................................................71 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS.......................................................................75
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1 - INTRODUÇÃO
1.1 - A problemática ambiental
Os recursos naturais são a base da existência da humanidade. O
homem necessita desses para desenvolver desde atividades fisiológicas, como a
respiração, até atividades produtivas racionais, como o desenvolvimento de
materiais dos quais faz uso, o aço, por exemplo.
A exploração dos recursos naturais deu-se, em um momento inicial,
de maneira rudimentar, com intuito único da subsistência. Porém, com o passar do
tempo, e com o desenvolvimento de novas técnicas, o homem começou a consumir
os recursos de maneira mais sistemática e intensiva, em maior escala, até atingir um
estágio de exploração que pode ser considerado predatório.
Durante muito tempo a sociedade ocidental preocupou-se somente
com o desenvolvimento de tecnologias que facilitassem o acesso aos recursos e
promovessem maior produtividade. Porém, não se deu conta de que a fonte utilizada
é finita. Sendo assim, pressionou o meio sem respeitar seu potencial e fragilidade.
Este tipo de ação demonstra o sentimento de não pertencimento ao
meio. Agindo desta maneira, o homem da sociedade ocidental demonstra não se
entender como parte do ambiente em que vive, mas sim como um agente externo
que pretende controlar e modelar o meio a maneira que entende, unicamente para o
bem próprio.
Esta conduta reflete o modo como à sociedade ocidental concebe o
meio ambiente e seus recursos. A cultura ocidental entende a Terra como algo ao
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homem designado. Como se ela fosse a ele pertencente, exclusivamente para seu
usufruto.
Esta concepção leva ao estabelecimento de relações do homem
com o meio que proporcionam desequilíbrios nos sistemas naturais. Estes
desequilíbrios podem ser representados pelos processos de desertificação, de
poluição e assoreamento de corpos d’água, aquecimento global, extinção de
espécies animais e vegetais, etc, que muitos pesquisadores tem apontado como
causa a exploração desmedida do meio ambiente pela sociedade moderna.
Foi frente a esses processos de degradação ambiental, e também
social, que já são detectados há décadas, e a outros que estão previstos para um
futuro próximo, que surgiram, na década de 1970, grupos ativistas e partidos
políticos em defesa da causa ambiental. Neste momento alguns grupos começam a
questionar a legitimidade e a necessidade do modelo de desenvolvimento ao qual
estamos submetidos até hoje. O homem passa a se questionar sobre o que
conhecemos sobre o mundo e se o que fazemos é realmente o correto e necessário.
Segundo Leff (apud Carvalho, 2003, p. 13)
A crise ambiental é a crise do nosso tempo. O risco ecológico questiona o conhecimento do mundo. Esta crise apresenta-se a nós como um limite do real que ressignifica e reorienta o curso da história: limite do crescimento econômico e populacional, limite do desequilíbrio ecológico e das capacidades de sustentação da vida, limite da pobreza e da desigualdade social. Mas também crise do pensamento ocidental.
Neste momento, início do século XXI, e desde os anos 1970, a
humanidade questiona, frente a desastres ambientais, fome e pobreza, vendo sua
própria existência em risco, o modelo de desenvolvimento estabelecido, calcado na
super produtividade e na busca de lucros ilimitados.
13
Atrelado a este modelo de desenvolvimento estão os modos de
exploração do meio adotados. Estes também passam a ser revistos, já que podem
estar ultrapassando os limites de capacidade de sustentação da qualidade de vida
no planeta.
São estes questionamentos e preocupações que levaram as
ciências, inclusive a geografia, ao desenvolvimento de diversos estudos com o
objetivo de entender a dinâmica dos recursos naturais frente a ação antrópica e suas
conseqüências no âmbito social, econômico e ambiental.
1.2 - Erosão dos solos
O processo erosivo é um tema que a muito desperta o interesse de
pesquisadores. Muitos estudos têm sido realizados com o objetivo de entender este
processo e assim pode-lo combater, em sua forma acelerada, para fins de
manutenção da fertilidade do solo ou da conservação de uma forma geral.
A erosão é o processo de desprendimento e arraste das partículas
do horizonte superficial do solo pela ação da água ou do vento (Bertoni e Lombardi
Neto, 1999, p. 69). Em geral, este processo pode ocorrer de duas maneiras
diferentes: geológica e acelerada.
A erosão geológica é tão antiga quanto a Terra. Iniciou muito antes
do surgimento do homem, quando as primeiras camadas de ar começaram a se
agitar na atmosfera a as primeiras gotas de chuva caíram sobre a superfície do
planeta.
A erosão geológica, ou natural, é o desgaste da superfície da Terra por água, gelo, vento, ou outro agente natural, sob condições de meio ambiente natural em termos de clima e vegetação, sem perturbações provocadas pelo homem, sendo possível estabelecer o ciclo dessa erosão. Verifica-se uma seqüência de fases evolutivas
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das formas de relevo a partir da dissecação e aplainamento vertical da paisagem. (ACIESP apud Camargo, 2004, p. 25).
Esta modalidade de erosão é controlada somente por fatores
naturais. Estes fatores podem ser ativos ou passivos. Os ativos são os que inserem
energia no sistema, são eles, a chuva ou vento e as condições topográficas
(declividade e comprimento de encosta). O fator passivo é o solo, que, de acordo
com suas propriedades químicas, físicas e morfológicas, têm maior ou menor
resistência a erosão.
A erosão acelerada, ou induzida, é muito mais rápida que a natural,
primariamente como resultado da influencia das atividades do homem. Esta
modalidade de processo erosivo está relacionada, além dos fatores naturais, ao
modo como o homem ocupa o solo. Em muitos casos a ocupação se dá sem a
devida preocupação com o potencial natural erosivo do terreno, o que pode deflagrar
um processo de resposta incontinente do meio em busca de nova condição de
estabilidade. Este processo de resposta ocorre em forma de erosão. Deste modo, a
ação antrópica constitui o principal fator de desencadeamento da erosão acelerada.
Em áreas rurais, o processo de transformação de um local com
vegetação natural em área de pastagem ou alguma cultura agrícola pode gerar, com
o tempo, feições erosivas marcadas no terreno. Mesmo não havendo muita
alteração no regime hidrológico, ao contrário do que ocorre em áreas urbanas, pois
na pior das hipóteses ainda ocorre alguma infiltração no solo, e esta tende a
aumentar conforme aumenta a porcentagem de cobertura vegetal (viva ou morta),
dependendo do tipo de cultura instalada e do manejo, com exposição de superfície,
pode haver a geração de um processo erosivo catastrófico.
Situações de uso do solo intensivo, sem considerar suas
características naturais e sem aplicar as devidas práticas conservacionistas, podem
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levar a um cenário de desgaste absoluto e diminuição da fertilidade natural do solo.
Bertoni e Lombardi Neto (1999, p. 69) apresentaram resultados de pesquisa que
objetivaram relacionar perda de solos e diminuição da produtividade de diferentes
classes de solo de diversas localidades do Estado de São Paulo. De acordo com o
estudo sobre a produção de milho, com a remoção de 5 cm da camada superficial do
solo ocorre uma redução de 15% na produção, com a remoção de 10cm há
diminuição de 22% na produção da cultura. Por fim, com a retirada de uma camada
de 25 cm a produção sofre uma queda de 50%.
Isto ocorre porque, nas camadas superficiais dos solos estão
concentrados os macro e micronutrientes dos quais a planta necessita para se
desenvolver. Portanto, com a retirada do horizonte superficial ocorre a lavagem de
nutrientes como fósforo, potássio, sódio, cálcio, etc.
Além da perda da fertilidade natural dos solos, os processos
erosivos acelerados causam diminuição da resistência física do solo, e em casos
mais extremados, como em voçorocamentos, a erosão expõe o lençol freático, que
desta maneira tem sua contaminação por agrotóxicos facilitada, e altera a
configuração topográfica do terreno, e conseqüentemente, a dinâmica de
escoamento da água. O processo de assoreamento dos cursos d’água se intensifica
nessas condições. Estes resultados refletem o prejuízo causado pela erosão
acelerada aos produtores rurais e a toda sociedade.
No Brasil, após a revolução verde na década de 1970, a agricultura
se intensificou de maneira nunca antes vista. Neste período a importação e
introdução, por grandes produtores, de novas técnicas e insumos passou a
pressionar ainda mais os solos agricultáveis.
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A tecnificação da agricultura, acessível a poucos produtores,
aumentou ainda mais a concentração da terra, pois os que não tinham capacidade
para adquirir insumos e competir com os grandes proprietários foram obrigados a
desfazer-se de suas propriedades. O resultado deste processo foi um intenso fluxo
migratório em direção às cidades.
O rápido aumento da população urbana, a partir da década de 1970,
exigiu maior produção agrícola para abastecer as cidades, o que tende a se
intensificar ainda mais devido a pressões demográficas futuras. Segundo Lopes
(apud. Camargo et al., 2004, p. 55) o grande desafio da produção mundial de grãos,
por exemplo, é passar dos atuais 2 bilhões para 4 bilhões de toneladas até o ano de
2025, o que significa elevar a produtividade média mundial de 2,5 toneladas por
hectare em 1990 para 4,5 toneladas por hectare, para atender uma população que
deverá atingir 8,3 bilhões de habitantes em 2025.
Além da questão populacional, os altos gastos com uso intenso de
insumos agrícolas e as pressões e exigências do mercado internacional levam o
agricultor a uma busca contínua pelo aumento da produtividade, para que consiga
manter seus lucros e continuar produzindo.
Estes fatos são determinantes para a intensificação do uso do solo
agrícola e para a busca de novas áreas de cultivo, o que pressiona ainda mais o
potencial dos terrenos e demanda maior consumo dos solos. Em muitos casos estas
condições causam excessivo desgaste e perda de solo que ultrapassam os limites
de tolerância de erosão.
Em função destas circunstâncias, surge a necessidade de uma
planificação territorial, que tem como objetivo a organização do espaço físico de
modo que a utilização da terra seja compatível com o potencial da mesma (Mafra,
17
1999, p. 311). Planificação é a ação de organizar e gerir a ocupação do espaço,
determinando os tipos de uso de acordo com o potencial dos terrenos. Só assim
será possível atender a demanda de alimento e matéria prima, e não extrapolar os
limites de erosão tolerados pelas diferentes classes de solos.
Para que se possa planificar o uso do solo, antes se faz necessário o
desenvolvimento de projetos de planejamento ambiental, ou territorial. Cendrero
(apud Botelho, 1999, p. 274) define planejamento ambiental como uma atividade
intelectual por meio da qual se analisam os fatores físico-naturais, econômicos,
sociológicos e políticos de uma zona (país, região, município, bacia hidrográfica,
etc.), propõem formas de uso do território e de seus recursos na área considerada.
A bacia hidrográfica é um recorte espacial da paisagem muito
utilizado como unidade de planejamento ambiental. De acordo com Coelho Neto
(1994, p. 98) a bacia de drenagem é uma área da superfície que drena a água,
sedimentos e materiais dissolvidos para uma saída comum, num determinado ponto
de um canal fluvial. O limite da bacia é conhecido como divisor de águas ou divisor
de drenagem. Muitos pesquisadores chamam a atenção para a bacia hidrográfica
como unidade natural de análise da superfície terrestre, onde é possível estudar as
inter-relações existentes entre os diversos elementos da paisagem e os processos
que atuam na sua esculturação. Entendida dessa forma, a bacia hidrográfica passa
também a representar uma unidade ideal de planejamento ambiental. Tendo sua
delimitação baseada em critérios geomorfológicos, as bacias de drenagem levam
vantagem sobre as outras unidades, pois tem seu limite traçado com maior precisão
(Botelho, 1999, p. 270).
Em sua definição de planejamento ambiental, Cendrero (op cit)
destaca o conhecimento e análise dos fatores naturais e antrópicos que agem em
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determinado local e controlam os processos existentes. Sem entendimentos destes
fatores não é possível apreender a dinâmica do ambiente, apontar problemas e
propor possíveis soluções.
Em muitos estudos de avaliação de processos ambientais são
usados modelos que simulam a atuação dos fatores que compõem e controlam o
meio e a dinâmica de suas relações. Desta maneira é possível entender como cada
um desses fatores desempenha sua função e, desenvolver projetos de planejamento
ambiental e de uso do solo para fins de conservação dos recursos naturais.
O fenômeno erosivo é um destes processos ambientais, controlado
por fatores como chuva, topografia, solo e uso e ocupação do solo. Para estudar o
fenômeno erosivo dispõe-se de métodos diretos, baseados na coleta do material
erodido, em estações experimentais e/ou em laboratório, ou ainda de métodos
indiretos, por meio de modelos matemáticos, com os quais é possível predizer as
perdas de solo e avaliar o potencial erosivo dos terrenos e ação erosiva da
ocupação humana. A partir do conhecimento dos fatores que influenciam a erosão é
possível quantificá-los, e por fim calcular a quantidade de material erodido por
unidade de área em determinado período de tempo. Dentre os modelos de predição
de perda de solos está a Equação Universal de Perda de Solos, revista por
Wischmeier e Smith (1978), que tem como variáveis os fatores erodibilidade (K),
erosividade (R), declividade (S), comprimento de encosta (L), uso e ocupação do
solo (C) e práticas conservacionistas (P).
Este modelo pode ser associado às técnicas de geoprocessamento,
que permitem análises espaciais do fenômeno, visando o planejamento racional do
uso e ocupação do solo e a exposição das áreas que necessitam de adoção de
práticas de controle da erosão. Os valores resultantes da aplicação da Equação
19
Universal de Perda de Solos, quando espacializados por meio de um Sistema de
Informação Geográfica (SIG), permitem uma análise mais eficiente da perda de solo
por erosão laminar, possibilitando contextualizar os resultados obtidos com as
características do terreno e o tipo de uso do solo.
Por Sistema de Informação Geográfica entende-se:
Software capaz de armazenar, recuperar, integrar, manipular e visualizar diferentes informações da superfície terrestre, tal como a ocorrência de determinado tipo de solo sob determinada condição topográfica do relevo, bem como de outros tipos de informações. Estes dados geográficos descrevem objetos do mundo real em termos de posicionamento com relação a um sistema de coordenadas (Burrough; Smith et al, apud Pereira Neto, 1994).
Por isso, um SIG pode ser utilizado em estudos relativos ao meio
ambiente e aos recursos naturais, na pesquisa de previsão de determinados
fenômenos ou no apoio às decisões de planejamento, considerando o fato de que os
dados armazenados representam um modelo do mundo real.
O presente trabalho objetivou avaliar o potencial natural erosivo
laminar da microbacia do Ribeirão Taquara-PR (figura 1), a partir do uso da Equação
Universal de Perda de Solos, e com o apoio do Sistema de Informação Geográfica
Idrisi Kilimanjaro, como subsídio a projetos de planejamento ambiental e uso do solo.
Para isto se fez necessário:
- estimar e mapear os índices relativos aos fatores naturais da Equação Universal
de Perda de Solos (erodibilidade, erosividade e fator topográfico);
- quantificar e mapear as perdas de solo por t/ha/ano na microbacia do Ribeirão
Taquara, referentes somente aos fatores naturais (potencial natural erosivo);
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- classificar e mapear diferentes áreas da microbacia do Ribeirão Taquara de
acordo com o seu potencial natural erosivo, segundo as classes propostas por
Valério Filho (1994);
- identificar e analisar os fatores naturais que mais contribuem com as perdas de
solo na microbacia do Ribeirão Taquara.
A escolha dessa área deve-se a sua importância no contexto
regional, fato determinado pela sua ocorrência em seis diferentes municípios, nos
quais a produção agrícola é intensa, tecnificada e muito importante em suas
economias. Além disso, ao abordar a questão da erosão na microbacia do Ribeirão
Taquara, o trabalho aponta para a importância do planejamento ambiental e do uso
do solo, e utilização de práticas consevacionaistas de maneira integrada entre os
municípios pertencentes a uma mesma microbacia.
Figura 1 – Localização da microbacia do Ribeirão Taquara na bacia hidrográfica do Rio Tibagi-PR. Fonte: SUDERHSA. Org.:GUERRA, J.B.
21
2 - FUNDAMENTOS TEÓRICOS
2.1 - Mecanismo de erosão laminar
A erosão hídrica pode ocorrer de várias formas, entre elas
destacamos a erosão hídrica laminar. Esta acontece quando a água que se acumula
nas depressões do terreno começa a descer pela encosta no momento em que o
solo está saturado e as poças não conseguem mais conter essa água, o que gera, a
princípio, um fluxo difuso, ou seja, um escoamento em lençol (GUERRA, 1999, p.
30). Este escoamento superficial ocorre de maneira quase homogênea, como uma
capa sobre o solo, que remove camadas finas e relativamente uniformes.
A erosão laminar é praticamente imperceptível em seu início, porém
quando ocorre de maneira acelerada, devido à atuação de fatores antrópicos, em
fase avançada é possível nota-la a partir da observação de raízes expostas e
árvores e estacas de cercas inclinadas no terreno, já que a seguida extração de
camadas de solo diminui sua capacidade de sustentação. Neste estágio as perdas
de solo já foram grandes e, a partir daí, sua recuperação torna-se cada vez mais
difícil e onerosa.
Os solos expostos a este processo normalmente tomam coloração
mais clara, e a produtividade vai diminuindo progressivamente. A erosão laminar
arrasta primeiro as partículas mais leves do solo, e considerando que a parte mais
ativa do solo de maior valor, é a integrada pelas menores partículas, pode-se julgar
os seus efeitos negativos sobre a fertilidade do solo (Bertoni e Lombardi Neto, 1999,
p. 76).
22
2.2 - Equação Universal de Perda de Solos (EUPS)
A estimativa de perda de solos para uma determinada área é o
princípio para planejar as ações corretivas, contudo, há dificuldades para se avaliar
de forma precisa a extensão, magnitude e taxas de erosão acelerada, assim como
seus impactos sociais e econômicos. Além das dificuldades técnicas, a pesquisa em
erosão é cara e, morosa, pois os processos erosivos variam no tempo e no espaço
sobre a forma de numerosas variáveis físicas e de manejo que determinam as
condições de um terreno.
Os fatores erosivos mais importantes, ou seja, condições naturais ou
antrópicas que interferem no aparecimento, desenvolvimento e resultado dos
processos erosivos, incluem condições naturais climáticas, hidrológicas, geológicas,
pedológicas, geomorfológicas e de vegetação, assim como das condições sociais,
econômicas e técnicas. A construção de modelos com fatores erosivos mais
significativos tem sido realizada para estimar a perda de solos em condições atuais e
simuladas para predizer e controlar a erosão.
O modelo empírico mais utilizado no mundo todo hoje é a Equação
Universal de Perda de Solos - EUPS (Universal Soil Loss Equation) desenvolvido a
partir da observação e coleta de dados de perda de solo em dez mil parcelas
unitárias distribuídas em todo o território norte americano. A EUPS é utilizada para
predizer a perda de solos por erosão hídrica laminar. A EUPS foi desenvolvida em
1954 no National Runof and Data Soil Loss Center pela Agricultural Resarch Service
em colaboração com a Universidade de Purdue (EUA), e posteriormente revisada
por Wischmeier e Smith (1965) e Wischmeier e Smith (1978), sendo esta última a
mais difundida.
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A EUPS, ainda que apresente limitações, tem como vantagem ser
uma equação bastante conhecida e estudada, e que exige um número de
requerimentos relativamente pequeno, quando comparado ao exigido pelos modelos
mais complexos.
Segundo Wischmeier e Smith (1978) a primeira equação conhecida
para estimar a perda de solos foi desenvolvida por Zingg, que relacionava a perda
de solos com a declividade e o comprimento da vertente. Nos anos seguintes foram
acrescentados os fatores de influência da cobertura do solo e de práticas
conservacionistas, e definiram limites de perda de solo. Seguiram-se a adição dos
fatores de solo e de manejo, e quando finalmente foi incluído o fator de chuva, foi
largamente utilizada sendo conhecida pelo nome de Equação de Musgrave. Com a
publicação do trabalho de Wischimeier e Smith (1965) a equação passou a ser
denominada EUPS e utilizada mundialmente com adaptações regionais, inclusive no
Brasil.
A Equação Universal de Perda de Solos é a seguinte:
A = R.K.L.S.C.P
A= perda de solos calculada por unidade de área (t/ha);
R= fator chuva, erosividade (MJmm/hahano);
K= fator erodibilidade do solo em (Tha/Mj);
L= comprimento de encosta em metros (adimensional);
S= declividade em % (adimensional);
C= fator ocupação e manejo do solo (adimensional);
P= práticas conservacionistas (adimensional).
24
2.3 - Erosividade (fator R)
O processo erosivo natural é causado por fatores ativos, como a
chuva, declividade e comprimento de encosta, e fatores passivos, como a resistência
exercida pelas diferentes classes de solos e suas características específicas. A
erosão também pode ser controlada por fatores antrópicos, a partir dos padrões de
uso do solo que o homem pratica.
Para que se possa entender o processo erosivo e encontrar
soluções para combatê-lo, quando em sua forma acelerada, se faz necessário o
conhecimento e análise detalhada dos agentes que o influencia.
A chuva é um dos fatores climáticos de maior importância na erosão
do solo. Ela é a causadora da erosão hídrica, principal modalidade de erosão nas
regiões tropicais e sub-tropicais, a partir do impacto das gotas sobre o solo e dos
escoamentos superficial e sub-superficial. Segundo Bertoni & Lombardi Neto (1999,
p. 46), no que se refere à erosão hídrica dos solos, a unidade deve ser a chuva,
definida como a quantidade que cai em forma contínua em um período mais ou
menos longo, individualizada através de suas características de intensidade,
duração e freqüência.
A intensidade, medida em mm/h, é a característica mais importante
da chuva em relação ao processo erosivo. Quanto maior a intensidade, maior a
perda de solos. Valores de totais pluviométricos são pouco significativos em relação
e erosão, já que nem sempre as chuvas são uniformes. Em um longo evento
chuvoso pode haver alguns curtos períodos de maior concentração de volume de
precipitação. São nestes períodos que ocorrem as maiores perdas de solo. Desta
25
maneira, ao analisarmos apenas médias e totais pluviométricos não somos capazes
entender a realidade da ação erosiva da chuva.
A intensidade também está diretamente ligada ao escoamento
superficial. Quando a intensidade da chuva é maior que a capacidade de infiltração
do solo inicia-se o escoamento superficial, responsável pela retirada e carreamento
de partículas do solo.
A duração também é uma característica importante, diretamente
relacionada à intensidade e volume da chuva. No momento inicial da precipitação a
água infiltra no solo ainda pouco úmido. Com o passar do tempo, o solo entra em
estado de saturação e a água começa a escoar superficialmente. Quanto maior for a
duração da chuva, maior a probabilidade de se desenvolver o escoamento
superficial.
A freqüência da chuva é outro fator que controla o processo erosivo.
Se o período entre dois eventos chuvosos é muito curto o solo sempre estará
saturado ou com alto teor de umidade. Essas condições favorecem a geração de
enxurrada, e conseqüentemente maior perda de solos.
As características das gotas de água que caem durante um evento
chuvoso também são importantes. São as gotas as responsáveis pela desagregação
de solo, a partir do desprendimento das partículas pelo impacto por elas causado;
pelo transporte (por salpicamento) das partículas e pela turbulência da enxurrada. A
magnitude da ação das gotas é função de seu tamanho e forma.
Outra característica da chuva, dependente da intensidade, é a força
com que as gotas atingem o solo. Esta “força” representa a energia cinética da
chuva, que é função da massa e velocidade das gotas. De acordo com Guerra
(1999, p. 18) a energia cinética da chuva está relacionada à intensidade da chuva,
26
porque é a energia das gotas existentes em um evento de precipitação. Na medida
em que uma grande porcentagem das gotas maiores (>4,0mm) situa-se na
intensidade entre 50 mm/h e 100 mm/h, as maiores energias cinéticas estão nesse
intervalo de intensidade.
A partir desta relação (intensidade e energia cinética) pode-se
calcular a energia cinética da chuva natural com a equação (Wischimeieir & Smith,
1958),
Ec=11,87 + 8,73log10 I
na qual
Ec = energia cinética (joules/m2mm) e
I = intensidade da chuva (mm/h)
O potencial erosivo da chuva, ou EI30 (índice de erosão da chuva)
expressa a relação entre a energia cinética da chuva (Ec) e sua intensidade máxima
em trinta minutos (I30). Deste modo pode-se obter o índice a partir da equação:
EI30=Ec x I30
na qual
EI30 = índice de erosão (Megajoule/hectare multiplicado por
milímetros hora);
Ec = energia cinética da chuva (joules/m2mm);
I30 = intensidade máxima em trinta minutos (mm/h).
27
Na Equação Universal de Perda de Solos, entre outros fatores, a
“erosividade é um índice que expressa a capacidade da chuva de causar erosão em
uma área sem proteção” (Bertoni & Lomberdi Neto, 1999, p. 250).
O fator R (erosividade) da Equação Universal de Perda de Solos,
para um dado local, é simplesmente a média anual de EI30 em um período de no
mínimo vinte anos.
Devido a escassa rede de pluviógrafos da qual se dispõe e da
grande demanda de tempo e trabalho para análise dos diagramas dos pluviógrafos,
fez-se necessário a criação de um outro modo de estimativa do fator R, que não
dependesse diretamente da variável intensidade da chuva no cálculo.
Vários pesquisadores encontraram alto coeficiente de correlação (r)
entre o índice de erosão da chuva (EI30) e o coeficiente de precipitação (razão entre
o quadrado da precipitação média mensal e a precipitação média anual) para vários
locais do Brasil. Sendo assim, foi possível a criação de uma equação de regressão
linear que tem como variáveis o índice de erosão da chuva e o coeficiente de
precipitação.
Rufino et. al. (1993, p. 440) desenvolveram equações para o cálculo
de erosividade para 8 diferente regiões do Estado do Paraná. Inicialmente foram
calculados os índices de erosão da chuva com uso de diagramas de pluviógrafos. A
partir do somatório mensal e das médias mensais do EI30 calculou-se e erosividade.
Para os mesmos dados das estações metereológicas utilizadas, foi calculado o
coeficiente de precipitação (coeficiente de ralação de chuva - RC). A relação destas
duas variáveis (índice de erosão da chuva e coeficiente de precipitação) determinou
uma equação de regressão linear simples do tipo y = a + bx, na qual y é o índice de
28
erosão (MJ.mm/ha.h.ano), x o coeficiente de precipitação, a o coeficiente linear e b o
coeficiente angular.
Posteriormente obteve-se o fluxo de energia radiante (energia
emitida ou recebida por unidade de tempo numa área unitária) a partir da relação
entre índice de erosão (MJ.mm/ha.h.ano) e precipitação média anual (mm/ano). Esta
relação resulta em valores com unidade MJ/hah, análogos ao conceito de fluxo de
energia radiante, que neste caso representa a energia cinética da chuva. Os valores
de fluxo de energia foram utilizados para dividir o Estado do Paraná em oito regiões,
cada uma delas com equações de cálculo de erosividade com coeficientes linear e
angular específicos.
Região Localidades Coeficiente
Linear (a) Coeficiente Angular (b)
Coeficiente de Correlação (r)
3 Bela Vista do Paraíso e Ibiporã
22,05 4,21 0,93
4 Paranavaí, Cambará, Londrina, Bandeirantes e Apucarana
16,73 4,02 0,93
5 Cianorte, Nova Cantu e Marilândia do Sul.
19,55 4,94 0,90
Quadro 1 – Coeficientes linear e angular de equação de regressão linear (y = a + bx) e coeficiente de correlação para as regiões 3, 4 e 5 para cálculo de índice de erosão da chuva (EI30) na microbarcia do Ribeirão Taquara (adaptado de Rufino et. al., 1993, p. 443).
2.4 - Erodibilidade (fator K)
As propriedades físicas, principalmente estrutura, textura,
permeabilidade e densidade aparente, assim como, as características químicas,
biológicas e mineralógicas do solo exercem diferentes influências na erosão.
A textura, ou seja, a dimensão das partículas é uma das
características do solo que mais influencia o processo erosivo. Em solos arenosos
os poros são grandes, deste modo, em eventos chuvosos de baixa intensidade
29
quase toda água infiltra e percola no interior do solo. Porém em ocasiões de chuvas
mais intensas e prolongadas, mesmo quando ocorrem pequenas enxurradas, há
arraste de grande quantidade de solo, pois a deficiência de argila, elemento de
ligação entre as partículas, torna o solo frágil à atuação dos agentes erosivos.
Em solos de textura argilosa os poros são menores, o que dificulta a
absorção de água e beneficia o desenvolvimento do escoamento superficial.
Entretanto, a força de coesão entre as partículas faz aumentar sua resistência.
A estrutura é a forma como os agregados do solo estão dispostos.
Segundo Curi et al. (apud Silva, 1999, p. 105) agregado é um conjunto coerente de
partículas primárias do solo com forma e tamanho definidos. Há três tipos básicos de
agregados de acordo com sua forma: arredondados, angulares e laminares. Cada
uma destas classes influencia o processo erosivo de maneira diferente.
De acordo com Silva (1999, p. 107) a presença de estruturas
arredondadas significa um meio poroso onde a água pode circular livremente.
Normalmente esses agregados são estáveis em água, o que indica uma boa
resistência à erosão.
Os agregados angulares, por terem face plana, vértices mais
angulosos e se desenvolverem verticalmente, restringem a atividade biológica. A
água só consegue circular com mais facilidade nas fissuras entre os agregados. Em
função da expansão dos argilo-minerais no período úmido a circulação se torna
ainda mais restrita. Este fato dificulta a percolação vertical da água, o que pode
gerar o aparecimento de feições erosivas no terreno.
Nas estruturas laminares as partículas estão dispostas de forma
mais horizontal. Isto representa forte impedimento a circulação vertical da água
(Silva, 1999, p. 107).
30
Ainda há as estruturas contínuas, que ocorrem quando não há
presença de agregados individualizados. As estruturas contínuas podem ser
particulares ou maciças. A estrutura particular não apresenta aderência entre os
grãos, devido a ausência de elementos agregadores, o que torna o solo muito
suscetível à erosão. A estrutura maciça é reconhecida quando as partículas estão
cimentadas, sem, formar um agregado. Este tipo de estrutura não representa muito
riso a erosão pois, ocorre em áreas rebaixadas, onde geralmente há alto teor de
umidade.
A porosidade, definida como “o volume não ocupado pelos
constituintes sólidos do solo” (Silva, 1999, p. 108), tem grande importância em se
tratando de erosão dos solos. Em função do diâmetro os poros podem ser
classificados como macro e microporos.
Nos macroporos ocorre a circulação rápida da água pelo efeito da
gravidade. Este tipo de poro é de origem estrutural, ou seja, devido ao arranjo das
partículas entre si. Nos microporos a circulação da água é mais lenta pelo efeito da
capilaridade. É nesses poros que fica retida a água utilizada pelas plantas.
A intercomunicabilidade entre os poros é um fator que influencia a
capacidade do solo de resistir aos agentes erosivos. As mudanças verticais bruscas
no diâmetro e na morfologia dos poros podem acarretar sérios problemas de erosão.
Em casos nos quais há mudança de poros maiores, no horizonte superficial, para
poros menores, no horizonte subsuperficial, pode ocorrer uma redução brusca na
infiltração de água, que satura rapidamente o solo e provoca escoamento superficial
e subsuperficial. “Uma porosidade eficiente permite maior quantidade de água
infiltrando a grandes profundidades, propiciando uma reserva permanente para as
nascentes e para os vegetais” (Silva, 1999, p. 110).
31
A permeabilidade, que determina a capacidade de percolação da
água, e a densidade aparente são duas características do solo diretamente
relacionadas à porosidade. A densidade aparente é um bom indicador do grau de
compactação do solo. Quanto maior a densidade aparente mais compactado e
menos poroso é o solo.
As propriedades, químicas, biológicas e mineralógicas do solo
influem no estado de agregação entre as partículas, aumentando ou diminuindo a
resistência do solo a erosão.
A matéria orgânica tem a função de “cimentar” o solo, ou seja,
agregar as partículas. Além disso, a matéria orgânica contribui para o aumento da
porosidade e da estabilidade do solo em água. Segundo Guerra (1994, p. 158) a
matéria orgânica proporciona mais estabilidade aos agregados que a argila.
A composição química é outra característica do solo relevante em
relação à erosão. Solos pobres em bases (Ca, Na, Mg), como os latossolos, e ricos
em sesquióxidos de ferro ou alumínio, em geral, têm estrutura microagregada
arredonda, o que propicia maior estabilidade e porosidade. Solos saturados por
bases normalmente apresentam estrutura angular, com baixa porosidade e
permeabilidade.
De acordo com o argilo-mineral, o solo pode ser mais ou menos
estável em contato com a água, o que gera diferentes comportamentos erosivos. As
argilas do tipo 1:1, caulinuta, por exemplo, são mais estáveis em água, o que
confere ao solo maior resistência à erosão. As argilas do tipo 2:1, esmectitas, por
exemplo, são instáveis e sofrem expansão quando em contato com a água. Esta
característica expansiva pode gerar fissuras e crostas no solo, o que implica em
maior suscetibilidade a erosão.
32
Espessura e gradiente textural também são aspectos importantes.
Solos pouco espessos e mal formados são rapidamente saturados por água, o que
provoca facilmente o surgimento do escoamento superficial. “O gradiente textural
entre os horizontes superiores é uma das características pedológicas mais
importantes em relação ao comportamento erosivo” (Salomão, 1999, p. 235). O
gradiente textural representa a relação entre os teores de areia e argila nos
horizontes A e B. Em solos com horizonte Bt (textural), como os argissolos, há
concentração de argila no horizonte subsuperficial em relação ao horizonte A
(superficial). Este aspecto influencia a dinâmica da circulação da água no interior do
solo. Em casos de alto gradiente textural a água infiltra e percola facilmente no
horizonte A (arenoso), porém quando chega ao horizonte B (argiloso), encontra uma
barreira que dificulta sua movimentação vertical. Este processo promove a saturação
rápida do solo e a circulação horizontal da água, o que pode gerar erosão por piping.
Todas estas características do solo avaliadas conjuntamente
determinam sua capacidade de propiciar erosão, ou seja, sua erodibilidade (fator K).
Segundo Bertoni e Lombardi Neto (1999, p. 258) as propriedades do solo que
influenciam a erosão pela água são as que: afetam a velocidade de infiltração,
permeabilidade e capacidade total de armazenamento de água; resistem às forças
de dispersão, salpico, abrasão e transporte pela chuva e escoamento. Desta forma,
por afetarem infiltração e armazenamento de água, e os mecanismos de
despredimento e transporte das partículas, as características anteriormente
destacadas são de suma importância para a avaliação da suscetibilidade dos solos a
erosão.
O fator erodibilidade é a relação entre a intensidade de erosão por
unidade de índice de erosão da chuva (EI30) para um solo específico mantido
33
continuamente sem cobertura, mas que sofre as operações culturais normais, em
um declive de 9% e comprimento de rampa de 25m. No Sistema Internacional é
expressa em Th/Mj (Camargo et. al., 2004, p. 40).
O fator erodibilidade tem seu valor quantitativo determinado
experimentalmente em parcelas unitárias, sendo expresso como a perda de solo (A)
por unidade de índice de erosão da chuva. Deste modo, quando as condições
topográficas são encontradas em campo, cada um dos outros fatores (L, S, P e C)
têm valor 1 e K é igual a A/EI30.
Medições do fator K em parcelas unitárias demandam muito tempo e
recursos, tornando-se praticamente inviável. A fim de simplificar este processo foram
desenvolvidas diversas maneiras de determinação fator K. Wischmeier e Smith
(1978) apresentaram um nomograma para determinação da erodibilidade. Este foi
desenvolvido com base em uma equação que tem como variáveis classes de textura
(combinação de silte e areia muito fina; e areia), permeabilidade, estrutura e
porcentagem de matéria orgânica.
No Brasil, Bertoni e Lombardi Neto (1975) utilizaram a metodologia
de Middleton (1930), uma das primeiras para determinação indireta do fator K, para
calcular valores de erodibilidade de 66 perfis de solos no Estado de São Paulo.
Foram consideradas para cada horizonte as seguintes propriedades: argila natural,
argila dispersa e umidade equivalente, tendo sido estudados somente os horizontes
A e B de solos com B textural e B latossólico, estabelecendo-se as seguintes
relações: relação de dispersão (definida como a relação de teor de argila natural e
teor de argila dispersa), relação argila dispersa e umidade equivalente e razão de
erosão, correspondente a erodibilidade (relação entre a relação de dispersão e a
34
relação de argila dispersa e umidade equivalente) (Bertoni e Lomberdi Neto, 1999, p.
85).
2.5 - Fator topográfico (LS)
De acordo com Bertoni e Lombardi Neto (1999, p. 56) a topografia
do terreno, representada pela declividade e pelo comprimento da rampa, exerce
acentuada influência sobre a erosão. O tamanho e quantidade do material em
suspensão arrastado pela água dependem da velocidade com que ela escorre, e
essa velocidade é um resultado do comprimento de rampa e do grau de declividade
do terreno.
Da declividade dependem diretamente o volume e a velocidade do
escoamento superficial. Quanto maior o gradiente, maior será a velocidade da
enxurrada, o que a confere mais capacidade erosiva.
O comprimento de rampa é importante pois, à mediada que o
caminho percorrido vai aumentando, não somente as águas se tornam mais
volumosas, como também a velocidade do escoamento aumenta progressivamente,
e a maior energia resultante se traduz em maior erosão (Camargo et. al., 2004, p.
19).
Muitas vezes o comprimento da vertente é negligenciado nos
estudos de perda de solo, que consideram mais importante o grau de declividade do
terreno. Porém, Bertoni (1959) mostrou que se pode encontrar o mesmo valor para
perda de solos em um terreno com 20% de declividade e 20m de comprimento de
rampa e em outro com 180 m de comprimento de rampa e 1% de declividade. Em
outro trabalho o mesmo autor demonstra que em uma rampa de 50 metros , os
35
primeiros 25 metros perdem 13, 9 t/ha; os segundos 25 metros perdem 25,9 t/ha, ou
seja, quase o dobro; em uma rampa de 75 metros, os terceiros 25 metros perdem
38,8 t/ha, quase três vezes mais que nos primeiros 25 metros. Numa rampa de 100
metros, os últimos 25 metros perdem 51,4 t/ha, quase quatro vezes mais que os
primeiros 25 metros (Bertoni e Lombardi Neto 1999, p. 58). Isto demonstra o efeito
de sinergia gerado pelo comprimento de encosta, além da importância de se
parcelar a vertente com terraços ou cordões de vegetação para frear o escoamento
em declives extensos.
Outro aspecto importante referente à topografia é a geometria da
vertente. Ao longo de toda a extensão de uma vertente podem-se observar
variações em sua declividade e orientação (exposição). Além das variáveis
declividade e comprimento, uma rampa também pode ser analisada por sua
curvatura horizontal e vertical. Este tipo de analise determina se a vertente é
côncava, convexa ou retilínea horizontalmente e/ou verticalmente. Tomando-se
somente o perfil longitudinal, se forem considerados apenas três valores de
declividade, sendo um na parte baixa, outro na média vertente e ainda outro no topo
da encosta, pode-se encontrar perfis longitudinais convexos, nos quais o trecho
baixo apresenta gradiente elevado, o trecho médio apresenta gradiente mais baixo e
o topo da encosta é praticamente plano. Nos perfis longitudinais côncavos ocorre o
contrário, pois no trecho baixo, onde há a deposição do material erodido, estão os
gradientes mais baixos, e nas regiões de média vertente e, próximas ao topo da
encosta os gradientes mais elevados.
As variações de orientação ao longo da extensão da vertente é outro
fato relevante, pois controla a curvatura horizontal da rampa. Este aspecto deve ser
avaliado, pois a curvatura horizontal influencia diretamente a dinâmica do
36
escoamento sobre a vertente. Em vertentes muito côncavas horizontalmente, como
nas cabeceiras de drenagem, há maior concentração do fluxo de água, o que
propicia o desenvolvimento de incisões no terreno por erosão linear.
Na Equação Universal de Perda de Solos a declividade e o
comprimento de encosta são representados pelos fatores S e L, respectivamente.
Para aplicação na equação são considerados de maneira conjunta, o fator
topográfico (LS).
O fator LS é adimensional, e expressa a relação esperada de perdas
de solo por unidade de área em uma parcela unitária de 25m de comprimento e 9%
de declividade. Para o cálculo do fator LS em rampas retilíneas (uniformes) Bertoni e
Lombardi Neto (1999, p. 259) propuseram a seguinte equação:
LS = l /100 (1,36 + 0,97 s + 0,1385 s2)
Onde:
LS = fator topográfico (adimensional);
l= comprimento do declive (m);
s= declividade (%).
Wischmeier e Smith (1978, p. 12) apresentaram outra equação para
cálculo do fator LS
LS = (λ / 72,6)m (65,41 sen2 ө + 4,56 sen ө+ 0,065)
Onde:
LS= fator topográfico (adimensional);
λ = comprimento de encosta (m);
37
ө= declividade (%);
m= 0,5 se a declividade for igual, ou maior que 5%, 0,4 se a
declividade for de 3,5% a 4,5%, 0,3 se a declividade variar entre 1% e 3% e 0,2 se o
gradiente for uniforme e, menor que 1%.
Ambas não consideram as variações de declive e orientação ao
longo da vertente. Deste modo, se forem usados gradientes médios em rampas
convexas os valores do fator LS serão subestimados, principalmente no trecho
baixo, onde o grau de declividade é maior. Em vertentes côncavas, se usados
gradientes médios, os valores do fator LS serão superestimados na baixa encosta,
onde o gradiente é mais baixo.
Para resolver este problema Wischmeier e Smith (1978) propuseram
que deveria ser divida a vertente em segmentos menores de igual comprimento e
com declividade praticamente uniforme. Mas os segmentos não podem ser avaliados
como declives independentes quando a água escoa de um segmento da vertente
para o outro.
Sendo assim Foster e Wischmeier (apud Wischmeier e Smith, 1978)
desenvolveram uma equação para estimar o valor relativo de perda de solos de
sucessivos segmentos:
Fração de perda de solo = im+1 – (i – 1)m+1 / Nm+1
Onde:
i= número do segmento (o segmento 1 é sempre o do topo da
encosta);
m= 0,5 se a declividade for igual, ou maior que, 5%, 0,4 se a
declividade for de 3,5% a 4,5%, 0,3 se a declividade variar entre 1% e 3% e 0,2 se o
gradiente for uniforme e, menor que 1%;
38
N = número de segmentos.
Com esta equação é possível quantificar a participação de cada
segmento na perda de solos de toda a vertente.
Por fim deve-se multiplicar o valor do fator LS, calculado para o
segmento com a equação proposta por Wischmeier e Smith (1978), pelo valor
encontrado a partir da equação de Foster e Wischimeier (apud Wischmeier e Smith,
1978) para o mesmo segmento. Em seguida, somam-se os resultados das
multiplicações de todos os segmentos para então estimar o fator LS final para toda a
vertente irregular.
2.6 - Fator antrópico (fatores C e P)
As perdas de solo de um terreno mantido descoberto podem ser
estimadas com a aplicação dos fatores naturais da EUPS (R, K, L e S). Porém se a
área é mantida coberta por vegetação natural, ou por algum tipo de cultivo, a erosão
também será influenciada pelos fatores antrópicos C e P.
O fator C representa o uso e manejo do solo, e é a relação esperada
entre as perdas de solo de um terreno com certo tipo de cobertura e as perdas
correspondentes de um terreno mantido descoberto, isto é, nas mesmas condições
em que o fator K é avaliado (Bertoni e Lombardi Neto, 1999, p. 262).
A cobertura vegetal é a defesa de um terreno contra a erosão.
Segundo Bertoni e Lombardi Neto (1999, p. 59) o efeito da vegetação pode ser
assim caracterizado: proteção direta contra o impacto das gotas de chuva; dispersão
da água, interceptando-a e evaporando-a antes que atinja o solo; decomposição das
raízes das plantas, formando pequenos tubos que aumentam a infiltração;
39
melhoramento da estrutura do solo pela adição de matéria orgânica, aumentando
assim sua capacidade de retenção de água e diminuição da velocidade do
escoamento da enxurrada pelo aumento do atrito na superfície.
O grau de proteção da vegetação depende do tipo de cobertura e de
seu estágio de desenvolvimento. Quando cai em uma floresta, a água da chuva é
interceptada pelas árvores antes de chegar ao solo. Parte da água é absorvida pelas
folhas, ainda não saturadas, ou é evaporada, outra parte pode escoar pelo caule e
por fim chegar ao solo, que ainda estará protegido por galhos e folhas em
decomposição. Em terrenos descobertos, ou com culturas em estágio inicial de
desenvolvimento, a chuva faz desprender e salpicar as partículas, que são
facilmente transportadas pela água.
O fator P é referente às práticas conservacionistas. Pode ser
definido como a relação entre as perdas de solo esperadas de um terreno que foi
cultivado adotando-se determinadas práticas conservacionistas e as perdas quando
se planta no rumo do declive (neste caso o fator P assume o valor 1) (Camargo et.
al. 2004, p. 74).
Estes dois valores são obtidos em campo a partir de observações e
coleta de dados em parcelas unitárias, o que torna sua avaliação onerosa e
demorada.
40
2.7 - Sistema de Informação Geográfica (SIG)
Os Sistemas de Informação Geográfica (SIG) são caracterizados por
possuírem instrumentos capazes de desenvolver análises que envolvem dados
espaciais e seus atributos. Sendo assim, como coloca Silva (1999, pg. 27), “estes
estão inseridos no universo das Geotecnologias, ao lado do Processamento Digital
de Imagens e da Geoestatística”.
Ainda hoje muito se discute sobre qual seria a melhor definição de
SIG. Algumas definições têm uma visão restrita, que ressalta o aspecto tecnológico,
como a do Departamento de Meio Ambiente da Inglaterra (1987): “um sistema para
capturar, armazenar, checar, manipular, analisar e exibir dados, os quais são
espacialmente referenciados a Terra”. Porém há outras extremamente abrangentes,
como a de Carter (1989): “uma entidade institucional refletindo uma estrutura
organizacional que integra a tecnologia com um banco de dados, especialistas e um
contínuo suporte financeiro” (apud Silva, 1999, p. 30)
Silva (1999, pg. 45) define SIG de forma mais completa, pois leva em
conta os diversos aspectos desta tecnologia. Para ele
“os SIG’s necessitam usar o meio digital, portanto o uso intensivo da informática é imprescindível; deve existir uma base de dados integrada, estes dados precisam estar georeferenciados e com controle de erro; devem conter funções de análise destes dados que variam de álgebra cumulativa (adição, subtração, divisão, multiplicação, etc.) até álgebra não cumulativa (operações lógicas)”.
Neste caso, mesmo estando atento a várias características dos
SIG’s, o autor enfatiza o georeferenciamento e a análise espacial, fatores que
distinguem os SIG’s de outros sistema de informação.
41
De acordo com Silva (1999, pg. 40) os SIGs modernos são formados
por quatro componentes: hardware, dados, software e profissional.
O hardware é qualquer plataforma computacional e outros
equipamentos acoplados a ela, como drivers de fita, instrumentos topográficos, GPS,
scanner, mesa digitalizadora, etc.
Há dois tipos gerais de dados em SIG: os dados espaciais, e os
dados alfanuméricos. Os dados espaciais são as entidades gráficas, representadas
de forma vetorial (x,y) ou matricial (linha, coluna). Os dados alfanuméricos fornecem
descrições às entidades gráficas. Ambos devem ser referenciados ao mundo real.
Os dados, alfanuméricos e espaciais, são inseridos no sistema de diferentes formas,
como a partir de cartas e mapas, fotografias aéreas, dados geodésicos,
coordenadas levantadas por GPS, dados censitários, imagens de satélite, etc.
Estes dados são armazenados em um banco de dados geográfico,
que “é um conjunto de arquivos estruturados de forma a facilitar o acesso a algumas
informações do mundo real” (Moreira, 2003, pg. 255). Os bancos de dados de um
SIG sempre são georeferenciados. Os dados espaciais e os dados alfanuméricos
são armazenados em diferentes bancos de dados e cabe ao software estabelecer
relações dentro de um mesmo banco e entre diferentes bancos de dados. Sendo
assim, estes softwares são capazes de relacionar entidades gráficas (dados
espaciais) e estas com seus atributos (dados alfanuméricos).
Para transformar os dados em informações úteis, os SIG’s têm
ferramentas com diferentes funções. Em geral são elas: o próprio sistema de
aquisição e conversão de dados, sistema de gerenciamento de banco de dados,
sistema de consulta e análise geográfica, sistema de processamento de imagens de
42
satélite, sistema de modelagem numérica de terreno, sistema de análise estatística e
sistema de apresentação cartográfica.
Todos estes sistemas juntos devem ter a capacidade de
“coletar e processar dados espaciais obtidos a partir de diversas fontes; de armazenar, recuperar, atualizar e corrigir os dados processados de uma forma eficiente e dinâmica; de permitir a manipulação e realização de procedimentos de análise de dados armazenados, com possibilidade de executar diversas tarefas e de controlar a exibição e saída de dados de ambos os formatos”. (Silva, 1999, pg. 45).
E por fim, o profissional, que é a peça fundamental, pois é ele quem
comanda as ações e faz as interpretações finais dos dados.
Atualmente os SIG’s são aplicados com sucesso em diversas áreas,
como: geologia e mineração, meio ambiente, redes de transmissão de energia
elétrica, saneamento básico, telecomunicações, transporte, planejamento urbano,
gestão municipal, engenharia, agricultura, etc.
O desenvolvimento de sistemas computacionais para aplicações
gráficas e de imagem permite a automatização de algumas tarefas e ainda facilita a
realização de análises complexas. A aplicação da EUPS pode ser combinada com
SIG´s para estimar a erosão laminar em bacias hidrográficas e em nível regional
com bons resultados e com maior agilidade (Chaves apud Camargo et al., 2004, p.
74).
43
3 - MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 – Caracterização física da área de estudos
O Ribeirão Taquara é tributário da margem esquerda do Rio Tibagi.
A microbacia do Ribeirão Taquara está localizada entre as coordenadas 51º 27’
32,4” W e 23º 44’ 54,9” S, e 50º 56’ 52,17” W e 23º 29’ 26,68” S. Esta é ocupada por
partes dos municípios de Londrina, Arapongas, Apucarana, Tamarana, Marilândia do
Sul e Califórnia conforme depreende-se da Figura 2.
Figura 2 – Mapa da microbacia hidrográfica do Ribeirão Taquara. Fonte: SUDERHSA. Org.: GUERRA, J. B.
A microbacia do Ribeirão Taquara está inserida no Planalto de
Apucarana, parte do Terceiro Planalto Paranaense, que abrange o Planalto Central
da Bacia do Paraná, assim denominado na classificação do relevo da região Sul do
44
Brasil. (Herrman e Rosa, 1990, p. 69). O Terceiro Planalto representa o plano de
declive que forma a encosta da escarpa da Serra Geral do Paraná, sendo também
denominada Escarpa Mezozóica, por ser constituída por arenitos desta era
geológica (Maack, 1981, p. 418).
A microbacia está inserida na área de derrames de “trapp” do
Paraná, processo de cobertura dos arenitos do Grupo Rio do Rasto e Botucatu da
Era Mezozóica por camadas de rochas efusivas básicas (basalto), que terminou no
início do Cretácio Inferior (Maack, 1981, p. 420).
Na microbacia do Ribeirão Taquara a altitude varia de 420m, na
região da foz, a 872m, na região das nascentes. O relevo pode ser considerado
ondulado na maior parte de sua área, o que corresponde à superfície de topografia
pouco movimentada, constituída por conjunto de colinas e/ou outeiros, apresentando
declives acentuados (8% a 20%). Os interflúvios são constituídos por topos
aplainados, com declividades menores que 3%. As regiões de baixas encostas e
fundos de vale também são superfícies de topografia horizontal, onde os
desnivelamentos são muito baixos. Na região das nascentes predominam relevos
planos a suave ondulados, nos quais a superfície topográfica é pouco movimentada,
com algumas colinas e presença de declives suaves (3% a 8%). Na porção oeste da
microbacia há uma faixa de relevo forte ondulado, formada por morros e/ou outeiros
alongados com fortes declives na média vertente (20% a 45%). Este tipo de
configuração topográfica também ocorre em áreas menores na porção leste da
microbacia e até mesmo próximo a foz do Ribeirão Taquara.
Os mapas e a imagem que seguem caracterizam a topografia da
microbacia do Ribeirão Taquara. Representam a distribuição da altimétrica (figura 3)
e da declividade na microbacia (figura 4).
45
Figura 3 – Mapa hisométrico da microbacia do Ribeirão Taquara. Fonte: http//:seamless.usgs.gov. Org: GUERRA, J. B.
Figura 4 – Mapa de declividade e caracterização do relevo da microbacia do Ribeirão Taquara de acordo com classificação proposta por Lemos e Santos (1996). Fonte: http//:seamless.usgs.gov. Org: GUERRA, J. B.
46
Figura 5 – Imagem sombreada (representação do relevo) da microbacia do Ribeirão Taquara. Fonte: http//:seamless.usgs.gov. Org: GUERRA, J. B.
De acordo com Maack (1981, p. 184) a microbacia do Ribeirão
Taquara está inserida na Zona Tropical Marginal do Paraná, com classificação
climática Cfa (h), e periodicamente Cwa, segundo Köppen. Este tipo de classificação
representa clima pluvial temperado, com temperaturas do mês mais frio variando
entre 18ºC e –3ºC e do mês mais quente maior que 22ºC, sendo sempre úmido com
chuva em todos os meses.
O símbolo Cfa caracteriza as regiões de matas tropicais e
subtropicais, como sendo quente-temperadas, sempre úmidas. Acrescentando a
esse símbolo a letra minúscula “h”, caracterizam-se as regiões das matas pluviais do
Norte do Paraná como variação de altitude (Maack, 1981, p. 191).
A zona climática do Norte do Paraná, da qual faz parte a microbacia
do Ribeirão Taquara, ocupa uma posição especial. Primitivamante, o rio
47
Paranapanema constituía um nítido limite climático entre a mata pluvial-tropical e a
estepe arbustiva, seca no inverno, do Oeste do Estado de São Paulo. Desde que as
extensas matas primárias pluviais-tropicais desapareceram no Norte do Paraná,
dando lugar a cultura cafeeira, a zona Cwa (seca no inverno; tendo o mês mais
chuvoso do verão com dez vezes mais precipitação que o mês mais frio) de estepe
arbustiva, estende-se progressivamente duas a três vezes num período de dez anos
para o Sul do Rio Paranapanema, ocasionando os grandes extremos dentro da série
de um decênio. A região Norte do Paraná, na qual ocorrem extremos climáticos,
desde o desmatamento que cedeu lugar aos cafeeiros, é atingida durante um
decênio por duas ou três entradas da frente polar de ar frio em julho e agosto, as
quais determinam a queda da temperatura na segunda metade da noite de –0,1ºC a
-3ºC (Maack, 1981, p. 192).
De acordo com o levantamento de solos do estado do Paraná,
realizado pelo Instituto Agronômico do Paraná e pelo Serviço Nacional de
Levantamento de Solos - EMBRAPA, que gerou uma mapa pedológico na escala
1:300.000 (Brasil, Ministério da Agricultura, 1970) utilizado neste trabalho, há três
diferentes classes de solo na microbacia do Ribeirão Taquara: Latossolo Roxo, Terra
Roxa Estruturada e Brunizem Avermelhado. Embora a partir de 1999 a própria
EMBRAPA tenha sugerido nova denominação aos solos, como em termos
cartográficos ainda não tenha havido adequação dos mapas de solos iremos
continuar adotando a terminologia antiga como aparece no documento de 1970.
O Latossolo Roxo é constituído por solos minerais, não
hidromórficos, com horizonte B latossólico, formados a partir de rochas eruptivas
básicas. São de coloração arroxeada, muito profundos, porosos, muito friáveis,
acentuadamente drenados, com argila de baixa capacidade de troca catiônica e
48
elevados teores de sesquióxidos de ferro, alumínio e óxidos de titânio e manganês.
Possuem seqüência de horizontes A, B e C, sendo que as transições são menos
nítidas entre A e B nas regiões de clima mais quente. A textura do horizinte A e B é
muito argilosa, ocasionando, portanto, um baixo gradiente textural. O horizonte A
apresenta estrutura pequena e/ou média granular, fraca ou moderadamente
desenvolvida, enquanto que no horizonte B é comum a existência de estruturas
fracas, de tamanho médio, em blocos subangulares e/ou forte ulrapequena granular.
Apesar da grande estabilidade da estrutura, o grau que une os agregados nos
horizontes inferiores do perfil é muito fraco. O alto grau de floculação das argilas
(100% no horizonte B), e alta porosidade (acima de 60%), a boa permeabilidade e o
fato de ocorrerem em áreas de relevo suave, conferem aos solos dessa classe uma
inerente resistência a erosão em estado natural.
As unidades de mapeamento de Latossolo Roxo identificadas no
mapa na área da microbacia são: Latossolo Roxo Eutrófico com A moderado, textura
argilosa, fase floresta tropical perenifólia, relevo suave ondulado e praticamente
plano (LRe1). Latossolo Roxo Eutrófico com A moderado, textura argilosa, fase
floresta subperenifólia, relevo suave ondulado e praticamente plano (LRe2).
Latossolo Roxo Distrófico com A moderado textura argilosa, fase floresta tropical
perenifólia, relevo suave ondulado (LRd1). Latossolo Roxo Distrófico com A
moderado, textura argilosa, fase floresta tropical subperenifólia, relevo suave
ondulado (LRd2). Latossolo Roxo Distrófico com A proeminente, textura argilosa,
fase floresta subtropical perenifólia, relevo suave ondulado (LRd4)
Sob a denominação de Terra Roxa Estruturada estão
compreendidos solos minerais, não hidromórficos, com horizonte B textural, com
argila de baixa capacidade de troca catiônica, predominantemente cauliníticas, com
49
baixo gradiente textural (B/A), ricos em sesquióxidos de ferro e alumínio e derivados
de rochas eruptivas básicas. São de coloração avermelhada, profundos, argilosos,
bem drenados, porosos e com seqüência de horizontes A, Bt e C. A textura do
horizonte A é argilosa ou muito argilosa. A maior concentração de argila ocorre no
horizonte B2t, diminuindo gradativamente para o C. A estrutura do horizonte A é do
tipo granular, moderada e fortemente desenvolvida e a do Bt é prismática, composta
de blocos angulares e subangulares. A presença de um horizonte subsuperficial de
acumulação de argila, a grande diferença nas percentagens de argila dispersa em
água entre os horizontes A e Bt e a situação topográfica em que ocorrem, são
algumas das causas relacionadas com a menor resistência desses solos a erosão,
comparativamente aos Latossolos Roxos.
As unidades de mapeamento de Terra Roxa Estruturada existentes
no mapa na área da microbacia são: Terra Roxa Estruturada Eutrófica com A
chernozêmico, textura argilosa, fase floresta tropical perenifólia e relevo ondulado
(Tre1) . Terra Roxa Estruturada Distrófica com A proeminente, textura argilosa, fase
floresta subtropical perenifólia e relevo ondulado (TRd1).
Sob a denominação de Brunizem Avermelhado estão compreendidos
solos minerais, não hidromórficos, com horizonte A chernozêmico, com B textural,
argila de atividade alta e saturação de bases alta. No Estado do Paraná estes solos
são derivados de rochas eruptivas básicas. São de coloração avermelhada,
argilosos, bem drenados e com seqüência de horizontes A, Bt e C, bem
diferenciados. Estes solos são moderadamente profundos com espessura do solum
(A+Bt) estando compreendida entre 60 a 120 centímetros. A textura do horizonte
superficial enquadra-se normalmente na classe de franco argiloso e argila, enquanto
que os horizontes inferiores são argilosos ou muito argilosos. Os teores de silte são
50
relativamente elevados. A estrutura da camada superficial é do tipo grande granular
fortemente desenvolvida e a do Bt é prismática, composta de blocos angulares e
subangulares, recoberta por filmes de argila (cerosidade), fortes e abundantes. São
características marcantes destes solos a alta fertilidade natural, o pH próximo da
neutralidade e a alta capacidade de troca de cátions. Com relação à constituição
mineralógica da fração argila, há predominância de caulinita sobre os outros
minerais como montmorilonita, mica, vermiculita. Por ocorrerem em áreas
descontínuas, muito declivosas e normalmente associadas a solos mais rasos e
pedregosos, a mecanização torna-se impraticável. Além disso, a declividade entre
15% e 40%, contribui para sua forte suscetibilidade à erosão. Os solos desta classe
não foram mapeados como unidade simples, estando sempre associados a Solos
Litólicos e Terra Roxa Estruturada.
A seguir está o mapa de solos da microbacia do Ribeirão Taquara.
51
Figura 6 – Mapa de solos da microbacia do Ribeirão Taquara. Fonte: Brasil, Ministério da Agricultura, 1970. Org: GUERRA, J. B.
3.2 – Procedimentos metodológicos
Neste trabalho foi aplicada a Equação Universal de Perda de Solos
(EUPS), com a finalidade de avaliar-se o potencial natural erosivo da microbacia do
Ribeirão Taquara. Sendo assim, foram necessários à estimativa e mapeamento, e
em seguida o cruzamento, segundo as regras da referida equação, dos fatores
naturais da EUPS. Para executar estas etapas do trabalho foram utilizados o sistema
de informação geográfica Idrisi Kilimanjaro, o software de modelagem numérica de
terreno e geoestatística Surfer 8, o software USLE2D 4.1 e o Microsoft Excel.
Nos itens que seguintes são expostos os procedimentos
metodológicos e os materiais utilizados no desenvolvimento deste trabalho.
52
3.2.1 – Materiais e procedimentos metodológicos utilizados para estimativa e
mapeamento do fator R (erosividade)
O trabalho teve início com a seleção dos postos metereológicos
com menor número de falhas. De acordo com estes critérios, dos 23 postos
disponíveis para área, foram escolhidos 19.
Os dados utilizados correspondem a totais diários de precipitação
com série histórica média de 1970 até 1999. A partir da análise dos dados foi
escolhida uma série histórica de 1979 até 1998, por se apresentar quase completa,
com poucas falhas.
Após a escolha dos postos, e a determinação da série histórica,
procedeu-se a organização do banco de dados de precipitação para cálculo do EI30 e
da erosividade, no software Microsoft Excel. Para o cálculo do índice de erosão
foram utilizadas equações de três diferentes regiões do Paraná desenvolvidas por
Rufino et. al. (1993).
A equação de regressão linear padrão utilizada é a seguinte
EI30 = a + b(p2/P)
na qual EI30, índice de erosão da chuva (MJ.mm/ha.h.ano), a é o coeficiente linear, b
é o coeficiente angular, p (mm) é a precipitação média mensal e P (mm) é a
precipitação média anual. No quadro que seguinte (quadro 2) estão relacionadas os
postos selecionados e os coeficientes linear e angular utilizados para o cálculo do
índice de erosão para cada um deles.
53
COD NOME MUNICIPIO X
(UTM22S) Y (UTM22S) Coe.
linear (a)
Coe angular (b)
Entidade Responsável
2350015 USINA APUCARANINHA LONDRINA 508493.33 7375285.1 16,73 4,02 COPEL 2350016 CACHOEIRA SALTO FIU LONDRINA 505096 7375286.7 16,73 4,02 COPEL 2350020 ASSAI ASSAI 515330.46 7415872.5 16,73 4,02 SUDERHSA 2350035 VOLTA GRANDE LONDRINA 503403.78 7402964.4 16,73 4,02 SUDERHSA 2351008 FAZ UBATUBA APUCARANA 445545.83 7401018.6 16,73 4,02 IAPAR 2351035 SAO LUIZ LONDRINA 476179.49 7399255.2 16,73 4,02 SUDERHSA 2351037 CALIFORNIA CALIFORNIA 464305.23 7384469.7 16,73 4,02 SUDERHSA 2351048 ARAPONGAS ARAPONGAS 455722.82 7412123.8 16,73 4,02 SUDERHSA 2350032 CERRO LEAO ASSAI 515328.55 7414027.4 16,73 4,02 SUDERHSA 2351003 EST ACROCLIMATO LONDRINA 484661.89 7423252.8 16,73 4,02 IAPAR 2351038 FIGUEIRINHA CALIFORNIA 472804.03 7384488 16,73 4,02 SUDERHSA 2351011 FAZ CRIACAO ESTADO IBIPORA 498295.34 7426950.8 22,05 4,21 IAPAR 2351033 CAMBE CAMBE 471024.34 7425077.5 16,73 4,02 SUDERHSA 2351040 FABRICA DE PAPELAO TAMARANA 496603.53 7371596.8 16,73 4,02 SUDERHSA 2351053 SAO MARTINHO ROLANDIA 453951.04 7434259.9 16,73 4,02 SUDERHSA 2350037 TERRA NOVA S. J. DA
SERRA 518678.21 7369740 16,73 4,02 SUDERHSA
2351027 SAO JOSE MARILA DO S.
472838.6 7366036.1 19,55 4,94 SUDERHSA
2351064 SETE CASAS ARAPONGAS 467774.7 7353109.1 16,73 4,02 SUDERHSA 2350010 SALTO SAO PEDRO S. J. DA
SERRA 518690.09 7378965.9 16,73 4,02 SUDERHSA
Quadro 2 – Postos meteorológicos selecionados. Fonte: IAPAR; Rufino et. al. (1993)
54
Figura 7 – Mapa de localização dos postos meteorológicos selecionados. Fonte: IAPAR. Org.: GUERRA, J. B.
No mapa de localização das estações meteorológicas (figura 7)
podemos observar a distribuição dos postos meteorológicos. Há somente três deles
no interior da microbacia: Estação São Luiz, Estação Califórnia e Estação
Figueirinha. O restante está distribuído em todo o entorno da microbacia, com maior
concentração a Norte a e Sudeste.
Os valores das médias mensais e anuais de precipitação, o índice
de erosão da chuva e a erosividade foram calculados no software Microsoft Excel.
55
Depois de calculada a erosividade para cada um dos postos meteorológicos, os
dados foram transferidos para o software Surfer 8 para serem interpolados por
krigagem. Na krigeagem, o procedimento é semelhante ao de interpolação por
média móvel ponderada, exceto que aqui os pesos são determinados a partir de
uma análise espacial, baseada no semivariograma experimental. Além disso, a
krigeagem fornece, em média, estimativas não tendenciosas e com variância
mínima. A interpolação gerou uma grade numérica regular com valores de
erosividade com resolução de 89,96m. A partir daí foi possível produzir o mapa de
isoerodentes para a área da microbacia do Ribeirão Taquara.
3.2.2 – Materiais e procedimentos metodológicos utilizados para estimativa e
mapeamento do fator LS (fator topográfico)
Toda a geração dos produtos cartográficos relativos à topografia da
microbacia do Ribeirão Taquara teve como fonte de dados imagens do projeto
Shuttle Radar Topography Mission (SRTM). O Projeto SRTM faz parte de um
programa que visa examinar a superfície terrestre, oceanos, atmosfera, gelo e a vida
como um sistema integrado. Os dados da Shuttle Radar Topography Mission são o
resultado de um projeto cooperativo entre a NASA (National Aeronautics and Space
Administration), NGA (National Geospatial-Intelligence Agency), DLR (Agência
Espacial Alemã) e ASI (Agência Espacial Italiana) com o objetivo de gerar um
Modelo Digital de Elevação (MDE) da Terra através da interferometria. O sistema
SRTM apresenta a capacidade de registrar em simultâneo a fase e a intensidade,
permitindo não só determinar algumas características dos objetos através da
intensidade, como a distância entre o sensor e o objeto através da fase.
56
O cálculo da diferença de fase, a partir de duas imagens obtidas com geometrias de
aquisição diferentes, para um elemento sobre a superfície terrestre, permite a
determinação automática da altitude. Esta técnica designa-se por interferometria.
O Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA, na Califórnia é o
responsável pela pesquisa de qualidade dos dados produzidos, a NGA promove
processamentos adicionais para gerar produtos de mapeamento e o United States
Geological Survey (USGS) provê o arquivamento final e a distribuição dos dados do
SRTM.
O Projeto SRTM representa a primeira experiência de interferometria
a bordo de uma nave espacial. No período de 11 a 22 de fevereiro de 2000, a bordo
do Space Shuttle Endeavour, numa altitude de vôo de 233 km e uma inclinação de
57º, um conjunto composto por duas antenas coletou 14 Terabytes de dados que
permitiram a avaliação do perfil de altitude para criação de modelo digital tri-
dimensional da Terra entre as latitudes 60ºN e 58ºS.
Este arranjo de antenas consiste em uma principal, americana do
sistema SIR-C, que opera na banda C com comprimento de onda de 6,0cm colocada
no compartimento de carga da nave com função de transmissão e recepção, e outra
antena secundária, germano-italiana, do sistema X-SAR operando na banda X com
comprimento de onda de 3,1cm com função de recepção, colocada na extremidade
de uma haste de 60m de comprimento fora da nave, configurando a linha de base
interferométrica que garante a observação a partir de dois pontos ligeiramente
diferentes (Koch; Heipke; Lohmann, apud Crepani; Medeiros, 2003).
A alternativa para se obter imagens fotográficas derivadas de dados
SRTM foi utilizar os dados disponíveis para download gratuito em
http://seamless.usgs.gov, na forma de Modelos Numéricos do Terreno com
57
resolução de 90m. O recorte da área de interesse, para geração da grade numérica
com valores de altitude em metros, foi realizado a partir da entrada das coordenadas
geográficas do retângulo envolvente.
O uso das imagens SRTM deveu-se a falta de dados topográficos
digitalizados da área de estudos e a compatibilidade com o nível de detalhe
requerido pela escala de trabalho, além de ser um dado confiável e de fácil
manipulação.
O primeiro passo para trabalhar com as imagens SRTM foi a
conversão do sistema de coordenadas de WGS para UTM, pois todos os outros
dados já estavam georeferenciados neste sistema, na zona 22 (meridiano central
51º W) e datum horizontal SAD69.
A etapa seguinte foi de eliminação de ruídos da imagem. Na imagem
utilizada no trabalho, alguns pixels tinham valores absurdos (-9999m), que não
correspondiam à realidade. Desta maneira, foi necessário eliminá-los e realizar uma
interpolação por krigagem, executada no software Surfer 8, porém com a
manutenção da resolução original (90m), para que os valores retirados fossem
substituídos por outros mais coerentes.
Em seguida foi delimitada a área da microbacia do Córrego Taquara
com base na imagem SRTM. Esta etapa foi realizada no software Idrisi Kilimanjaro,
com uso do módulo watershed. A geração dos mapas hipsométrico e clinográfico da
microbacia, além de uma imagem sombreada, a qual facilita a visualização do
relevo, também foi realizado no software Idrisi Kilimanjaro. A caracterização do
relevo foi realizada com a classificação da declividade definida por Lemos e Santos
(apud. Silva et. al., 2004, 37).
58
A estimativa e mapeamento do fator topográfico (LS) da Equação
Universal de Perda de Solos foram obtidos com uso do software USLE2D, o qual é
composto por vários algoritmos computacionais de cálculo automatizado e
compatível com o Idrisi 32. No uso do USLE2D, foi aplicada a seguinte equação de
Wischmeier e Smith (1978) para cálculo do fator S (declividade):
S = 65,41 sen2 ө + 4,56 sen ө+ 0,065
na qual S é o fator declividade (adimensional) e ө é a declividade
(%). A estimativa do fator L (comprimento de encosta) foi executada com base em
um modelo hidrológico de decomposição de fluxo, o qual considera a área de
contribuição da bacia e os fluxos convergentes, paralelos e divergentes. O aplicativo
requisita, para o cálculo do fator LS, o arquivo do modelo digital de elevação
juntamente com um segundo arquivo o qual contém a área da parcela, o que define
a área da bacia.
O uso do software USLE2D, e do cálculo automatizado, deveu-se
principalmente a facilidade de operação, compatibilidade com sistema de informação
geográfica e aos bons resultados apresentados por alguns pesquisadores na
obtenção do fator LS. Schulz e Silva (2003) e Fujihara (2002) alcançaram resultados
satisfatórios ao aplicarem os algoritmos contidos no aplicativo em seus estudos.
Porém ambos indicaram que os valores resultantes podem ser superestimados. Isto
se deve a não adaptação dos algoritmos às características topográficas encontradas
no Brasil. Este fato reflete principalmente no fator L, pois as equações utilizadas
foram desenvolvidas considerando declives de pouco mais de 100m, enquanto que
no Brasil são facilmente encontradas encostas com quilômetros de extensão.
59
3.2.3 - Materiais e procedimentos metodológicos utilizados para o mapeamento
do fator K (erodibilidade)
O fator K foi obtido a partir da atribuição dos valores de erodibilidade
correspondente a cada classe de solo da área de estudos. Os valores de
erodibilidade foram obtidos por Baptista (1997) utilizando o nomograma
desenvolvido por Wischmeier et al (1978).
Para tanto, foi utilizado um mapa de solos da região Nordeste do
Paraná na escala 1:300.000 em meio digital, originado a partir de levantamento de
solos realizado pelo Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR) e pelo Serviço de
Levantamento de Solos - EMBRAPA na década de 1970. O mapa, em formato
vetorial, foi convertido para formato raster para que os valores de erodibilidade
pudessem ser atribuídos a cada classe e para que o cruzamento com os outros
mapas pudesse ser feito.
A inexistência de valores de variáveis utilizadas para estimar a
erodibilidade dos solos nos relatórios dos levantamentos de solos da região não
permitiu o cálculo deste fator. Este fato contribuiu para uma grande redução da
precisão do trabalho, o que tornou irrelevante seu caráter quantitativo.
60
3.2.4 – Procedimento utilizado para estimativa e mapeamento do potencial
natural erosivo (PNE)
O potencial natural erosivo (PNE) representa o potencial erosivo da
microbacia do Ribeirão Taquara relativo somente aos fatores naturais da EUPS
(erosividade, erodibilidade, e fator topográfico), ou seja, não considera os fatores
antrópicos (uso e manejo do solo e práticas conservacionistas), como se o terreno
estivesse descoberto e nenhuma prática conservacionista fosse aplicada. Portanto,
seu valor é estimado com a equação:
PNE=R.K.L.S
Na qual PNE é o potencial natural erosivo (t/ha), R é a erosividade
(MJ.mm/ha.h.ano), K é a erodibilidade (th/MJmm), L é o fator comprimento de
encosta (adimensional) e S é o fator declividade (adimensional). Para realização da
estimativa e mapeamento do potencial natural erosivo, procedeu-se o cruzamento
das imagens referente aos fatores naturais da EUPS com uso do módulo image
calculator.
61
4 - APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS
4.1 – Erosividade (fator R)
A partir da tabulação dos dados pluviométricos coletados nas 19
estações de influência sobre área de drenagem do Ribeirão Taquara, verificou-se
que no período de 20 anos a precipitação média anual foi de 1663,5mm, sendo que
o maior índice médio mensal ocorre em janeiro com 217,6mm e o menor índice
médio mensal em agosto com 53,4mm. A precipitação tem maior concentração no
verão, entre os meses de dezembro e março, intervalo no qual chove 45,42% do
volume total.
É possível verificar que existe uma variação do índice EI30 entre
7.300 MJ.mm/ha.h.ano, na região da foz do Ribeirão Taquara, próximo ao posto
pluviométrico Volta Grande, e 9500 MJ.mm/ha.h.ano, na região extremo centro-sul
da microbacia, no município de Marilândia do Sul. Esses índices estão de acordo
com os encontrados por Rufino et. al. (1993) para esta região do Estado do Paraná.
O fator de erosividade médio para 20 anos é 8292,98
MJ.mm/ha.h.ano. Entre os meses de dezembro e março está concentrado pouco
mais da metade (50,72%) do potencial erosivo total anual. Neste intervalo é
necessária maior atenção com a adoção de práticas que procuram minimizar as
perdas de solo.
A estimativa e mapeamento do EI30 e da erosividade são de suma
importância para o desenvolvimento de projetos de planejamento conservacionista
em microbacias, pois estes índices expressam a capacidade que a chuva tem de
erodir o solo. No caso da microbacia do Ribeirão Taquara este trabalho é ainda mais
62
importante, pois segundo classificação proposta por Carvalho (1994), a erosividade
da microbacia pode ser caracterizada como forte em toda sua extensão (classe de
erosividade com valores entre 7300 MJ.mm/ha.h.ano e 9810 MJ.ma.h.ano).
Nas tabelas que seguem abaixo são apresentados os dados
pluviométricos (tabela 1) e os valores do índice de erosão e de erosividade (tabela 2)
de cada posto meteorológicos.
NOME JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ ANUAL USINA APUCARANINHA 207,0 188,3 139,4 122,2 130,2 115,2 64,7 58,9 142,9 160,0 159,7 195,9 1684,3 CACHOEIRA SALTO FIU 231,3 188,2 137,4 116,2 133,3 117,3 62,6 58,9 138,8 146,0 154,4 214,6 1698,8 ASSAI 210,5 152,3 142,3 113,5 122,7 96,9 47,2 42,2 115,0 131,0 134,0 188,5 1496,0 VOLTA GRANDE 188,1 171,4 124,0 114,0 119,8 91,0 48,9 41,9 113,5 120,4 116,7 180,4 1430,2 FAZ UBATUBA 198,2 172,9 149,2 125,4 145,4 118,7 56,4 57,0 140,2 161,3 152,5 196,5 1673,7 SAO LUIZ 218,8 187,9 157,9 125,4 127,6 133,2 52,5 47,7 139,0 155,3 158,8 204,6 1708,4 CALIFORNIA 224,4 163,6 148,5 123,4 136,0 106,4 53,9 58,0 139,2 152,5 133,6 195,6 1635,0 ARAPONGAS 202,9 200,2 171,3 133,5 123,5 118,8 58,3 50,9 140,8 150,0 161,4 212,5 1724,1 CERRO LEAO 214,9 171,8 145,9 127,9 134,4 109,3 44,5 43,0 126,3 135,0 152,2 203,5 1608,6 EST ACROCLIMAT 202,9 196,2 144,2 124,7 120,8 102,9 51,3 50,4 124,6 136,5 169,0 219,8 1643,3 FIGUEIRINHA 242,3 202,3 174,7 115,0 142,6 114,4 58,7 58,5 141,3 166,3 152,1 216,3 1784,6 FAZ CRIACAO ESTADO 225,6 183,1 139,1 112,9 118,3 95,0 45,7 42,7 121,5 133,5 158,0 195,1 1570,5 CAMBE 213,1 180,8 134,0 108,9 114,5 99,8 49,6 53,0 123,2 136,1 140,8 217,1 1571,0 FABRICA DE PAPELAO 248,4 210,3 170,9 125,3 141,4 128,4 61,0 65,8 156,0 167,4 172,5 221,6 1869,0 SAO MARTINHO 199,7 183,0 131,1 120,4 110,9 101,7 46,2 44,1 123,8 157,6 159,1 190,9 1568,6 TERRA NOVA 258,9 205,1 155,6 117,5 150,0 122,1 83,6 66,1 163,4 167,2 158,3 246,4 1894,1 SAO JOSE 231,2 196,6 160,0 137,2 151,5 117,8 62,0 59,6 152,2 160,3 161,1 195,9 1785,5 SETE CASAS 187,4 183,7 126,6 109,7 129,1 126,3 67,1 64,7 134,2 137,3 148,2 181,3 1595,6 SALTO SAO PEDRO 228,9 191,9 148,6 117,8 129,9 111,1 70,3 50,7 115,9 153,7 129,2 217,0 1664,9 MÉDIA 217,6 185,8 147,4 120,6 130,6 111,9 57,1 53,4 134,3 148,8 151,1 204,9 1663,5 REPRESENTATIVIDADE (%)
13,08 11,17 8,86 7,25 7,85 6,73 3,43 3,21 8,07 8,95 9,09 12,32 100
Tabela 1 - Médias mensais e anuais de precipitação (mm) nas estações selecionadas. Fonte: IAPAR.
63
Tabela 2 - EI30 (TM.mm/ha.h.ano) e erosividade mensal e anual (penúltima coluna – sistema métrico - TM.mm/ha.h.ano – última coluna – sistema internacional – MJmm/hahano).
NOME EI30J EI30F EI30M EI30A EI30M EI30J EI30J EI30A EI30S EI30O EI30N EI30D EROS. SIST. INT.
USINA APUCARANINHA
119,0 101,3 63,1 52,4 57,2 48,4 26,7 25,0 65,5 77,8 77,6 108,3 822,3 8067,2
CACHOEIRA SALTO FIU
143,3 100,5 61,4 48,7 58,8 49,3 26,0 24,9 62,3 67,2 73,1 125,7 841,2 8252,2
ASSAI 135,8 96,2 71,1 51,4 57,2 41,9 22,7 21,5 52,3 62,8 65,0 112,2 790,1 7750,6 VOLTA GRANDE 116,2 99,3 60,0 53,3 57,1 40,0 23,4 21,7 52,9 57,5 55,0 108,2 744,6 7304,6 FAZ UBATUBA 111,0 88,5 70,2 54,5 67,5 50,6 24,4 24,5 64,0 79,2 72,6 109,5 816,5 8009,9 SAO LUIZ 129,3 99,8 75,4 53,7 55,0 58,5 23,2 22,1 62,2 73,4 76,0 115,2 843,9 8278,7 CALIFORNIA 140,5 82,5 71,0 54,2 62,2 44,6 23,9 25,0 64,4 73,9 60,6 110,8 813,5 7980,0 ARAPONGAS 112,7 110,2 85,2 58,3 52,3 49,7 24,6 22,8 63,0 69,2 77,5 122,0 847,4 8312,7 CERRO LEAO 132,1 90,5 69,9 57,6 61,8 46,6 21,7 21,4 56,6 62,3 74,6 120,2 815,3 7998,1 EST ACROCLIMAT 117,5 135,2 67,6 54,8 52,4 42,6 23,2 22,9 54,7 62,3 86,6 134,9 854,8 8385,6 FIGUEIRINHA 149,0 108,9 85,5 46,5 62,6 46,2 24,5 24,4 61,7 79,0 68,9 122,1 879,3 8626,3 FAZ CRIACAO ESTADO
158,5 111,9 73,9 56,2 59,5 46,3 27,6 26,9 61,6 69,9 89,0 124,0 905,4 8882,2
CAMBE 132,9 100,4 62,7 47,1 50,3 42,2 23,0 23,9 55,6 64,2 67,4 137,4 807,1 7917,3 FABRICA DE PAPELAO
149,5 111,8 79,6 50,5 59,8 52,2 24,7 26,0 69,1 77,0 80,7 122,3 903,2 8860,5
SAO MARTINHO 118,9 102,5 60,8 53,9 48,2 43,3 22,2 21,7 56,0 80,4 81,6 110,2 799,7 7845,3 TERRA NOVA 159,0 106,0 68,1 46,0 64,5 48,3 31,6 26,0 73,4 76,0 69,9 145,6 914,4 8970,6 SAO JOSE 167,5 126,5 90,4 71,6 83,0 57,9 30,2 29,4 83,7 90,6 91,4 125,7 1047,9 10280,4 SETE CASAS 105,2 101,8 57,1 47,1 58,7 56,9 28,1 27,3 62,1 64,2 72,0 99,6 780,1 7652,3 SALTO SÃO PEDRO
143,2 105,6 70,0 50,3 57,5 46,5 28,7 22,9 49,2 73,8 57,0 130,4 835,1 8192,1
MÉDIA 133,7 104,2 70,7 53,0 59,2 48,0 25,3 24,2 61,6 71,6 73,5 120,2 845,4 8293,0 (%) 15,8 12,3 8,4 6,3 7,0 5,7 3,0 2,9 7,3 8,5 8,7 14,2 100,0 100,0
64
Figura 8 – Mapa de erosividade da microbacia do Ribeirão Taquara. Fonte: IAPAR. Org: GURRA, J. B. 4.2 – Erodibilidade (fator K)
As nove unidades de mapeamento foram agregadas em duas
classes de erodibilidade, cada uma representando um valor. Aos Latossolos Roxos,
tanto distróficos quanto eutróficos (LRd1, LRd2, LRd4, LRe1 e LRe2) e as Terras
Roxas Estruturadas, tanto eutróficas quanto distróficas (TRe e TRd), foi atribuído
0,013 th/MJmm, de acordo com Baptista (1997). Esta classe de erodibilidade ocupa
uma área de 611,27km2, o representa 68,15% da área da microbacia do Ribeirão
Taquara.
Aos solos Brunizem Avermelhado foi atribuído valor de erodibilidade
igual a 0,038 th/MJmm, de acordo com Baptista (1997). Esta classe de erodibilidade
65
ocupa uma área de 285, 63Km2, o que representa 31,85% da área total da
microbacia.
Figura 9 – Mapa de erodibilidade da microbacia do Ribeirão Taquara. Fonte: Baptista (1997). Org: GUERRA, J. B.
4.3 – Fator topográfico (LS)
A topografia é um dos fatores mais importantes em relação à erosão
de solos. Como observamos no mapa de declividade (figura 4), o relevo da
microbacia do Ribeirão Taquara é predominantemente ondulado (ocupa uma área
de 512,05Km2, o que representa 57,56% da área da microbacia) com grau de
inclinação do terreno variando entre 8% e 20%, o que significa risco a erosão
hídrica. Ainda há áreas na microbacia, principalmente na região Oeste, com relevo
forte ondulado (esta classe ocupa uma área de 73,3km2, o que representa 8,20% da
66
área da microbacia), com grau de inclinação de terreno entre 20% e 45%, o que as
torna muito suscetíveis à perda de solos.
O fator topográfico também é composto pelo comprimento de
encosta, porém este não foi mapeado neste trabalho. Entretanto, Vizintim e Barros
(1991, p. 110), em estudo realizado sobre o macrozoneamento do Município de
Londrina, apresentam dados que podem servir como indicativos sobre este aspecto
da topografia da microbacia do Ribeirão Taquara. No trabalho destes pesquisadores
podemos observamos que o relevo da área da microbacia do Ribeirão Taquara
pertencente ao município de Londrina foi classificado como ondulado, e
caracterizado por ter comprimentos curtos, com apenas alguns centenas de metros.
Este fato amenizaria o potencial erosivo da topografia na área de estudos. Porém
para se confirmar esta hipótese seriam necessários estudos mais detalhados a
respeito; em escalas compatíveis.
O fator topográfico, estimado e mapeado de maneira automatizada,
apresentou valores condizentes com as características da topografia da microbacia
do Ribeirão Taquara, já expostas e analisadas anteriormente. Porém, ainda assim,
esses valores foram superestimados pelo sistema de cálculo do fator LS. Podemos
notar este fato ao observarmos o mapa de fator topográfico (figura 10), que
apresenta ocorrência de valores altos (acima de 10) em diversas partes da
microbacia, principalmente nas médias vertentes. Os valores de LS variam entre 0,1
e 111,89, com média de 8,68 e desvio padrão igual a 7,74.
67
Figura 10 – Mapa de fator topográfico (LS) da microbacia do Ribeirão Taquara. Fonte: http//:seamless.usgs.gov. Org: GUERRA, J. B.
Porém, ao analisarmos a distribuição dos valores de LS (figuras 10 e
11) podemos perceber que há predomínio dos valores menores. Os pixels com valor
igual a 0,1 são os que ocorrem com maior freqüência, representando cerca de 12%
do total. Os pixels com valor igual ou maior que 10 têm representatividade igual ou
menor do que cerca de 5%.
68
Figura 11 – Histograma dos valores do fator LS (valores de 0.1 a 111,89).
Figura 11a – Histograma dos valores do fator LS (valores de 0.1 a 30.1).
4.4 – Potencial natural erosivo (PNE)
O fator topográfico é o principal determinante de perda de solos
quando da aplicação da Equação Universal de Perda de Solos. A erodibilidade
também é outro fator com forte controle sobre a erosão. A interação desses dois
fatores é marcada nos resultados de estudos de perdas de solos com uso da EUPS.
Os mapas de potencial natural erosivo e de perda de solos, em t/ha, normalmente
69
apresentam feições e distribuição dos valores que remete ao resultado da interação
erodibilidade/LS, mas ainda assim com maior destaque para o fator topográfico.
No caso da microbacia do Ribeirão Taquara isso também acontece.
A ocorrência dos solos Brunizem Avermelhado em declives acentuados, que
coincidem com áreas com altos valores de LS, torna o terreno muito suscetível a
erosão. Esses solos são moderadamente profundos e têm horizonte B textural,
normalmente com estrutura prismática. Quando com declividades mais acentuadas,
os Brunizem Avermelhado ocorrem em associação aos solos Litólicos, que são
pouco espessos e pedregosos, o que contribui para maiores perdas de solo.
Ao observarmos o mapa de potencial natural erosivo (figura 12)
percebemos que as maiores perdas de solo estão exatamente nas áreas de
intersecção entre os Brunizem Avermelhado e os valores de fator topográfico igual
ou maiores que 10. As áreas consideradas com potencial natural erosivo baixo,
segundo classificação de Valério Filho (1996), ocupam uma área de 292,59km2, o
que representa 28,16% da área total. As áreas de potencial moderado se estendem
por 170,43km2, o que representa 19% da microbacia do Ribeirão Taquara. A classe
de potencial natural erosivo moderado a forte ocupa uma área de 203,93km2
(22,73%). As áreas com perdas de solo maiores que 1600t/ha, consideras com
potencial natural erosivo forte, abrangem uma área de 231,76km2, o que representa
25,83% da microbacia.
70
Figura 12 – Mapa de potencial natural erosivo da microbacia do Ribeirão Taquara de acordo com classificação proposta por Valério Filho (1994). Org: GUERRA, J. B.
A ocorrência expressiva de potencial natural erosivo forte deve-se
principalmente às características topográficas do terreno, que podem restringir seu
uso. Porém, a estimativa exagerada do fator topográfico, feita de maneira
automatizada, teve influência nos valores finais da perda de solos.
71
5 - CONSIDERAÇÕES FINAIS
O primeiro passo no desenvolvimento de um projeto de
planejamento ambiental e de uso do solo é o conhecimento das características dos
fatores naturais que controlam os processos do meio. Neste trabalho objetivou-se
compreender e analisar os fatores naturais que controlam os processos erosivos
hídricos laminares de maneira integrada, de modo a entender a dinâmica erosiva
natural na área de estudos, com a finalidade de gerar informação que possa
subsidiar futuros projetos de planejamento conservacionista na área de estudos.
Para tanto, utilizou-se da Equação Universal de Perda de Solos,
modelo empírico de predição de erosão, que permite a quantificação das perdas por
unidade de área em determinado período de tempo, e possibilita a identificação dos
fatores que mais influenciam o processo erosivo e a classificação dos terrenos de
acordo com seu potencial natural erosivo, ou seja, sua suscetibilidade natural à
perda de solos.
Deste modo, os fatores estudados foram erosividade, erodibilidade e
fator topográfico. Os índices de erosividade da microbacia do Ribeirão Taquara são
classificados, de acordo com Carvalho (1994), como fortes, o que se deve
principalmente a elevada intensidade das chuvas nesta área, principalmente no
verão.
A erodibilidade é baixa na maior parte da bacia, onde há ocorrência
de Latossolo Roxo e Terra Roxa Estruturada, solos pouco suscetíveis a erosão que
normalmente se encontram em terrenos pouco declivosos. Porém, há porções
suscetíveis da microbacia onde ocorrem os Brunizem Avermelhado, em alguns
casos associados aos solos Litólicos. Estes apresentam altos índices de
erodibilidade, devido principalmente ao caráter textural do horizonte B, a estrutura
72
prismática e subangular do mesmo horizonte subsuperficial, associação com outros
solos pouco espessos e pedregosos e por normalmente ocorrerem em áreas
descontínuas, muito declivosas.
O destaque de valores altos de fator LS, em boa parte da microbacia
do Ribeirão Taquara, deve-se principalmente a característica ondulada do relevo, e
até fortemente ondulada, em algumas partes em média vertente. Porém, os valores
menores que 10 representam a maior parte do total estimado, cerca de 70%.
A partir da estimativa e mapeamento dos fatores naturais foi possível
avaliar o potencial natural erosivo da área. Dentre as classes propostas por Valério
Filho (1996), a que ocupa maior parte da microbacia é a classe de potencial fraco
(28,16%), seguida da classe de potencial natural erosivo forte (25,83%). A classe de
potencial forte abrage, principalmente áreas onde há intersecção entre os solos
Brunizem Avermelhado e os valores de Fator LS maiores que 10. A importância
deste trabalho está em identificar e mapear essas áreas, as quais devem ser
preservadas do uso agrícola intensivo e mecanizado. Sobre essas áreas devem-se
desenvolver estudos mais detalhados, que abordem outros aspectos, como o uso do
solo, para que se possa promover uma ocupação mais adequada e, que se possam
recuperar possíveis áreas já degradadas.
Mesmo tendo algumas limitações, o uso da Equação Universal de
Perda de Solos se mostrou bastante eficiente na identificação de áreas com alto
potencial natural erosivo. Sua aplicação é relativamente fácil, em relação a outros
modelos mais atuais, pois suas variáveis já são bem conhecidas e estudadas.
Porém, o uso de valores genéricos de erodibilidade, devido a impossibilidade de se
levantar as variáveis e a inexistências de dados cartográficos e de análise de solos
73
mais precisos e detalhados, diminuiu a precisão do trabalho, o que limita seu caráter
quantitativo.
A associação da EUPS a um Sistema de Informação Geográfica foi
de grande valia para este trabalho. O uso do SIG Idrisi Kilimanjaro permitiu a
estimativa e mapeamento dos dados de maneira mais simples e rápida. Em casos
nos quais se trabalha com grande volume de dados com caráter espacial a aplicação
do SIG é imprescindível.
O uso do cálculo automatizado neste trabalho também demonstrou
resultados positivos. Mesmo tendo superestimado os valores de LS (o que é normal
para as condições topográficas do Brasil, mesmo quando se calcula o fator
topográfico de maneira manual), o uso do software USLE2D com a equação de
Wischimeier (1978) é recomendado por ter aplicação simples e apresentar
resultados satisfatórios rapidamente, desde que os dados de entrada sejam
suficientemente confiáveis.
74
Figura 13 – Síntese dos resultados obtidos. Org.: GUERRA, J. B.
75
6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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77
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