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CCE 0204 – GEOTECNIA AMBIENTAL Aula IV: PROCESSOS DO MEIO FISICO MODIFICADO POR OBRAS DE ENGENHARIA : 1.- Erosão 1 AULA IV: PROCEDSSOS DO MEIO FISICO MODIFICADOS PELAS OBRAS DE ENGENHARIA . Erosão Temas desta Aula PROCESSOS DO MEIO FISICO MODIFICADOS PELAS OBRAS DE ENGENHARIA : 1.- Erosão Erosão e a ocupação rural e urbana Causas da degradação dos solos Erosão por ravinas Erosão por voçorocas Processos de controle da erosão GEOTECNIA AMBIENTAL 2 AULA IV: PROCESSOS DO MEIO MFISICO MODIFICADOS PELAS OBRAS DE ENGENHARIA . Erosão Introdução GEOTECNIA AMBIENTAL O Meio Físico tem sido significativamente modificado por obras de engenharia e pelo uso do solo. Os processos de assumiram importância na ocupação urbana e rural serão estudados , entre eles: Os processos de erosão , assoreamento, escorregamento, subsidências e colapsos de solo , oscilações do nível freático. Os solos representam o principal objeto de trabalho na área de geologia ambiental uma vez que os processos mencionados ocorrem predominantemente no solo e soa por ele condicionados. 3 AULA IV: PROCEDSSOS DO MEIO FISICO MODIFICADOS PELAS OBRAS DE ENGENHARIA . Erosão Temas desta Aula Erosão é o processo de desagregação e emoção de partículas do solo ou fragmentos e partículas de rocha pela ação combinada da gravidade com a água, o vento , gelo ou organismos e plantas. Erosão natural ou geológica e erosão acelerada ou antrópica ( intensidade maior que a da formação do solo e não permite sua recuperação natural ). Erosão laminar pelo escoamento difuso das aguas de chuva Erosão linear causada pela concentração de aguas de fluxo das aguas de escoamento superficial formando sulcos que podem evoluir para ravinas . A erosão se desenvolvida por influencia das aguas de superfície de subsuperfície incluído o lençol freático configura-se o processo de voçoroca. GEOTECNIA AMBIENTAL 4 AS ATIVIDADES HUMANAS NA DEGRADAÇAO DOS SOLOS GEOTECNIA AMBIENTAL EROSÃO DOS SOLOS FORMA DE DEGRADAÇÃO / IMPORTANTE PROBLEMA AMBIENTAL GEOTECNIA AMBIENTAL 6 CAUSAS DA DEGRADAÇÃO DOS SOLOS EROSÃO risco da fertilidade / reduz profundidade dos solos / remove todo o pacote do solo / erode o horizonte A o mais precioso para a vida. ACIDIFICAÇÃO fertilizantes amoniacais e ureia / remoção nutrientes nas lavouras / ácidos da atmosfera ACUMULO DE METAIS PESADOS extração mineral /processos industriais / chumbo gasolina REDUÇÃO DE NUTRIENTES NOS SOLOS agricultura contaminada / lixiviação climas tropicais REDUÇÃO DA MATERIA ORGANICA acelera os processos erosivos / agricultura é responsável GEOTECNIA AMBIENTAL REMOÇAO COBERTURA VEGETAL E DEGRADAÇÃO A ocupação humana iniciada pelo desmatamento e seguida pelo cultivo da terra, Construção de estradas, criação e expansão das vilas e cidades constitui o favor decisivo Da origem e aceleração dos processos erosivos. PERDAS DO SOLO EM FUNÇAO DOS USOS GEOTECNIA AMBIENTAL PASTOREIO INTENSIVO E DEGRADAÇÃO EROSÃO DO SOLO - Erosão das encostas E MAIS SÉRIA NOS PAÍSES TROPICAIS EM DUAS ETAPAS: remoção das partículas e seu transporte E UMA PUGNA ENTRE : REMOVER / TRANSPORTAR E RESISTIR A ESSA REMOÇÃO. PROCESSOS INTEMPÉRICOS produzem o solo OS PROCESSOS EROSIVOS sua remoção. OS FATORES QUE CONTROLAM A EROSÃO : erosividade causada pela chuva erosividade proporcionada pelas propriedades do solo natureza da cobertura vegetal características da encosta GEOTECNIA AMBIENTAL PROCESSOS EROSIVOS BÁSICOS DINÂMICA EROSIVA Erosão Laminar SALPICAMENTO ou splash INFILTRAÇÃO E FORMAÇAO DE POÇAS. Erosão Linear INICIO DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL . FORMAÇAO DAS RAVINAS. AS VOÇOROCAS Erosão superficial . Erosão interna Solapamento. Desabamentos. Escorregamentos SALPICAMENTO PREPARO DAS PARTICULAS PARA SEREM TRANSPORTADAS PREPARA AS PARTICULAS : PELA RUPTURA DOS AGREGADOS PELO PROPIO TRANSPORTE QUE OCASIONA PELA SELAGEM DOS SOLOS PELA DIMINUIÇÃO DA POROSIDADE PELO AUMENTO DE ESCOAMENTO DAS ÁGUAS . varia pela resistência do solo ao impacto . varia pela energia cinética das gotas de água . GEOTECNIA AMBIENTAL ENERGIA CINETICA DA CHUVA O potencial erosivo da chuva depende : - dos parâmetros que medem a erosividade da chuva: total da precipitação pluvial intensidade da chuva energia cinética f (intensidade da chuva: duração, massa, tamanho da gota e velocidade da gota). Hudson : Ke 25 intensidade >25mm/h (erosão) Boardman: Ke 5 intensidade 5mm/h (mínimo) Morgan : Ke 10 intensidade 10 mm/h (suficiente) - das características das gotas de chuva gotas > 4 mm intensidade entre 50 e 100 mm/h GEOTECNIA AMBIENTAL AGREGADOS DOS SOLOS GEOTECNIA AMBIENTAL RUPTURA DOS AGREGADOS (Primeiro fator no processo de erosão dos solos) Ruptura dos agregados é função das propriedades dos solos: (textura, densidade aparente, porosidade, estrutura, características das encostas, cobertura vegetal, erosividade da chuva, uso e manejo do solo). O Teor de Matéria Orgânica influencia na instabilidade dos agregados: - menor teor maior instabilidade - abaixo de 2 % e baixa a estabilidade (De Ploey). - menos de 3,5% são instáveis (Greeland). Teor Matéria Orgânica vs. Silte. - solos com maior teor de silte são os mais erodíveis. - teor de matéria orgânica em maior influencia nos solos siltosos. - os solos siltosos mais usados na agricultura (menos cuidados de manejo) e se tornam mais erodíveis a medida que perdem matéria orgânica. GEOTECNIA AMBIENTAL 16 FORMAÇÃO DE CROSTAS E SELAGEM DOS SOLOS (segundo fator no processo de erosão dos solos e antecede o “ runoff” ) A medida que os agregados se rompem vai ocorrendo a formação de crostas. As crostas eventualmente provocam a selagem dos solos. A selagem dos solos diminui a porosidade e aumenta a densidade aparente do solo. Porosidade diminuída dificulta a infiltração e aumenta a taxa de escoamento superficial. Consequência é o aumento de perda do solo. Com a formação das crostas há mudança no processo: De grande destaque é o baixo transporte antes do “ runoff ” Outro destaque é o alto transporte durante o escoamento superficial. É um processo continuo que culmina com o fim da estação chuvosa. Quando a estação chuvosa coincide com solos descobertos devido a colheita, plantio. Argila e matéria orgânica tornam mais estáveis os solos. O teor de matéria orgânica tende a diminuir a formação das crostas no topo do solo. GEOTECNIA AMBIENTAL CROSTAS NO SOLO PELA AÇÃO DO SPLASH GEOTECNIA AMBIENTAL INFILTRAÇÃO E FORMAÇAO DE POÇAS NA SUPERFICIE DO SOLO. (antecedem ao escoamento superficial) A infiltração é INFLUENCIADA : - pelas propriedades do solo, - características das chuvas - tipo de cobertura vegetal, - uso e manejo do solo, - características das encostas - micro - topografia da superfície do terreno. A infiltração DIMINUI: - durante uma tempestade (capilaridade decresce) - após a formação das crostas pela ação do salpicamento. GEOTECNIA AMBIENTAL POÇAS NO TOPO DO SOLO GEOTECNIA AMBIENTAL Erosão Linear INICIO DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL Quando a precipitação exceda a capacidade de infiltração inicia-se oescoamento superficial. Água acumula-se nas depressões do terreno ate que começa a descer a encosta através de um LENÇOL que pode evoluir para ravina. O fluxo passa a ser LINEAR depois evolui para MICRORAVINAS e depois para micro ravinas com cabeceiras. ESCOAMENTO EM LENÇOL (sheetflow) ou laminar, é um fluxo difuso que provoca uma erosão laminar, porem ainda não há transporte de partículas ou a’ erosão é muito incipiente. O ponto de partida do processo erosivo e quando água começa inicia seu escoamento no topo do solo. DESENVOLVIMENTO DO FLUXO LINEAR (flowline). E o estagio seguinte ao escoamento em lençol. Começa a concentração de fluxo em canais pequenos, em pontos aleatórios na encosta, que são os embriões das futuras ravinas. DESENVOLVIMENTO DE MICRORAVINAS (micro-rills) é o terceiro estagio de evolução do escoamento superficial A maior parte da água que escoa na superfície esta concentrada em canais definidos. A turbulência do fluxo aumenta nesse estagio Que encontram o fundo das ravinas que estão se formando. FORMAÇÃO DE MICROVINAS COM CABEÇEIRAS (Headcuts) . Ocorre uma zona de deposição de sedimentos, abaixo das cabeceiras indicando que a taxa de produção de sedimentos excede a capacidade de transporte do fluxo de água . A medida que as cabeceiras recuam o canal se torna mais largo e mais profundo com condições de transportar os sedimentos que descem das cabeceiras tornando-se pequenas ravinas . GEOTECNIA AMBIENTAL PRODUÇÃO DO FLUXO SUPERFICIAL GEOTECNIA AMBIENTAL EROSÃO EM RAVINAS / CANAIS CONTINUOS ESTREITOS COM BAIXA PROFUNDIDADE ELAS INICIAM A DISTÂNCIA CRITICA DO TOPO, QUANDO O ESCOAMENTO SE TORNA CANALIZADO PODEM SE FORMAR NA BASE DA ENCOSTA , ASSOSIACA À SATURAÇÃO DO ESCOAMENTO SUBSUPERFICIAL O DESMATAMENTO E AGRICULTURA ACELERAM OS PROCESSOS DE FORMAÇÃO DE RAVINAS A MAIOR PARTE DOS SEDIMENTOS ERODIDOS NAS ENCOSTAS SE DEVE AO TRANSPORTE DENTRO DAS RAVINAS GEOTECNIA AMBIENTAL RAVINAS INCISÕES COM ATE 50 cm DE LARGURA E PROFUNDIDADE GEOTECNIA AMBIENTAL RAVINAS / LINHAS DE DRENAGEM / VOÇOROCAS GEOTECNIA AMBIENTAL PAISSAGEM DE VOÇOROCAS EM AREA URBANA DE BARRA MANSA RJ GEOTECNIA AMBIENTAL RAVINAS E VOÇOROCA EMAREA URBANA DA CIDADE DE BARRA MANSARJ GEOTECNIA AMBIENTAL MECANISMOS RESPONSÁVEIS PELA EROSAO POR RAVINAS E VOÇOROCAS Deslocamento de partículas pelo impacto de gotas de chuva Transporte do solo pelo escoamento superficial Transporte de partículas por fluxos concentrados Erosão por quedas de água Solapamento da base de taludes Liquefação de matérias de solo Movimentos de massa localizados Arraste de partículas por percolação Arraste de partículas por fluxos concentrados em túneis ou dutos. GEOTECNIA AMBIENTAL EROSÃO EM VOÇOROCAS INCISÕES COM MAIS DE 50 CM DE LARGURA E PROFUNDIDADE ASSOSIADAS A PROCESSOS DE EROSÃO ACELERADA. DESMATAMENTO/ SUPERPASTOREIO/ QUEIMADAS /USO AGRÍCOLA DO SOLO. VÁRIAS ORIGENS : - a partir das ravinas. - erosão escoamento sub superficial - a partir de antigos deslizamento GEOTECNIA AMBIENTAL MODELOS DE EVOLUÇÃO DE UMA VOÇOROCA GEOTECNIA AMBIENTAL FLUXO NA INTERLIGAÇÃO ENTRE VOÇOROCAS CONECNTADS E NÃO CONECTADAS GEOTECNIA AMBIENTAL GEOTECNIA AMBIENTAL PAISSAGEM DE VOÇOROCAS NA ILHA DE MADAGASCAR GEOTECNIA AMBIENTAL VOÇOROCA EM ZONA DE INTENSO PASTOREIO SAQUAREMA RJ GEOTECNIA AMBIENTAL CABEÇEIRA DE UMA VOÇOROCA RESENDE RJ GEOTECNIA AMBIENTAL AFLORAMENTO DO LENÇOL FREATICO COM EROSÃODO SOLO GEOTECNIA AMBIENTAL PROCESSO EROSIVO INTENSO VOÇOROCA EM SÃO GABRIEL DO OESTE MS GEOTECNIA AMBIENTAL Controle de erosão associada a estrada Proteção Vegetal na plataforma e áreas adjacentes sujeitas a erosão , por concentração das aguas de chuva (taludes de cortes e aterros , valetas não revestidas , áreas de jazidas, caminhos de serviço... Valetas/canaletas revestidas ou gramadas: todos locais concentração aguas , bordas plataforma, em cortes e aterros, saídas de bueiros Bueiros : em tubos de concreto, alvenaria ,aço nas travessias pequenas drenagens tanto em córregos ou enxurradas. Abaulamento transversal da pista de rolamento para impedir empoçamento ou escoamento. Sangrias laterais acompanhando curvas de nível. Dissipadores de energia: escadas, barragens ao longo valetas/canaletas , cx infiltração.. GEOTECNIA AMBIENTAL 38 Voçoroca na beira da estrada provocada pelo desvio inadequado das águas pluviais. GEOTECNIA AMBIENTAL Desmoronamento no interior da voçoroca. GEOTECNIA AMBIENTAL AULA iV: PROCEDSSOS DO MEIO MFISICO MODIFICADOS PELAS OBRAS DE ENGENHARIA . Erosão Controle da erosão dos solos em áreas rurais Praticas de caráter vegetativo: Plantas de cobertura , cultura em faixas, cordões de vegetação , alternância de capinas , quebra-ventos Praticas de caráter edáfico: Controle de fogo , adubação verde e plantio direto, adubação química, adubação orgânica, rotação de cultura , calagem Práticas de caráter mecânico Plantio em contorno de nível, terraceamento, canais escoadouros Uso de Práticas Agrícolas na conservação do solo GEOTECNIA AMBIENTAL 41 Valeta à montante da voçoroca GEOTECNIA AMBIENTAL Controle de erosão em áreas rurais Drenagem de água subterrânea em voçoroca. GEOTECNIA AMBIENTAL Controle de erosão em áreas rurais Paliçada na parede da voçoroca. GEOTECNIA AMBIENTAL Controle da erosão em áreas rurais Suavização dos taludes da voçoroca GEOTECNIA AMBIENTAL 45 Controle da erosão em toda a bacia de captação da voçoroca Isolamento da área da voçoroca 46 Controle de erosão em áreas rurais - na bacia de capitação Controle de erosão em áreas rurais Água retida na paliçada. GEOTECNIA AMBIENTAL Controle da erosão em áreas rurais Paliçada de Bambu. GEOTECNIA AMBIENTAL Barreira natural de vegetação dentro de canal escoadouro. Controle de erosão em áreas rurais. AULA IV: PROCEDSSOS DO MEIO FISICO MODIFICADOS PELAS OBRAS DE ENGENHARIA . Erosão GEOTECNIA AMBIENTAL Paliçadas de bambu revestindo verticalmente as paredes da voçoroca. Faz parte do conjunto o terraço e/ou barreiras com sacos de terra. Controle de erosão em áreas rurais GEOTECNIA AMBIENTAL 51 Saiba mais GUERRA A J T et ali . Erosão e Conservação dos solos. Conceitos, temas e aplicações. Bertrand Brasil1999. MURCK B W et ali . Envioremental Geology. John Wiley & Sons 1996. AULA IV: PROCEDSSOS DO MEIO FISICO MODIFICADOS PELAS OBRAS DE ENGENHARIA . Erosão PROCESSOS NO MEIO FISICO MODIFICADOS PELA ENGENHARIA . 2.- Escorregamentos de encostas Movimentos de Massa Causas dos deslizamentos Classificação dos movimentos de massa Estabilização de encostas 53