Sandra Baptista da Cunha - Universidade de Coimbra

VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física
II Seminário Ibero-Americano de Geografia Física
Universidade de Coimbra, Maio de 2010
MORFOLOGIA DOS CANAIS URBANOS NOS TRÓPICOS ÚMIDOS: A
EXPERIÊNCIA NO BRASIL
Profa Sandra Baptista da Cunha
Departamento de Geografia Universidade Federal Fluninense/Pesquisadora do
CNPq
[email protected]
INTRODUÇÃO
Os rios (1) refletem a interação entre os geossistemas da bacia hidrográfica e, nas
áreas urbanas (2) relacionam-se também com as transformações no uso e ocupação do
solo nas cidades. Nos trópicos úmidos, as cidades nos países em desenvolvimento, têm
passado por rápidos e sucessivos estágios de crescimento espacial e de urbanização,
desde a fase pré-urbana ao urbano avançado. A pesquisa focaliza a experiência
brasileira, a partir da geomorfologia fluvial local e do monitoramento da morfologia
dos canais, importante enfoque para os planejadores e gestores dos sistemas fluviais
urbanos. O trabalho sintetiza os resultados das pesquisas realizadas nos últimos com
relação ao comportamento morfodinâmico dos canais fluviais urbanos das cidades de
Teresópolis, Brasília, Niterói e Rio de Janeiro.
METODOLOGIA
Os canais foram monitorados e as medições consistiram na determinação da largura
e das profundidades dos canais, do nível e da velocidade das águas. Para a montagem
dos perfis transversais foi utilizado o software Excel. Mudanças na forma dos canais e a
sua degradação foram identificadas através dos indicadores mensurados diretamente
no campo (vegetação, estruturas de concreto e formação de bancos arenosos, entre
outros). Ainda, para medir a erosão das margens foram colocados em alguns rios os
pinos de aço.
DINÂMICA FLUVIAL URBANA
Em regiões tropicais, onde o crescimento das áreas urbanas ocorre muitas vezes de
forma desordenada, a manutenção dos ambientes naturais torna-se complexa.
Pesquisas realizadas sob a ótica das bacias hidrográficas são capazes de fornecer
informações úteis para os administradores, responsáveis em planejar a localização do
desenvolvimento futuro ou preservar áreas críticas ou de preservação.
Tema 3 – Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais
Nesse sentido, é importante conhecer as mudanças que se processaram nos
ambientes dos canais no passado, no presente, e que poderão ocorrer no futuro,
causadas pelas atividades humanas (criação de áreas de risco), a fim de que seja
possível compreender as formas dos canais e as interações dos processos. Isso se faz
necessário porque às vezes é preciso aproximações geomorfológicas de um longo
período para revelar a natureza de algumas mudanças e a resposta que o canal
apresentará diante de certas administrações e obras de engenharia.
MUDANÇAS NA MORFOLOGIA DOS CANAIS
A morfologia do rio pode ser considerada sob dois enfoques: o padrão do canal e a
forma do canal. O primeiro, conhecido também como visão em planta, ou em mapa,
classifica os rios em padrões reto, sinuoso, meândrico e anastomosado. Cada padrão é
diferenciado dos outros pelo grau de sinuosidade, pela razão largura/profundidade,
pelo tipo de carga sólida e pelos comportamentos de erosão/deposição.
A forma do canal, ou a sua geometria, é controlada pela descarga e pela carga
sólida, variáveis diretamente submetidas ao clima e a geologia da bacia hidrográfica,
podendo apresentar variações diferenciadas entre as áreas rurais e as urbanas em
função da atividade antrópica.
a) Mudanças nos processos fluviais de erosão, transporte e deposição, que ocorrem
nos rios, podem sofrer mudanças com diferentes graus de intensidade nos trechos
urbanos, sendo as principais causas: a remoção da cobertura de plantas ciliares, a
dragagem e a exploração de areia, as fundações de obras, como pontes e outras, e o
realinhamento do canal. Os conseqüentes efeitos das mudanças nos processos fluviais
refletem-se, de imediato, na forma e tamanho da seção transversal. Verifica-se
acentuada alteração na capacidade do canal.
b) Mudanças na capacidade do canal (ou na sua morfologia) ainda não são bem
conhecidas (como isto acontece, qual o grau de intensidade e o período e a localização
correta das mudanças). A seção transversal representa a área disponível para receber
a água que passa por um determinado ponto do rio, sendo alterada através das
mudanças no leito (margem e fundo do canal).
Nas áreas tropicais urbanas, as margens, constituídas por material altamente
intemperizado, podem sofrer intenso processo de erosão, alargando a calha e gerando
problemas nos arruamentos próximos. As seções transversais dos canais são revestidas
artificialmente por concreto, adquirindo o formato retangular, trapezoidal ou outro
que se assemelhe.
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A melhor maneira de conter a erosão nas margens é através da manutenção ou
plantio da mata ciliar. Entretanto, a manutenção dessas matas ciliares nas áreas
urbanas torna-se difícil em função de sua impermeabilização com concreto
(arruamentos, etc.). Sua retirada na periferia das cidades, onde o concreto das
margens quase não existe, representa uma das causas da vulnerabilidade das margens,
pois as raízes têm importante papel em sua estabilização. Nenhum monitoramento,
realizado até o presente momento nas áreas urbanas, mostra essa importância.
c) As condições do fundo do leito dos canais urbanos são ainda pouco conhecidas e
monitoradas. Na década de 1970, quando começaram as preocupações com o
ambiente em escala mundial, os problemas relacionados às obras de engenharia nos
canais, em especial as canalizações, foram questionadas. Assim, considerando as
conseqüências das práticas convencionais de engenharia esforços foram ampliados
para efetivar soluções alternativas (Brookes, 1988).
Através da adoção do desenvolvimento sustentável na bacia hidrográfica, a
recuperação e renaturalização dos rios e canais podem ser realizáveis. Entretanto,
Binder (1998) enfatiza que a melhoria dos rios (estética, qualidade da água e canal)
pode ser possível mesmo em locais com limitações, onde as áreas marginais já foram
ocupadas.
Algumas cidades brasileiras tem implementado projetos de renaturalização
como a cidade do Rio Branco, junto ao córrego dos Remédios, e Manaus, nos igarapés
da cidade (em fase de conclusão).
A EXPERIÊNCIA NO BRASIL
No Brasil, a dinâmica fluvial é complexa e leva a mudanças nos ambientes fluviais.
Há 5 anos venho trabalhando com as mudanças que ocorrem nos canais em áreas
urbanas que, na realidade, mostram uma dinâmica diferenciada comparada com
outras áreas. Nesse sentido, ainda não é bem conhecido o porquê, o como, o período e
a localização correta das mudanças.
RIO PAQUEQUER
O rio Paquequer localiza-se no município de Teresópolis.
Vieira (1999 e 2003) e Vieira & Cunha (2005), ao avaliarem a capacidade dos canais
na área urbana da bacia do rio Paquequer (Teresópolis-RJ), encontraram grandes
diferenças nas proporcionalidades do tamanho dos canais em direção a jusante,
causadas por obras setoriais e pela presença de pontos assoreados. No período das
Tema 3 – Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais
chuvas, com insuficientes capacidades do canal ao longo do perfil longitudinal, é
possível identificar a ocorrência de inundações nesses locais da cidade (Vieira & Cunha,
2008).
As análises das seções transversais do rio em 1997/98 e em 2001, ao longo do perfil
longitudinal dos afluentes de terceira ordem permitiu acompanhar os ajustes espaciais
e temporais ocorridos na morfologia do fundo do leito (Vieira, 2003).
Assoreamentos e remoções de sedimentos no fundo do leito foram identificadas
pela mudança na morfologia do canal, causada ora pela ação fluvial, ora pela ação
antrópica, que realizou alargamentos e estreitamentos dos canais ao longo dos quatro
anos analisados. Na seção transversal mais a jusante do afluente Paquequer Pequeno,
onde a capacidade da seção transversal variou entre 42,00m² (1998) e 43,88m 2(2001),
o assoreamento chegou a 1,88m2.
Para obter informações dos locais inundados na cidade de Teresópolis, de 1990 até
2000, Vieira e Cunha (inédito) realizaram pesquisa nos jornais locais, analisando todas
as informações referentes aos rios e aos estragos realizados pelas chuvas na cidade. Os
resultados foram correlacionados em detalhe (plantas cadastrais) aos perfis
transversais dos rios. Os pontos da cidade que mais sofreram inundações estavam
vinculados aos rios que transbordaram em função da presença de seções transversais
críticas (assoreadas por sedimentos e/ou resíduos sólidos).
Ainda, Vieira (1999), estudando os canais de terceira ordem da cidade de
Teresópolis (Rio de Janeiro), identificou um aumento da área urbana, que totalizou
53,80% da sub-bacia do afluente Meudon no período de 41 anos (1956-1996). Das sete
sub-bacias analisadas pela autora, a do afluente Meudon apresentou os maiores
problemas referente às respostas à urbanização.
RIACHO FUNDO
Mota (2001) explicou o processo de contribuição de sedimentos da sub-bacia do
Riacho Fundo (área de 214,7km2) para o assoreamento do lago Paranoá, Brasília,
Distrito Federal, indicando as variações do nível da água e da velocidade do fluxo como
as mais representativas pela erosão do leito e das margens do rio. A bacia hidrográfica
é marcada por diferentes tipos de uso do solo, desde a urbanização intensa até as
áreas rurais. Considerando essa diversidade, fez-se necessário um estudo que
indicasse a origem dos sedimentos transportados para o lago; se retirados das
margens dos rios ou originados a partir de áreas externas aos canais pelo processo de
escoamento superficial.
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Nesse sentido, foram monitorados 11 pontos ao longo do canal (novembro de 1999
a março d 2000, durante a estação chuvosa), com instrumentação nas margens por
meio de pinos de erosão e acompanhamento da seção transversal logo após a
passagem das chuva. Paralelamente, foram feitas análises da quantidade de sólidos
suspensos transportados em cinco pontos.
Os resultados mostraram que a erosão marginal nos rios da sub-bacia do Riacho
Fundo não foi de grande intensidade durante o período monitorado, sendo que a
remoção do solo devido aos processos de colapso e desmoronamento tem um
potencial maior de disponibilizar solos para o leito dos rios. As análises de sólidos
suspensos indicaram que o volume de partículas transportadas é muito superior ao
disponibilizado a partir das margens, sendo um indício de que a entrada de partículas a
partir de áreas externas aos canais, por via escoamento superficial, parece ser a maior
fonte de contribuição de sedimentos. A partir desses resultados, a diminuição da taxa
de assoreamento do Lago Paranoá passa, necessariamente, por uma política de
controle das áreas externas aos canais, com recuperação das matas ciliares e
atenuação das áreas degradadas.
RIO JOÃO MENDES
O rio João Mendes localiza-se no município de Niterói. Galvão (2007), estudando a
drenagem urbana integrada à bacia do rio, na escala temporal (de 1976 a 2003),
atribuiu a redução de 14% da floresta (os divisores são protegidos pela legislação que
rege a Reserva Ecológica Darcy Ribeiro e pelo Parque Estadual da Serra da Tiririca), de
0,5% a área de brejo e 8,70%, às áreas urbanas esparsas e médias. A área urbana
densa que existia em 1976 e no ano de 2003 representava 23,17% da área da bacia
hidrográfica.
Como resultado, a rede de drenagem foi reorganizada com desvios e obras de
engenharia, contabilizando 10 canais com aumento de comprimento, 3 canais tiveram
seus comprimentos diminuídos, 2 canais foram extintos, 1 canal foi criado e 1 canal
permaneceu com o mesmo comprimento. Ocorreu redução de 3,96km de canais e a
redução de 25 segmentos de canais. As mudanças na rede de drenagem deram origem
a novas áreas críticas de inundação associadas também com o transporte de
sedimentos e a presença dos resíduos sólidos (infra-estrutura básica deficiente).
Algumas ruas transformaram-se em afluentes em dias de precipitação elevada.
A implantação do projeto de renaturalização do rio (Galvão e Cunha, 2007; Galvão,
2008), ainda em andamento, foi elaborado a partir das recomendações de Selles e
Tema 3 – Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais
outros (2001), para os rios das áreas urbanas. Os autores apontaram como principais
diretrizes: (1) proporcionar uma evolução natural dos rios com áreas adicionais para a
recuperação de uma morfologia mais natural, dentro do possível (uso de menos
concreto); (2) impedir o lançamento de esgoto em rios; (3) impedir a disposição de
resíduos sólidos nas margens e leitos; e, (4) promover a melhoria dos rios já
canalizados buscando a valorização da paisagem e adaptando-os para seu
aproveitamento, primordialmente como área de recreação e lazer.
A troca de terrenos vem sendo um dos primeiros passos para a melhoria dos canais
urbanos na bacia do rio João Mendes, realizada pela prefeitura de Niterói. Apesar do
gabarito de construção ser de apenas 2 andares, para aqueles que trocam seus
terrenos junto ao rio por outro situado fora da área de risco, este poderá ser ampliado
para 6 andares. Dessa forma, surgem os primeiros prédios na bacia hidrográfica
(12.942km2), e os terrenos recebidos pela prefeitura são transformados em praças
para o lazer da população.
RIO DOS MACACOS
Mudanças na morfologia do canal do rio nos Macacos, cidade do Rio de Janeiro, em
função da atuação antrópica, de março de 2002 a fevereiro de 2003, estudadas por
Lucas (2003), foram analisadas em duas dimensões: a longitudinal e a transversal. Os
resultados mostraram que as seções transversais ao longo do canal urbano sofreram
aumento nos valores de profundidade média, sendo responsável pela ampliação de
0,28m2 na capacidade do canal no ponto mais a jusante da amostragem, e um
assoreamento reduzindo a calha em até 0,90m2 a 1,5km a montante do ponto
anterior.
CANAL DE SANTA AMÉLIA
O canal de Santa Amélia localiza-se no município de Belford Roxo. Carmo (2003), ao
monitorar com pinos de erosão as margens do canal principal da área urbana da bacia
do rio Santa Amélia (2km2), durante o verão de 2001 – 2002, verificou a modesta
contribuição do material das margens para o leito (recuo entre 0,8cm e 4,0cm, e uma
média de recuo de 0,55cm das margens) durante o período. A presença da vegetação
nas margens protegeu o canal do assoreamento; entretanto, é ainda necessário um
investimento maior nos monitoramentos.
A metodologia para medir a erosão das margens foi introduzida no Brasil por
Fernandez (1990). Carmo (2003) utilizou uma rede de 40 pinos para controlar 180m de
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extensão da margem do rio. Observou que a família vegetal dominante foi a
graminácea (capim e graminha) e que, sendo de rápida regeneração nos períodos de
vazante, contribuiu para a proteção das margens, apesar dos resultados das análises
sedimentológicas acusarem certa fragilidade do material pela predominância de areias
(média, fina e muito fina).
O resultado do monitoramento das margens ao longo do trecho estudado por
Carmo (2003) também revelou que o processo erosivo tornou-se mais acentuado nos
locais onde existiam canaletas pluviais (total de 24) e tubulações de saída de esgoto
(total de 47) de diâmetros diferenciados: pequeno (15cm), médio (30cm) e grande
(60cm).
Foi possível observar que os solapamentos ocorridos na base das margens estão
associados às tubulações de saída de esgoto. Todos os tamanhos de tubulação
apresentaram erosão e desmoronamento em sua parte inferior, proveniente da
instabilidade no material das margens provocada pela presença dessas tubulações. O
monitoramento com pinos de erosão ao redor das tubulações mostrou uma retirada
de até 7,2cm da espessura das margens em suas partes inferiores.
O controle da dinâmica da morfologia do canal urbano de Santa Amélia, avaliado
por Carmo (2003) de setembro de 2001 à março de 2002, através do
acompanhamento temporal das 4 seções transversais no sentido longitudinal do canal,
mostrou alternância de erosão e assoreamento no fundo do leito e predominância dos
processos de deposição dos sedimentos, com conseqüente redução da capacidade do
canal de até 5,56m2. As encostas constituíram a maior fonte de material para o canal.
CIDADE DO RIO DE JANEIRO
A cidade do Rio de Janeiro abrange quatro grandes compartimentos hidrográficos.
A disposição dos rios, definindo uma drenagem exorrêica, deve-se à presença de um
relevo divisório das águas, representado pelos maciços da Tijuca, Pedra Branca e
Gericinó.
As mudanças nos compartimentos hidrológicos acompanharam progressivamente a
urbanização. Dessa forma, os compartimentos hidrográficos apresentam
diferenciações na densidade populacional e nos espaços impermeáveis que
correspondem ao total da área da cidade.
A maior intensidade e concentração das chuvas registram-se em apenas 5-6 meses
do ano (Brandão, 2005), e a população vem ocupando as encostas mais íngremes,
Tema 3 – Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais
atingindo até os divisores das bacias menores (favelas). A área impermeabilizada da
superfície do solo da cidade expande-se da planície até os topos dos morros.
A partir da metade do século passado, registraram-se deslizamentos de solo,
criando problemas para a população em função do forte intemperismo que se verifica
na área tropical, cujo maior problema é o assoreamento dos rios.
Várias obras de canalização foram realizadas a fim de solucionar esse problema
(especialmente o das inundações), gerando modificações na dinâmica fluvial das bacias
hidrográficas. Ainda, ao longo do processo de ocupação e expansão da cidade, as obras
nos canais foram sendo realizadas e expandidas, principalmente com o objetivo de
saneamento e de melhoria do aspecto cênico da cidade, além de criar espaços
propícios para a sua expansão.
A crescente ocupação urbana desacompanhada da infra-estrutura necessária, bem
como a falta de manutenção dos canais e uma visão que leve em consideração o rio
como um elemento do sistema da bacia hidrográfica vêm ocasionando novos
problemas. Surge a necessidade de um projeto integrador que adote uma visão
holística da situação de maneira que se possa compreender e, então, mitigar os
impactos observados.
Os resultados preliminares para a cidade do Rio de Janeiro mostram que ocorreram
sensíveis mudanças na morfologia e na redução do comprimento dos canais,
confirmando os resultados encontrados por Galvão (2008) no rio João Mendes. Nos
canais revestidos com concreto, verificaram-se alguns estreitamentos da seção
transversal por obras de engenharia que precisam ser avaliadas (rios Guandu-Mirim e
Maracanã, por exemplo).
A análise ao longo do perfil longitudinal do rio Portinho Lavras (drenagem da baía
de Sepetiba), realizada por Assunção e outros (2006), mostrou atuação do processo
erosivo nos canais em diversas seções transversais, monitoradas em 2005 e 2006
(Tabela 1).
A largura variou de 3,3 a 6,0m, apresentando uma redução de 43,10% da seção 2
para a seção 3. A profundidade média apresentou variação de 3,29 a 2,23m
(28/03/06), seções 2 e 4 em respectivo, apresentando uma significativa redução
(32,22%).
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Tabela 1 - Valores temporais da morfologia do canal do rio Portinho Lavras, RJ.
Seçã
o
Data
Largura Profundidade Capacidade
(m) Média (m)
canal (m2)
11/07/05
6,0
3,01
18,06
23/03/06
6,0
3,12
18,72
do
1
28/03/06
6,0
3,13
18,78
11/07/05
23/03/06
5,8
3,23
18,73
28/03/06
5,8
3,29
19,08
11/07/05
23/03/06
3,3
2,45
8,09
28/03/06
3,3
2,45
8,09
11/07/05
4 23/03/06
28/03/06
4,5
4,5
4,5
2,22
2,25
2,23
9,99
10,12
10,03
11/07/05
23/03/06
4,7
4,7
2,65
2,88
12,45
13,54
28/03/06
4,7
2,87
13,49
2
3
5
As mudanças registradas nos valores de largura e profundidade média resultaram
em alterações na capacidade do canal, que variou de 8,09 (seção 3) a 19,08m 2 (seção
2). É importante ressaltar que o menor valor (seção 3) de capacidade do canal foi
registrado imediatamente a jusante do menor valor (seção 2), o que resulta em
eventos de inundação no local.
Um fato de grande relevância é que não há um padrão de proporcionalidade do
canal de montante para jusante. Na análise temporal, no período de 11/07/05 a
28/03/06, verificou-se que a passagem do verão de 2006 destacou, para as seções
monitoradas no inverno (1, 4 e 5 da Tabela 1), que o processo predominante foi de
erosão, com destaque para a seção 5, onde houve uma ampliação na capacidade do
canal de 1,04m2.
Tema 3 – Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais
Observou-se, ainda, que, nas seções 2 e 3, cujo período de monitoramento foi de
apenas 5 dias (23 a 26/03/06), ocorreu um comportamento diferenciado. Enquanto na
seção 2 a capacidade do canal foi ampliada em 0,35m2, na seção 3, a capacidade do
canal permaneceu a mesma, mostrando que os sedimentos provenientes das seções a
montante ultrapassaram a seção 3 e se depositaram nas seções seguintes (4 e 5).
Como conseqüência, as capacidades do canal nessas duas seções foram reduzidas
(Tabela 1). A variação de diferentes declividades no canal pode explicar o
comportamento do transporte dos sedimentos identificado.
A Figura 1 mostra o perfil longitudinal do rio Portinho Lavras, com as respectivas
seções transversais referidas na tabela para os dados de 2006. Ressalta-se que a
capacidade do canal da seção 3 apresenta tamanho menor quando comparada com as
seções localizadas a montante (seção 2) e a jusante (seção 4).
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Figura 1 – Perfil longitudinal e seções transversais do rio Portinho Lavras, cidade do Rio de Janeiro, em 2006.
Tema 3 – Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais
CONCLUSÕES
Os resultados mostraram que (1) as margens dos canais são fontes primordiais de
sedimentos nos trópicos úmidos; (2) os locais que sofreram inundações estão
vinculados a degradação dos leitos das seções transversais monitoradas, com redução
da capacidade dos canais; (3) o percentual de área urbana na bacia hidrográfica é um
dado importante para a variação do volume de escoamento superficial; (4) o número e
comprimento dos canais foram reduzidos em função das obras de desvios dos canais,
canalizações e/ou extinção dos mesmos, alterando os valores de densidade de
drenagem e densidade hidrográfica.
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