universidade de passo fundo faculdade de agronomia e medicina

UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO
FACULDADE DE AGRONOMIA E MEDICINA VETERINÁRIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA
DOUTORADO EM AGRONOMIA
IMPORTÂNCIA E TÉCNICAS PARA UM ADEQUADO PLANEJAMENTO DO
SISTEMA VIÁRIO NO MEIO RURAL
Aluna: Jeonice Werle Techio
Professor: Vilson Klein
Disciplina: Manejo e Conservação do Solo e da Água
Passo Fundo, dezembro de 2009
1 INTRODUÇÃO
Um dos pressupostos do desenvolvimento sócio-econômico de um país, cuja
finalidade última deve consistir na melhoria do bem estar social, é a disponibilidade de infraestrutura adequada ao desempenho da atividade produtiva. Esta abordagem impõe a
consideração da importância fundamental das instalações de transportes para o processo de
produção, circulação e distribuição da riqueza atinente a uma economia nacional.
As estradas vicinais de terra que permitem o fluxo de mercadorias e serviços na zona
rural dos municípios, via de regra são oriundas do aproveitamento de trilhas e caminhos
existentes, condicionadas a um traçado geométrico carregado de fortes rampas e curvas
acentuadas (CARVALHO, 1992). Estudos acerca da conservação de estradas vicinais de terra
apontam o transporte de sedimentos e os problemas de erosão do solo nas margens de estradas
e o conseqüente carreamento de materiais para os leitos dos rios como fatores de agravamento
das condições ambientais e da qualidade dos recursos hídricos (CEPA, 1999). A proximidade
das vias em relação à rede de drenagem em bacias hidrográficas com relevo acidentado,
agravada pela ausência do planejamento de dispositivos de drenagem superficial e contenção
dos processos de erosão de taludes na construção dessas vias, potencializa a ação da força
hidráulica das enxurradas como elemento de remoção e transporte de material em direção aos
cursos d’água (CATELANI et al., 2004).
Tudo isso ocorre, simplesmente, por que estradas são construídas sem se levar em
conta o relevo, o tipo do terreno, a intensidade da utilização e pela não construção de
estruturas que facilitem a drenagem das águas. As chuvas mais fortes causam o arrastamento
do solo, depositando-o nas áreas mais baixas, no leito dos rios e mananciais, provocando
enormes prejuízos e, por vezes, impedindo o transporte da produção e o deslocamento das
pessoas.
2 IMPORTÂNCIA DAS ESTRADAS VICINAIS DE TERRA
As estradas não pavimentadas são responsáveis pela interligação entre propriedades
rurais e povoados vizinhos, servindo, também, de acesso às vias principais ou à sede de
municípios, sendo comumente chamadas de estradas vicinais de terra (Figura 1). Além das
estradas vicinais, existem ainda aquelas destinadas unicamente à movimentação interna à
propriedade, as quais têm a função de permitir o trânsito de moradores, máquinas e
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equipamentos ou o deslocamento de produtos agrícolas até as estradas vicinais (PRUSKI et
al., 2006).
Figura 1 – Estrada vicinal de terra.
As estradas vicinais de terra, também, denominadas estradas rurais, agrovias, ou ainda,
estradas municipais, de fundamental importância econômica e social para as comunidades
rurais, representam grande parte da malha rodoviária brasileira. Essas vias exercem a função
de “alimentadoras”, ou seja, através delas é estabelecida a ligação entre as comunidades
produtoras e as grandes rodovias pavimentadas, por onde circularão as mercadorias até o seu
destino final (NUNES, 2003).
Mais de 90 % das estradas do Brasil são não pavimentadas e a erosão provocada pela
água no leito e nas suas margens é um dos principais fatores para a sua degradação. As
estradas vicinais de terra são responsáveis por perda anuais de solo em mais de 100 milhões
de toneladas. Calcula-se que 70 % deste solo deve se chegar aos mananciais em forma de
sedimentos transportados pelas enxurradas (PRUSKI et al., 2006).
Estradas em condições inadequadas podem iniciar ou agravar processos erosivos em
áreas cultivadas, prejudicando a produtividade e, consequentemente, a lucratividade dos
produtos rurais, além de afetarem a qualidade e disponibilidade dos recursos hídricos
(PRUSKI et al., 2006).
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3 TÉCNICAS DE PLANEJAMENTO DO SISTEMA VIÁRIO NO MEIO RURAL
3.1. Elementos geométricos da estrada
O problema da escolha de uma estrada nasce, em linhas gerais, da necessidade ou da
conveniência da ligação entre dois locais. Raramente a linha reta que une locais (caminho
mais curto) poderá ser tomada como eixo da ligação, em virtude de uma série de
condicionamentos existentes na área intermediaria entre os locais a serem ligados (PIMENTA
e OLIVEIRA, 2004).
Esses condicionamentos interferem e assumem importância porque não basta pensar
na ligação pura e simples; é necessário, também, que essa ligação seja feita de forma a atender
melhor aos interesses da comunidade com o menor custo possível.
As duas características geotécnicas básicas que devem ser observadas numa estrada de
terra, a fim de garantir condições de tráfego satisfatórias são: capacidade de suporte
compatível com o tráfego e condições de rolamento e aderência adequada ao conforto e
segurança do usuário (NUNES, 2003).
Alguns critérios responsáveis pelo estado da superfície ou do leito carroçável de
qualquer estrada são: material da superfície, intempéries, tráfego e manutenção. Uma boa
estrada vicinal de terra deve contar com características como as abaixo relacionadas:
a) ter largura de rolamento suficiente para acomodar o tráfego da região;
b) apresentar resistência suficiente para suportar as cargas das rodas sem que ocorram
deformações excessivas;
c) ter boa capacidade de suporte, a qual depende das características do material da
superfície e da resistência do solo, à medida que o teor de umidade varia;
d) apresentar um bom sistema de drenagem para evitar que a ação erosiva da água
danifique o sub-leito e a superfície de rolamento.
As estradas podem apresentar perfis transversais bastante diferenciados, dependendo
da situação na qual se encontram, seja em linha reta ou em curvas, em terreno plano ou em
encostas, ou mesmo em condições de terrenos baixos com drenagens deficientes. No entanto,
qualquer que seja a condição, as características de boa drenagem devem ser sempre
observadas, de modo que não ocorra umedecimento excessivo do leito ou que a estrada seja
utilizada sob condição de excesso de umidade. A forma como o perfil da estrada se apresenta
influencia na maneira como a água irá escoar e, assim, o sistema de drenagem deve ser
dimensionado para acompanhar estas variações (PRUSKI et al., 2006).
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O leito da estrada deve apresentar-se resistente tanto ao desgaste pelo tráfego como
pela erosão. O leito deve ser abaulado, de modo a permitir a rápida remoção da água da
chuva, facilitando o transito e reduzindo o risco de ocorrência de acidentes, bem como evitar
que a água escoe longitudinalmente sobre a estrada, se avolumando e adquirindo energia
suficiente para erodi-la. O abaulamento deve ser projetado levando-se em conta, além da
drenagem, a comodidade dos usuários. Recomenda-se que o abaulamento seja de 2 a 8 % para
estradas de terra, dependendo da precipitação e do tipo de superfície. Uma superfície dura e
lisa, com drenagem facilitada, requer um abaulamento menor que uma superfície rugosa e
menos rígida, na qual o escoamento mostra-se mais lento. O tipo de veiculo que transita na
estrada, também, é importante para determinação do abaulamento (PRUSKI et al., 2006).
A construção de estradas promove a retirada da cobertura vegetal, a movimentação do
solo e a compactação de seu leito, tornando tais vias muito vulneráveis à erosão causada pela
chuva. Essa erosão será maior com o aumento da declividade e do comprimento de rampa,
fatores que aceleram a velocidade da enxurrada (GARCIA et al., 2003).
A largura da estrada, também, irá interferir na vazão escoada. Estradas mais largas
apresentam maior área de escoamento e, portanto, os canais deverão ser dimensionados para
suportarem maior vazão (PRUSKI et al., 2006).
3.2 Taxa de infiltração de água no leito da estrada
A superfície da estrada, pelo fato de ser bastante compactada, apresenta taxa de
infiltração bastante baixa, o que favorece o escoamento da água por ocasião das precipitações.
Estradas sob condições de solo natural não encascalhada os valores de taxa de infiltração são
inferiores a 1 mm h-1, enquanto as estradas encascalhadas os valores ficam em torno de 3 mm
h-1. Esses valores mostram-se bastante reduzidos e não são representativos para o
dimensionamento de sistemas de drenagem de estradas, uma vez que este dimensionamento
deve ser realizado com base em precipitações intensas (PRUSKI et al., 2006).
3.3 Canal escoadouro da estrada
A água provida da plataforma da estrada pode se conduzida sem confinamento, desde
que escoe sem grandes concentrações, ou com confinamento, se conduzida a canais
longitudinais ou por meio de outros dispositivos adequados. Os canais devem ser revestidos
com grama para declividade inferiores a 2 %, com solo-cimento para declividades entre 2 e 5
%, e com concreto para declividades superiores a 5 % (PRUSKI et al., 2006).
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O sistema de drenagem deve ser dimensionado de acordo com a vazão de água
esperada, capacidade erosiva do escoamento e tipo de material dos drenos, de forma que esses
não sejam erodidos e dêem vazão à água coletada. A forma geométrica dos canais de
drenagem de estradas deve ser adequada, de modo a oferecer segurança ao tráfego, e que o
canal seja a continuidade do leito da estrada (PRUSKI et al., 2006).
Este aspecto, além de proporcionar maior segurança ao tráfego, reduz o custo de
conservação, uma vez que sua manutenção é realizada juntamente com o restante da estrada.
Assim, o canal normalmente apresenta a forma triangular, podendo, eventualmente, aumentar
a área de influencia da estrada, uma vez que não poderá ser muito profundo (PRUSKI et al.,
2006).
3.4. Características de resistência dos solos
Para escoamento em canais, corresponde a uma força atuante na superfície de contato
da água com o solo. Quanto mais calmo o escoamento, menor será a tensão exercida. O solo
apresenta uma capacidade variável de resistir à tensão aplicada pelo escoamento, pois quanto
maior a sua capacidade em resistir a esta tensão, maior será a sua resistência à erosão. Dessa
forma, tensão critica de cisalhamento dos solos pode ser entendida como a máxima tensão que
pode ser neles aplicada sem que haja desprendimento de suas partículas (PRUSKI et al.,
2006).
A partir do momento que a tensão provocada pelo escoamento superar a tensão
resistiva do solo, inicia-se o desprendimento das partículas e, também, o processo erosivo. A
tensão critica de cisalhamento depende de características intrínsecas do solo e da tensão que
está sendo aplicada pelo escoamento (PRUSKI et al., 2006).
A erodibilidade do solo, sob condições de escoamento superficial, corresponde à
quantidade de solo desprendido por unidade de área, tempo e de tensão aplicada. A
erodibilidade pode ser definida como a propriedade que o solo tem em desprender, com maior
ou menor facilidade, suas partículas, em razão de um agente erosivo. Essa depende de
características como a granulometria e constituição mineralógica e química do solo, da
estrutura, permeabilidade, capacidade de infiltração e coesão entre partículas (PRUSKI et al.,
2006).
O escoamento superficial no leito da estrada é uma conseqüência da água que precipita
diretamente sobre o leito e daquela que provém de áreas externas. A determinação do
escoamento superficial depende, principalmente, da intensidade de precipitação, a qual varia
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de região para região, e das condições de superfície do terreno, como taxa de armazenamento
e infiltração da água no solo (PRUSKI et al., 2006).
3.5 Tipos de defeitos
3.5.1 Seção transversal inadequada
Seção transversal que apresenta dificuldade de escoamento da água para as laterais da
estrada. É causado pela execução do nivelamento da superfície (raspagem) sem posterior
acréscimo de material, o que torna a estrada encaixada no terreno.
Segundo Nunes (2003), os tipos de seção transversal inadequada mais freqüente são:
seção em calha, seção abaulada e encaixada e seção mista, ilustradas, a seguir nas figuras 2, 3
e 4. A figura 5 ilustra uma seção transversal mista.
Figura 2 – Seção transversal em calha
Figura 3 – Seção transversal abaulada e encaixada
Figura 4 – Seção transversal mista
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Figura 5 – Estrada vicinal de terra com seção transversal mista.
3.5.2 Ondulações
As ondulações constituem sulcos em intervalos regulares ou irregulares no sentido
perpendicular à direção do tráfego. Sua ocorrência se deve à falta de capacidade de suporte do
sub-leito e ausência ou deficiência de drenagem ( Figura 6).
Figura 6 –Estrada vicinal de terra com ondulações.
As ondulações regulares ocorrem em estradas planas formadas por solos arenosos,
enquanto que as ondulações irregulares ocorrem em estradas formadas por solos argilosos
que, ao secarem, se contraem formando defeito.
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3.5.3 Buracos
Os buracos são decorrentes da plataforma mal drenada, provavelmente sem
abaulamento transversal. Constituem pequenas depressões em forma de bacia na superfície da
estrada, produzidas quando o trafego desgasta pequena parte da superfície da estrada e têm o
crescimento acelerado pela umidade interior do buraco (Figura 7).
Figura 7 – Estrada vicinal de terra com buraco.
3.5.4 Afundamento de trilhas de rodas
O afundamento de trilha de roda constitui uma depressão na superfície da estrada no
local da trilha dos pneus do veículo. Essa ocorrência se deve às cargas repetidas do tráfego em
épocas de chuva, quando o solo fica com a sua resistência diminuída devido à saturação,
especialmente quando a capacidade de suporte do solo é baixa (Figura 8).
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Figura 8 – Estrada vicinal de terra com afundamento de trilhas de roda.
3.5.5 Segregação de agregados
A segregação de agregados consiste em acúmulo de partículas de agregados soltos,
contidas nos solos granulares, que se soltam da superfície de rolamento devido ao tráfego, se
colocando fora das trilhas de roda e formando bermas no centro ou ao longo do acostamento
da estrada ou ainda na área menos trafegável, paralela à linha central da estrada (Figura 9).
Figura 9 – Estrada vicinal de terra com segregação de agregados à esquerda da via.
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3.5.6 Areiões
Os areiões constituem bermas de areia solta, formadas pela ação do tráfego, no centro
das trilhas de roda e laterais da estrada, as quais impedem a saída de água (Figura 10).
Ocorrem em regiões, geralmente, planas e de solo arenoso onde é inexistente ou desprezível a
quantidade de material ligante (argila). Sua causa se deve à ação do tráfego e lavagem do
material pela água da chuva.
Figura 10 - Estrada vicinal de terra com areião à direita da via.
3.5.7 Atoleiro
O atoleiro é verificado pelo acúmulo de água na estrada em solo com pouca
capacidade de suporte e com ausência ou deficiência no sistema de drenagem (Figura 11).
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Figura 11 – Estrada vicinal de terra com atoleiro.
3.5.8 Erosão
A erosão é representada por sulcos formados pela ação da água que com a ação das
enxurradas evoluem para grandes ravinas (Figura 12). Essa é encontrada em estradas com
rampas acentuadas, sem declividade transversal adequada e de drenagem insuficiente. A
ausência de um sistema de drenagem eficiente favorece ao acumulo de água na superfície da
estrada e, por conseguinte, ao erodibilidade do solo.
Figura 12 – Estrada vicinal de terra com erosão.
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As erosões representam um dos mais sérios problemas das estradas de terra e têm
como causa a falta ou deficiência de um sistema de drenagem adequado. Elas surgem,
inicialmente, na forma de sulcos onde os solos têm resistência à erosão e, sob a ação de
enxurradas, evoluem para grandes ravinamentos.
A erosão hídrica do solo é o resultado da interação entre os fatores potencial erosivo
da chuva, suscetibilidade do solo à erosão, comprimento da pendente, declividade do terreno,
manejos de solo, de culturas e de restos culturais e práticas mecânicas conservacionistas
complementares. O fator potencial erosivo da chuva e as características topográficas da área,
comprimento da pendente e declividade do terreno, constituem o componente energético
capaz de produzir erosão, e os fatores suscetibilidade do solo à erosão, manejo de solo, de
culturas e de restos culturais e práticas mecânicas conservacionistas complementares
constituem o componente dissipador de energia. A erosão, assim interpretada, é efetivamente
o trabalho mecânico resultante da ação da energia incidente sobre determinada superfície de
terra que foi apenas parcialmente dissipada. (DENARDIN et al., 1999).
Tendo em vista que o principal causador da degradação da estrada é a erosão
provocada pela concentração de água sobre esta, deve-se, na sua construção ou manutenção,
prever sistemas de drenagem que sejam bastante eficientes. As estradas são construídas sobre
diferentes tipos de solo, declividade e larguras, se encontram em regiões com características
de precipitação diferentes e recebem vários tipos de tráfego. Todos estes aspectos interferem
na resistência do solo á erosão, na vazão e na energia da água escoada pela estrada, bem como
no grau de compactação. Dessa forma, para o correto dimensionamento de um sistema de
drenagem de estradas, são necessários conhecimentos da vazão a ser transportada, das
características geométricas dos canais e da capacidade dos solos destes canais resistirem à
erosão (PRUSKI et al., 2006).
Os problemas de erosão nas estradas de terra podem ser reduzidos ao se adotarem
medidas que evitem que a água proveniente do escoamento superficial, tanto aquele gerado na
própria estrada e passe a utilizá-la para o escoamento. A água de escoamento da estrada deve
ser coletada na suas laterais e encaminhada para escoadouros naturais, artificiais ou áreas em
que possa ser infiltrada, de modo a não provocar erosão (PRUSKI et al., 2006).
As práticas a serem utilizadas para o controle da erosão são dependentes de fatores
relacionados ao grau de risco de ocorrência de erosão ou à forma como o processo se
apresenta.
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Quando a estrada encontra-se integrada a áreas de cultivo, recomenda-se que o
escoamento superficial coletado nas estradas seja conduzido para estas, a fim de que seja
infiltrado. Para tanto, podem-se criar sistemas especiais para escoamento e acumulação da
água, para evitar prejuízos às áreas agrícolas, e integrar a estrada ao sistema de terraceamento,
caso haja esta possibilidade. Ressalta-se que quando a água for direcionada para outro sistema
de conservação do solo, essa deverá ser dimensionado já prevendo o excedente do
escoamento vindo da estrada (PRUSKI et al., 2006).
Em todos os casos deve-se considerar que o leito da estrada esteja acima do leito das
áreas marginais. A integração do sistema de conservação da estrada ao sistema de
terraceamento cria uma ondulação sobre a estrada, a qual deve ser suavizada para não
dificultar o transito de veículos (PRUSKI et al., 2006).
Ao dimensionar essas estruturas, deve-se considerar o máximo escoamento superficial
que pode ocorrer na estrada, a capacidade de infiltração de água no solo do local que irá
receber o escoamento, bem como, as culturas que irão ser exploradas, em caso de áreas
agrícolas. A declividade do canal que conduzirá a água para a área marginal deve ser pequena,
e o espaçamento entre estes canais calculado de modo que o volume de água não seja
demasiadamente elevado (PRUSKI et al., 2006).
Outra alternativa, para destinação das águas coletadas em estradas é a sua condução a
bacia de acumulação. Esta técnica consiste na escavação de bacia nas áreas marginais às
estradas para permitir a captação e o armazenamento e posterior infiltração da água advinda
das estradas (PRUSKI et al., 2006).
As estradas vicinais de terra devem ser projetadas e construídas para o controle do
escoamento da enxurrada, conduzindo-a para as estruturas de armazenamento adequadas, as
bacias de capitação (Figura 13). Esse procedimento tem a vantagem de, além de reduzir a
erosão do leito da estrada, permitir que a água armazenada infiltre lentamente e atinja o lençol
freático. O resultado disto é o aumento das vazões dos córregos, a recuperação dos manancias
assoreados e redução da degradação dos rios.
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Figura 13 - Bacias de capitação de água de estradas vicinais de terra.
O espaçamento mínimo entre bacias de acumulação deve ser de 40 m,
independentemente da declividade, e os espaçamentos máximos de 120 m para declividade
entre 0 e 5 %, 100 m entre 5 e 10 %, 80 m para declividades entre 10 e 15 % e de 60 m para
declividade entre 15 e 20 % (PRUSKI et al., 2006).
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O combate à erosão se dá através da implantação de um eficiente sistema de
drenagem, o qual deve evitar que as águas corram ou empocem sobre a pista e retirar o
máximo possível da água da plataforma através de bacias. As águas devem ser retiradas da
plataforma através de canaletas laterais. Essas valetas ou levam as águas diretamente para
uma drenagem natural, ou devem ser conduzidas a bacias. Em regiões cultivadas, as bacias
devem jogar as águas nos terraceamento de curva de nível. Na impossibilidade de implantar a
bacia de um dos lados da estrada, há necessidade de se fazer bueiros para que a mesma possa
ter saída do lado oposto. Se houver necessidade, devem-se proteger as saídas das bacias com
pedras e estacas de madeira tratada, colocadas na forma de escada. A proteção vegetal é
fundamental no combate a erosão. Deve-se plantar o máximo possível de grama touceiras de
bambu, capim entre outras, para proteger os pontos vulneráveis, tais como saídas de bacias,
valetas longitudinais e erosões já existentes fora da plataforma (SANTOS et al., 1985).
A cobertura permanente do solo e a consolidação e estabilização da estrutura do solo,
observadas no sistema plantio direto, nem sempre propiciam condições suficientes para o
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adequado controle da erosão hídrica. A cobertura de solo, com plantas vivas ou com resíduos
de plantas, possui potencial para reduzir em até 100 % a energia erosiva das gotas de chuva;
contudo, não apresenta essa mesma eficácia para dissipar a energia erosiva da enxurrada que
flui na superfície do solo. A partir de determinado comprimento de pendente, as culturas e/ou
os restos culturais, bem como o solo, terão seus potenciais de dissipação de energia superados,
permitindo a flutuação e o transporte de resíduos e o sulcamento do solo por baixo desses
resíduos. Portanto, qualquer prática conservacionista complementar capaz de manter o
comprimento das pendentes dentro de limites em que a cobertura de solo não perca eficácia na
dissipação da energia incidente, automaticamente, estará contribuindo para minimizar o
processo de erosão hídrica (DENARDIN et al., 1999).
O terraceamento é, reconhecidamente, a estrutura hidráulica mais eficaz para a
segmentação de pendentes. Contudo, com base em observações empíricas e largamente
difundidas, de que o plantio direto dispensa o terraceamento como práticas complementares
para o controle de erosão desencadearam-se retiradas indiscriminadas de terraços de lavouras
conduzidas sob plantio direto na Região Sul do Brasil (DENARDIN et al., 1999).
O descaso com práticas mecânicas para manejo de enxurrada tem propiciado
ocorrência de erosão hídrica, com arraste de nutrientes, fertilizantes e corretivos pela
enxurrada, rompimento de estradas, perdas econômicas e poluição ambiental.
As boas estradas permitem o tráfego a qualquer momento do dia e da noite, dão
segurança aos usuários, reduzem o custo do transporte da produção, aumentam os lucros dos
produtores e melhora a arrecadação das prefeituras.
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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DENARDIN, J.E.; KOCHHANN, R.A.; BERTON, A.; TROMBETTA, A.; FALCÃO, H.
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PIMENTA, C.R.T.; OLIVEIRA, M.P. Projeto geométrico de rodovias. São Carlos: Rima
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de terra. Manual técnico para conservação e recuperação. São Paulo: Instituto de pesquisas
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