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APLICAÇÃO DO MODELO SHALSTAB PARA A DEMARCAÇÃO
DE ÁREAS SUSCETÍVEIS A ESCORREGAMENTOS NO
MUNICÍPIO DE ITATIAIA-RJ Diego M. Carvalho¹, Otávio A. de A. Pessoa¹, Irina A. da Silveira¹, Roberto A. T. Gomes¹, Osmar A. de Carvalho Júnior¹
¹Universidade de Brasília - Departamento de Geografia – Laboratório de Sistemas de Informações Espaciais ([email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected])
Introdução
Os escorregamentos são eventos de ordem natural que fazem parte da dinâmica externa
do processo de modelagem da superfície terrestre (FERNANDES e AMARAL, 2006). Porém,
sua ocorrência pode estar relacionada a intervenções antrópicas que alteram o estado de
equilíbrio das encostas, como por exemplo, cortes feitos para a construção de estradas ou
casas, desmatamento, deposição de lixos em áreas inadequadas, entre outros.
Os deslizamentos ganharam grande repercussão por estarem relacionados a catástrofes
responsáveis por grandes perdas, humanas e materiais. Porém, não se pode atribuir o aumento
no número destes desastres diretamente a um aumento no número de casos de deslizamentos,
pois o que tem sido observado é o aumento da ocupação de áreas inadequadas, principalmente
por parte da população de baixa renda, que por não ter acesso a áreas adequadas à moradia,
ocupam áreas muito suscetíveis a deslizamentos, como as encostas.
Sendo assim, a ocorrência de deslizamentos deixa de ser apenas um processo de
modelagem do relevo ou um problema unicamente ambiental, e passa a representar um grave
problema sócio-econômico que exige a implementação de políticas públicas objetivas, que
atuem no sentido de demarcar as áreas de risco impróprias para a ocupação, prevenindo dessa
forma que fenômenos naturais se transformem em catástrofes.
Nesse sentido, o presente artigo tem como objetivo principal a aplicação do modelo
SHALSTAB para a demarcação das áreas suscetíveis a escorregamentos. Como área de
aplicação, foi escolhido o município de Itatiaia, localizado no Estado do Rio de Janeiro.
Área de Estudo
A área de estudo está localizada entre as coordenadas 44°28’ e 44°40’W, 22°19’ e
22°34’S, na porção oeste do estado do Rio de Janeiro, e faz divisa com o estado de Minas
Gerais (Fig. 1). Possui uma área de aproximadamente 225km², sendo que, cerca de 36% desta
área faz parte do Parque Nacional do Itatiaia (PNI).
Do ponto de vista climático, prevalece na região, o clima Tropical de Brasil Central,
com temperaturas médias variando entre 22 e 24°C nos meses mais quentes, e entre 18 e 20°C
nos meses mais frios. Com relação à pluviosidade, de acordo com o Instituto Nacional de
Meteorologia (INMET), o índice de chuva acumulada é maior entre os meses de janeiro a
março e entre outubro e dezembro, período em que o mínimo chega a 120 mm e o máximo
pode atingir 300 mm. No período de abril a setembro, verifica-se uma queda no índice,
variando entre 30 e 50 mm nos meses mais secos, geralmente junho e agosto.
Na região são encontrados os seguintes solos: gleissolo, latossolo, cambissolo e litólico.
Com relação à suscetibilidade à erosão, Guerra (2006) classifica estes tipos de solo da
seguinte maneira: o gleissolo, devido à sua localização em áreas planas, não favorece esse
fenômeno; o latossolo possui baixa suscetibilidade; o cambissolo possui suscetibilidade
variável, dependendo de sua profundidade, declividade do terreno, teor de silte e do gradiente
textural; já o solo litólico é o que apresenta a maior suscetibilidade a escorregamentos.
Com relação à geomorfologia, o município do Itatiaia está inserido na faixa de
Dobramentos e Coberturas Metassedimentares Associadas, que é um grande domínio
morfoestrutural. Ao norte se encontra parte da Serra da Mantiqueira, onde se verifica a
ocorrência de escarpas e reversos, ao passo que, ao sul, na região drenada pelo rio Paraíba do
Sul, encontra-se uma região marcada por depressões.
Fig. 1 - Mapa de localização do município de Itatiaia
Metodologia
A questão da demarcação das áreas suscetíveis a escorregamentos é aqui subsidiada pela
aplicação do modelo matemático determinístico em bases físicas.
Modelo SHALSTAB
O modelo SHALSTAB é um modelo matemático determinístico que tem por intuito a
delimitação das áreas mais suscetíveis à ocorrência de escorregamentos translacionais rasos.
Para isso, ele tem como variáveis controladoras da deflagração do escorregamento a
declividade e a área de contribuição.
De acordo com Fernandes et al. (2001) “em termos gerais, o modelo SHALSTAB
analisa, para cada célula dentro de um grid, obtido a partir de um modelo digital de terreno, o
resultado da combinação de um módulo hidrológico com um módulo de estabilidade. ”
O primeiro módulo, modela os locais na paisagem que estarão submetidos a saturação, o
segundo simula a estabilidade de uma porção de solo situada diretamente sobre o
embasamento rochoso. Para a análise desses módulos são incorporados parâmetros climáticos
e diversas propriedades do solo.
O modelo gera 7 classes que podem ser descritas da seguinte forma: A –
Incondicionalmente Instável e saturado; B - Incondicionalmente estável e não saturado; C -
Estável e não saturado; D - Instável e não saturado; E - Instável e saturado; F -
Incondicionalmente instável e não saturado e G - Incondicionalmente instável e saturado.
Para maiores informações sobre as formulações matemáticas do modelo ver Guimarães
et al(2003).
Aplicação do modelo SHALSTAB no Município de Itatiaia – RJ
Para a aplicação do modelo foram seguidas as seguintes fases: 1 - Obtenção e
estruturação dos dados; 2 - geração do modelo digital de terreno, mapas derivados e
demarcação da área a ser aplicado o Modelo SHALSTAB; 3 - aplicação do modelo
SHALSTAB para confecção do mapa de suscetibilidade a escorregamentos. Essas fases serão
respectivamente descritas a seguir:
1 – Obtenção de cartas topográficas da região de estudo na escala 1:50.000 em formato
vetorial e matricial, a partir do sítio do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE).
As cartas vetoriais em formato DGN foram convertidas para o formato Shape File; As cartas
matriciais, referentes aos fotolitos sépia e azul, foram georreferenciadas e vetorizadas. Após
esses processos todos os dados foram unidos; a direção de fluxo, dos rios, foi corrigida e os
valores das cotas das curvas de nível e pontos cotados foram adicionados.
2 – Utilizando a ferramenta Topo To Raster do Software ArcGIS 9.2, foi gerado um
MDT com resolução espacial de 10m. O MDT serviu de base para a geração dos seguintes
mapas derivados: declividade, direção de fluxo e área de contribuição.
A partir do mapa de direção de fluxo foram delimitadas as bacias que estavam contidas
ou intersectavam os limites do município. Para delimitar a área de interesse em que o modelo
seria aplicado foram seguidas as seguintes regras: fariam parte da área de interesse todas as
bacias completamente contidas nos limites do município; todas as bacias que tivessem seu
exutório no interior do município e somente a parte, que estivesse dentro do município,
daquelas bacias que possuíssem seu exutório na região externa ao limite do município.
3 – A terceira etapa é relativa à aplicação do modelo shalstab, para isso, foram
importados para o Software ArcView os mapas de declividade, área de contribuição e o MDT,
os quais foram utilizados para o cálculo da relação Q/T através da ferramenta SHALSTAB.
Foram consideradas para esse cálculo uma densidade de 2000 kg/m3 para o solo e um ângulo
de atrito de 45º, conforme Gomes et al. (2008). Não foi considerada neste trabalho a coesão
do solo. Assim, pôde-se criar um geo-campo temático, cujos, valores representam a
susceptibilidade à ocorrência de escorregamentos translacionais.
Resultados e discussões
O resultado final do trabalho foi a obtenção do mapa de suscetibilidade do município do
Itatiaia (fig. 2).
A análise do mapa permite concluir que o município não possui grandes áreas
suscetíveis a escorregamentos, visto que somente cerca de 3% da área analisada pertence às
classes D,E,F e G, consideradas de risco. E além, verifica-se que a maior parte dessas áreas
estão situadas dentro do limite do PNI.
Conclusão
A relação entre os resultados obtidos e a metodologia aplicada, pode ser considerada
satisfatória, mesmo utilizando cartas em uma escala relativamente pequena. A principal
vantagem dessa metodologia, que privilegia o papel desempenhado pelo relevo no
condicionamento dos escorregamentos translacionais, é a agilidade, visto que além dos dados
provenientes das cartas topográficas podem ser utilizados dados de sensores imageadores que
Fig. 2 - Mapa de Suscetibilidade a escorregamentos
gerem imagens com informações altimétricas.
Assim, conclui-se que o modelo SHALSTAB trata-se de uma ferramenta eficaz no
planejamento da ocupação do território, visto que, diminui a subjetividade na determinação de
áreas cuja vulnerabilidade a esse risco ambiental é alta.
A adição de outros parâmetros ao modelo, juntamente com observações de campo,
podem melhorar a acurácia das previsões. Por isso é importante a continuidade dos estudos.
Referências Bibliográficas
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do Brasil. 4ª edição – Rio de Janeiro. Bertand Brasil, 2006.
DRUMMOND, José Augusto. Devastação e preservação ambiental no Rio de Janeiro: os
parques nacionais do estado do Rio de Janeiro. Niterói. EDUFF, 1997.
FERNANDES, Nelson F. et al. Condicionantes Geomorfológicos dos Deslizamentos nas
Encostas:Avaliação de Metodologias e Aplicação de Modelo de Previsão de Áreas
Susceptíveis. In: Revista Brasileira de Geomorfologia, v.2, nº 1 (2001).
GUERRA, Antônio José Teixira; CUNHA, Sandra Baptista (Organizadores).
Geomorfologia e Meio Ambiente. 6ª edição – Rio de Janeiro. Bertrand Brasil, 2006.
GUERRA, Antônio José Teixira; CUNHA, Sandra Baptista (Organizadores).
Geomorfologia uma Atualização de Bases e Conceitos. 7ª edição – Rio de Janeiro.
Bertrand Brasil, 2007.
GUIMARÃES, Renato Fontes et al. Fundamentação teórica do modelo matemático para
revisão de escorregamentos rasos shallow stability. In: Espaço e Geografi, v. 6, nº 2 (2003).
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RAMOS, Verônica Moreira et al. Aplicação do Modelo Shalstab, em ambiente ArcView,
para o mapeamento de áreas suscetíveis a escorregamento raso na região do Quadrilátero
Ferrífero (MG). In: Espaço e Geografia, v. 5, nº.1 (2002).
SANTOS, Rozely Ferreira dos (organizadora). Vulnerabilidade Ambiental: Desastres
naturais ou fenômenos induzidos? Brasília: MMA, 2007.