Estimativa de áreas com potencial de deslizamento de terra na região do Morro do Baú, Santa Catarina, através do modelo de relação de frequência e SIG.

Autores

Marinho, R. (UFAM)

Resumo

Este trabalho buscou identificar áreas com suscetibilidade de deslizamento de terra por meio do modelo estatístico relação de frequência e SIG, na região do Morro do Baú (SC), com base no inventário de deslizamentos ocorridos em 2008. Nove fatores ambientais e do terreno foram considerados para modelagem estatística e elaboração do mapa de suscetibilidade a deslizamento. O mapa produzido apresentou boa acurácia para identificar áreas com alta e muita alta suscetibilidade a deslizamentos.

Palavras chaves

Risco de deslizamento; Relação de frequência; Morro do Baú

Introdução

Modelos estatísticos de previsão de deslizamentos se baseiam no princípio da existência de relação entre os fatores condicionantes e a distribuição de ocorrência dos eventos. Assim, fatores que causam a instabilidade em um dado local podem ser os mesmos que irá gerar novos deslizamentos (Carrara et al, 1999; Fernandes et al, 2001; Vijith e Madhu, 2008). Neste estudo foi utilizado o modelo Relação de Frequência, baseado no conceito de função de favorabilidade (Chung e Fabbri 1999). Este modelo assume que a ocorrência de futuros deslizamentos podem ser caracterizados por um conjunto de dados espaciais, que são considerados como fatores condicionantes independentes. Assim, a suscetibilidade de ocorrência é considerada como uma probabilidade conjunta condicional, em que uma área terá forte relação com um evento futuro de deslizamento por estar condicionada a fatores físicos e ambientais existentes. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo identificar espacialmente áreas com potencial para ocorrência de deslizamentos de terra na região do Morro do baú (SC), utilizando Sistema de Informações Geográficas (SIG) e a modelagem estatística relação de frequência. A área de estudo corresponde à região do Morro do Baú, no Vale do Rio Itajaí, umas das regiões mais afetadas por deslizamentos de terra e inundações durante o desastre natural de 2008, no estado de Santa Catarina. A delimitação espacial considerou principalmente a divisão das sub-bacias hidrográficas dos rios Luis Alves, Braço Serafim e Braço Baú. Para a modelagem da relação de frequência foi utilizado um conjunto de nove fatores ambientais relacionados à geomorfologia, geologia, pedologia e ao uso da terra, analisados em SIG. Com base nos coeficientes de relação de frequência obtidos de cada fator foi elaborado um mapa de suscetibilidade a deslizamento de terra para a área em estudo.

Material e métodos

Para a realização deste trabalho foram utilizados dados espaciais da base cartográfica digital do estado de Santa Catarina de escala 1:50.000 (GEOAMBIENTE, FATMA/PPMA-SC, 2008); Modelo Digital de Elevação (DEM) elaborado a partir das curvas de nível com equidistâncias de 20 metros; inventário de cicatrizes de deslizamento de terra; mapeamento do Uso do Solo e Cobertura Vegetal de escala 1:50.000 (GEOAMBIENTE, FATMA/PPMA-SC, 2008); mapa da litologia e estruturas geológicas na escala de 1:250.000 (CPRM, 2010); mapa de tipo de solos na escala de 1:250.000 (EMBRAPA, 1998). A abordagem metodológica consistiu inicialmente da execução de um inventário de cicatrizes de deslizamento de terra em imagem de alta resolução espacial TerraSAR-X, conforme modelo fotointerpretativo de Marinho (2011). Em seguida foi organizada uma base de dados espaciais em SIG com os seguintes fatores ambientais: declividade, orientação de vertentes, curvatura vertical, distância de drenagens, distância de estradas, distância de estruturas, litologia, tipo de solo, e classes de uso do solo e da cobertura vegetal. A identificação dos fatores que podem influenciar a ocorrência de deslizamentos foi realizada através do modelo relação de frequência, no qual é calculada a área total do fator ambiental e a área com ocorrência de deslizamento identificado no inventário. A estimativa da relação de frequência para cada fator foi obtida por meio da razão entre a área proporcional de ocorrência de deslizamento e a área proporcional do fator sobre a área em estudo. Assim, o cálculo das probabilidades é baseado na correlação entre as áreas de deslizamento observado e o total da área em estudo. Por fim, foi elaborado um mapa de suscetibilidade a deslizamento de terra através da integração dos fatores em SIG, com os respectivos pesos identificados na análise de relação de frequência.

Resultado e discussão

Foram identificadas 143 cicatrizes de deslizamento, validadas com levantamento de campo e de fotografias aéreas de sobrevoos de helicóptero (Vianna e Souza, 2009; BRASIL e CEPED, 2009). Para a obtenção dos valores de relação de frequência foram utilizadas 106 cicatrizes de deslizamento, o conjunto de 37 cicatrizes restantes foi utilizado para avaliar o modelo. A probabilidade de ocorrência de deslizamento foi medida por meio de relações estatísticas entre deslizamentos passados e um conjunto específico de dados espaciais. A seguir são apresentadas as maiores relações entre ocorrência de deslizamento e os nove fatores ambientais analisados. Declividade: forte relação para o intervalo de 25° a 30°, seguido do intervalo de 20° a 25°; Orientação de Vertentes: forte relação para vertentes com orientações S e SE; Curvatura Vertical: forte relação para vertentes com forma côncava; Distância de Drenagens: forte relação para a faixa de distância de drenagens entre 200 e 400 metros; Distância de Estradas: fraca relação com estradas próximas, a forte relação apresentada foi com distâncias acima de 200 metros; Distância de Estruturas Geológicas: forte relação para estruturas geológicas com distância de 100 a 300 metros; Litologia: forte relação de ocorrência de escorregamento sobre arenitos, piroxenito (Unidade Máfica-ultramáfica) e gnaisses granulíticos; Solos: forte relação de ocorrência de escorregamento sobre solos do grupo Cambissolo seguido pelos solos Litólicos Álicos; Uso e Cobertura do Solo: forte relação para áreas com cobertura florestal nativa e de áreas com reflorestamento. De posse desta análise, o conjunto de dados espaciais foi integrado em SIG para elaboração de um mapa de suscetibilidade a deslizamento. Esta integração foi realizada por meio da aplicação de uma equação de soma ponderada pelo valor obtido na análise de relação de frequência. Após a aplicação da equação foi gerado um arquivo raster (mapa de suscetibilidade de deslizamento) com valor médio de 8.16, mínimo de 1.35, máximo de 16.64 e desvio padrão de 2.54. Desta forma, quanto maior o valor do número digital do raster, maior será a probabilidade de ocorrer deslizamento de terra. Por fim, o arquivo raster gerado foi reclassificado para classes de suscetibilidade baixa, média, alta, e muito alta, com uma área de 17%, 27%, 35% e 21% respectivamente. O resultado do modelo desenvolvido (figura 01) destacou duas regiões de elevada suscetibilidade a deslizamento de terra. A primeira corresponde a um conjunto de vertentes que se estende no sentido sudoeste-nordeste, próximo do Ribeirão do Arraial, passando pelo Morro do Baú, até chegar ao Ribeirão Braço do Baú, próximo da Escola Municipal Alberto Schimitt, no município de Ilhota. A outra região corresponde a outro conjunto de vertentes que vai da localidade denominada na época do desastre de 2008 como PC2, localizada na área do alto curso do Ribeirão do Baú, e se estende no sentido noroeste até a região das nascentes do Ribeirão Belchior e Ribeirão Braço Serafim, no município de Luis Alves. A avaliação do desempenho do modelo foi realizado utilizando de 37 cicatrizes de deslizamentos independentes, isto é, não utilizadas na calibração do modelo. A avaliação foi realizada pela comparação entre cada cicatriz de checagem com a classe de suscetibilidade de deslizamento. A avaliação apontou que nenhuma cicatriz de deslizamento ocorrido foi alocada sobre áreas de baixa suscetibilidade. Mais de 80% das cicatrizes de avaliação se localizaram em áreas classificadas como alta ou muito alta suscetibilidade, já 19% das cicatrizes usadas na avaliação se localizavam em áreas classificadas como áreas de média suscetibilidade de deslizamentos na área em estudo.

Mapa de suscetibilidade a deslizamento de terra resultado da integração dos fatores ambientais

Conclusões

Este trabalho teve como finalidade apresentar a produção de mapa de suscetibilidade a deslizamento de terra utilizando a abordagem estatística relação de frequência. As relações aqui identificadas, entre deslizamentos passados e características ambientais da área em estudo, permitiu mapear com bom desempenho áreas de alta e muita alta suscetibilidade. Desta forma, foi demonstrado a vantagem do uso de métodos estatísticos na elaboração de mapas de suscetibilidade a deslizamentos de terra, principalmente por ter menor subjetividade em relação aos métodos empíricos, e na possibilidade de maior uso em relação aos métodos determinísticos, que necessitam de dados de laboratórios e ensaios em campo e de laboratório. Este tipo de estudo apresenta grande viabilidade de aplicação em outras áreas, contribuindo para o zoneamento do uso e ocupação de áreas de risco, bem como na elaboração de planos de emergência.

Agradecimentos

O autor agradece ao CNPq – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, pelo auxílio financeiro do processo 131205/2009-9. A Infoterra GmbH pelo fornecimento da imagem TerraSAR-X e a Fundação do Meio Ambiente do Estado de Santa Catarina (FATMA), pela cessão do mapeamento temático digital do estado de SC.

Referências

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EMBRAPA, EMBRAPA. Mapa de Solos do Estado de Santa Catarina – Escala 1:250.000, [S.l.: s.n.], 1998.
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