Anais: Geomorfologia de encostas
SIMULAÇÃO DA CONECTIVIDADE COM OS RIOS E VERTENTES DOS SEDIMENTOS PROVENIENTES DE ESTRADAS NÃO PAVIMENTADAS
AUTORES
Schultz, G.B. (MESTRANDO DO PPG EM GEOGRAFIA DA UFPR) ; Marangon, F.H.S. (MESTRANDO DO PPG EM GEOGRAFIA DA UFPR) ; Iensen, I.R.R. (GRADUANDA EM GEOGRAFIA DA UFPR) ; Santos, I. (PROF DO DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA DA UFPR)
RESUMO
As estradas não pavimentadas têm sido apontadas como uma importante fonte de
sedimentos. Este trabalho teve como objetivo estimar a produção anual de
sedimentos em estradas e avaliar a conexão com os rios e vertentes da bacia
hidrográfica Santa Alice. A produção total de sedimentos provenientes das estradas
foi de 689,3 t/ano, 19% da produção tem conexão direta com os rios, 61% é drenada
para vertentes por escoamento concentrado e 20% por escoamento difuso.
PALAVRAS CHAVES
estradas não pavimentadas; produção de sedimentos; conectividade hidrológica
ABSTRACT
Unpaved roads have been reported as a important sediment source. The objective of
this paper is to estimate the annual sediment production of roads and assess its
connectivity with rivers and hillslope in the Santa Alice watershed. The total
sediment production of unpaved roads was 689,3 t/yr, 19 % of this sediments is
directly connected with rivers, 61% is drained to hillslope by concentrated flow
and 20% by dispersive flow.
KEYWORDS
unpaved roads; sediment production; hydrologic connectivity
INTRODUÇÃO
Os processos que controlam a produção de sedimentos em bacias hidrográficas
dependem dos fatores que determinam a disponibilização dos sedimentos nas áreas
fonte e a capacidade de transporte até os rios. Desta forma, áreas com
diferentes declividades, cobertura e tipo de solo, têm sua influência nos
processos hidrossedimentológicos determinada pelo potencial de gerar escoamento
superficial e produzir sedimentos, assim como pelo grau de conectividade com o
sistema fluvial. A conectividade hidrológica se refere à intermediação da água
na transferência de energia e matéria (PRINGLE, 2003).
Diversos estudos têm demonstrado que apesar da pequena área ocupada pelas
estradas não pavimentadas estas são fontes representativas de sedimentos, quando
comparada a outras coberturas do solo (REID e DUNNE, 1984; MOTHA et al., 2004;
THOMAZ et al., 2011). Isso ocorre pelo alto potencial de geração de escoamento
superficial das estradas que pode ser direcionado diretamente para os rios, ou
para encostas que podem apresentar conexão indireta com rios.
O comprimento de vertente seguindo a linha de fluxo, entre a estrutura de
drenagem da estrada e o rio, tem papel determinante na conectividade, uma vez
que a capacidade de infiltração das encostas diminui o volume do escoamento
superficial, e, portanto, longos percursos diminuem a probabilidade de conexão
(HAIRSINE et al., 2002). O escoamento direcionado para a encosta pode ocorrer na
forma de escoamento concentrado ou difuso. A diferenciação é relevante tendo em
vista que, no escoamento concentrado, o decaimento da velocidade do escoamento e
da concentração de sedimentos é menor comparado ao escoamento difuso (CROKE, J.
et al., 2005).
Este trabalho tem como objetivo estimar a produção anual de sedimentos
provenientes das estradas e avaliar a possibilidade de conexão com os rios e
vertentes na bacia hidrográfica Santa Alice.
MATERIAL E MÉTODOS
A bacia experimental Santa Alice tem área de drenagem de 8,72 km² e localiza-se
entre as coordenadas 26º27' a 26º29’ S e 49º28' a 41º32', no município de Rio
Negrinho, ao norte do estado de Santa Catarina. A extensão total das estradas é
de 27,75 km, ocupando uma área de 0,14 km² (GOERL et al., 2011).
O modelo GRAIP (Geomorphologic Road Analysis and Inventory Package) é um
conjunto de ferramentas para a análise do impacto das estradas em bacias
hidrográficas (PRASAD et al., 2005). Este software foi utilizado para estimar a
produção de sedimentos anual acumulada nas estruturas de drenagem. Os dados de
estrada são a rede de estradas, as estruturas de drenagem e o Modelo Digital do
Terreno (MDT).
As informações cartográficas utilizadas são provenientes de ortofotocartas em
escala 1:10.000 cedidas pela Prefeitura Municipal de Rio Negrinho. Na ausência
de um inventário detalhado sobre as estruturas de drenagem das estradas, as
mesmas foram inferidas pela interpretação do MDT sendo inseridos pontos em
vales, final das estradas e interseção com rios, associando a cada um destes
pontos um trecho de estrada.
Os resultados do modelo foram relacionados com as características das vertentes
para inferir sobre a conectividade da produção de sedimentos das estradas com os
rios. A determinação do comprimento de vertente disponível seguindo a linha de
fluxo entre as estruturas de drenagem das estradas e o rio e o plano de
curvatura da vertente foram definidos utilizando a extensão Spatial Analyst do
ArcGIS 9.2.
O plano de curvatura descreve a forma da vertente e permite inferir sobre o tipo
de escoamento predominante (MOORE et al., 1991). O escoamento drenado para as
linhas de fluxo localizadas em vertentes predominantemente convergentes foi
classificado como escoamento concentrado. O localizado em vertentes planas ou
divergentes foi classificado como difuso. As estruturas de drenagem que
direcionam diretamente para os rios foram definidas como de conexão direta.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Com a aplicação do GRAIP foi calculada a produção anual de sedimentos dos 182
trechos associados às estruturas de drenagem (Figura 1). A produção específica
de sedimentos provenientes das estradas foi de 4,97 kg/m²/ano, totalizando 689,3
t/ano. Este resultado é semelhante aos trabalhos de Ramos-Scharrón e Macdonald
(2007) e Thomaz et al. (2011) que realizaram medições em estradas não
pavimentadas e encontraram valores de produção de sedimentos de 5,7 e 3,2
kg/m²/ano, respectivamente.
As estruturas de drenagem das estradas foram classificadas de acordo com o tipo
de encosta predominante no caminho percorrido entre a estrutura e o rio mais
próximo ou pela conexão direta, caracterizada pela interseção das estradas com
os rios. Das 182 estruturas, 31 direcionam o escoamento diretamente para os
rios, 117 drenam para vertentes predominantemente convergentes, e 34 para
divergentes.
A contribuição de sedimentos transferidos por conexões diretas com os rios foi
de 19% da produção total das estradas. Esta forma de conexão é indicada na
literatura como a mais efetiva na transferência de sedimentos das estradas (LANE
e SHERIDAN, 2002).
Proporção semelhante da produção de sedimentos foi encontrada nas estruturas que
direcionam o escoamento para vertentes divergentes, as quais recebem 20% da
produção de sedimentos. O escoamento difuso pode ser considerado o de menor grau
de conexão, devido a deposição dos sedimentos na vertente (HAIRSINE et al,
2002).
Devido ao maior número de estruturas que drena para áreas com escoamento
concentrado, esta tipologia de vertente recebe a maior parte do sedimento
produzido nas estradas, totalizando 61%. Por se tratar de um caminho que pode
possibilitar alta conectividade dos sedimentos das estradas com os rios, esta
associação com escoamento concentrado é um indicativo de prováveis impactos das
estradas na dinâmica hidrossedimentológica.
Foi observada ainda a concentração da produção de sedimentos em poucas
estruturas, sendo que 53% dos sedimentos ocorrem em apenas 20% das estruturas
(Figura 2a). Isso é reflexo principalmente das características de declividade e
comprimento de cada trecho de estrada (Figura 1), gerando uma grande
heterogeneidade espacial na produção de sedimentos. No entanto, não houve
relação entre a magnitude da produção de sedimentos e o tipo de estrutura.
Outro fator importante na conectividade entre estradas e rios é o comprimento de
vertente entre a estrutura de drenagem da estrada e os rios, pois a influência
ocorre em um grau inversamente proporcional a distância percorrida pelo
escoamento. Nota-se que mais de 80% dos sedimentos são transferidos para
vertentes com comprimento disponível até o rio inferior à 150 m (Figura 2b). As
estruturas que drenam para áreas de escoamento concentrado, apesar de maior
proporção de sedimentos, possuem comprimentos de vertente disponível
consideravelmente maiores comparados aos presentes nas estruturas com escoamento
difuso.
Figura 1
Produção de sedimentos das estradas e tipo de
escoamento nas vertentes a partir das estruturas de
drenagem das estradas
Figura 2
a) Relação entre produção de sedimentos e estruturas
de drenagem; b) Comprimento disponível de vertente
para o transporte de sedimentos das estradas
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O GRAIP apresentou resultados satisfatórios de produção de sedimento das estradas.
A espacialização dos resultados torna possível a avaliação de relações entre a
disponibilização de sedimentos das estradas e características de drenagem das
estradas e encostas. A determinação das estruturas de drenagem e sua
classificação, utilizando características do relevo, possibilitaram uma
aproximação sobre o grau de conectividade dos sedimentos produzidos nas estradas,
e a proporção de sedimentos nas estruturas.
Devido ao caráter inicial dos resultados encontrados recomenda-se a realização de
estudos mais detalhados visando determinar a proporção de sedimentos produzidos
nas estradas que efetivamente são transferidos para os rios, possibilitando uma
avaliação mais precisa da contribuição da rede de estradas nos processos
sedimentológicos da área de estudo.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA
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