EROSÃO E ESTABILIZAÇÃO
BIOLÓGICA DE TALUDES
Espaços Verdes – Projectos e Construção, Lda
ao abrigo do Programa PRIME
EROSÃO E ESTABILIZAÇÃO BIOLÓGICA DE TALUDES
António de Assunção Alho
copyright  António de Assunção Alho, 2006
em coordenação da empresa Espaços Verdes – projectos e construção, Lda.
e dos técnicos Filipa Isabel Louro, Luísa Corvo e Maria Joana Sabino.
Todos os direitos reservados. Este livro não pode ser reproduzido,
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Direitos reservados a
Espaços Verdes, Lda., Lisboa, Portugal
Publicação editada com ao abrigo do
SIME (Sistema de Incentivos à Modernização Empresarial)
Programa PRIME (Programa de Incentivos à Modernização da Economia)
Capa de Maria Constança Pignateli Sousa Vasconcelos
2ª Edição, 2006
2.4 MATERIAIS UTILIZADOS NA HIDROSSEMENTEIRA...............41
2.4.1 Água..............................................................................................................41
2.4.2 Sementes .......................................................................................................42
2.4.3 Fertilizantes ..................................................................................................42
2.4.4 Fixadores ......................................................................................................43
2.4.5 “Mulch”........................................................................................................43
2.4.5.1 Fibra de "mulch"..................................................................................45
2.4.5.2 "Mulch" químicos e não fibrosos .........................................................46
2.4.5.3 Bonded Fiber Matrix (BFM) ................................................................46
2.4.5.4 Produtos resultantes da compostagem ..................................................47
2.4.5.5 Técnicas de bio engenharia que utilizam exclusivamente material
vegetal .................................................................................................48
2.4.5.5.1 Colocação de estacas vivas –“Live staking”...........................48
2.4.5.5.2 Fachinagem ...........................................................................48
2.4.5.5.3 Entrançados ou “Brushlayer”.................................................49
2.4.5.5.4 Colocação de tapetes de relva, “Turfing”, “Sodding”.............51
2.4.5.5.5 Sementeira a lanço ................................................................51
2.4.5.6 Técnicas de bio engenharia que utilizam material vegetal
associado a materiais inertes ................................................................52
2.4.5.6.1 Mantas biodegradáveis - “Rolled erosion-control products RECPs”................................................................................52
2.4.5.6.2 Estrutura celular pré-fabricada...............................................55
2.4.5.6.3. Estruturas geossintéticas - “Geogrid”....................................55
2.4.5.6.4 “Joint planting” ou gabiões ou rochas com vegetação ............56
2.4.5.6.5 “Branchpacking” ...................................................................58
2.4.5.6.6 “Live cribwall”......................................................................58
2.4.5.6.7 “Wattle Fences” ....................................................................59
2.5 SISTEMA DE APOIO À DECISÃO .........................................................61
3. EXPERIMENTAÇÃO E TRABALHOS DE CAMPO...............63
3.1 CARACTERIZAÇÃO DO LOCAL ..........................................................63
3.1.1 Localização dos taludes................................................................................63
3.1.2 Caracterização Edafo-Climática .................................................................64
3.1.2.1 Clima...................................................................................................64
3.1.2.2 Solos....................................................................................................68
Índice
ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................1
2. EROSÃO E ESTABILIZAÇÃO BIOLÓGICA DE
TALUDES ..........................................................................................................3
2.1 EROSÃO .............................................................................................................3
2.1.1 Erosão do Solo na Europa .............................................................................3
2.1.2 Tipos de Erosão ..............................................................................................9
2.1.2.1 Erosão Hídrica .......................................................................................9
2.1.2.1.1 Factores Responsáveis pela Erosão Hídrica ...........................12
2.1.2.2 Erosão Eólica.......................................................................................14
2.1.3 Métodos de Quantificação e Predição da Erosão........................................15
2.1.3.1 Métodos Experimentais........................................................................15
2.1.3.1.1 Experimentação de Campo ....................................................17
2.1.3.1.2 Experimentação Laboratorial.................................................17
2.1.3.2 Modelos...............................................................................................18
2.1.3.2.1 Modelos Empíricos................................................................18
2.1.3.2.2 Modelos fisicamente baseados...............................................21
2.1.3.3 Modelo de cálculo de susceptibilidade de erosão em taludes ................21
2.2 O PAPEL DA VEGETAÇÃO NA ESTABILIZAÇÃO DE
TALUDES ........................................................................................................24
2.2.1 O Papel Funcional da Vegetação .................................................................24
2.2.2 Contribuição da Vegetação para a Segurança de Taludes Rodoviários ....27
2.2.3 Critérios para a Selecção da Vegetação ......................................................29
2.2.4 Legislação Vigente para a Arborização de Taludes Rodoviários ...............30
2.2.5 Legislação Vigente para Cortes e Desramações de Árvores e Arbustos ao
Longo das Estradas Nacionais ......................................................................32
2.3 TÉCNICAS DE REVESTIMENTO VEGETAL ...................................33
2.3.1 Características Bio-físicas............................................................................35
2.3.2 Descrição das técnicas..................................................................................36
2.3.2.1 Cobertura do solo ou "Mulching".........................................................36
2.3.2.2 Hidrossementeira sem "mulch" ............................................................40
2.3.2.3 Hidrossementeira com "mulch" ou "Hydromulchins"...........................41
i
Índice
3.2 SISTEMA DE APOIO À DECISÃO (SAD) ............................................69
3.3 INVENTÁRIOS FLORÍSTICOS E ESCOLHA DAS ESPÉCIES ...70
3.5 TÉCNICAS DE REVESTIMENTO VEGETAL ...................................73
3.6 DESENHO EXPERIMENTAL...................................................................75
3.7 TRABALHOS REALIZADOS NA PRÉ- INSTALAÇÃO .................76
3.7.1 Recolha e análise do solo..............................................................................76
3.7.2. Mobilização do solo .....................................................................................76
3.7.3 Construção e colocação das caixas e recipientes próprios para a recolha de
água e sedimentos..........................................................................................77
3.8 HIDROSSEMENTEIRA...............................................................................78
3.9 RECOLHA DE DADOS................................................................................80
3.9.1 Medição das perdas de solo..........................................................................80
3.9.2 Medição da quantidade de água escoada (“run-off”) .................................81
3.9.3 Vegetação......................................................................................................81
3.10 TRATAMENTO ESTATÍSTICO DOS DADOS .................................81
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ..............................................................83
4.1 QUANTIFICAÇÃO DAS PEDRAS DE SOLO .....................................84
4.2 QUANTIFICAÇÃO DA ÁGUA ESCOADA...........................................87
4.3 VEGETAÇÃO..................................................................................................88
5 - CONCLUSÕES ...............................................................................................99
ANEXOS..................................................................................................................103
BIBLIOGRAFIA.................................................................................................111
iii
Índice de Figuras
ÍNDICE DE FIGURAS
Fig. 2.1 - Principais tipos de degradação do solo: i) natural ii) antropogénico (adaptado
de Mbgawu 2003) ...................................................................................................... 4
Fig. 2.2 - Metodologia do Corine para avaliação da erosão do solo (adaptado de EEA
2003) .......................................................................................................................... 7
Fig. 2.3 a) - Risco actual de erosão (Corine 1992) ....................................................................... 7
Fig. 2.3 b) - Risco potencial de erosão (Corine 1992) .................................................................. 8
Fig. 2.4 – Áreas com alto risco de erosão em Portugal continental (adaptado de Corine
1992) .......................................................................................................................... 9
Fig. 2.5 – Estações Experimentais (Gamito 2002) ..................................................................... 17
Fig. 2.6 – Factores que influenciam as perdas de solo (adaptado de Vieira et al. 1996) .......... 19
Fig. 2.7 - Metodologia do Modelo EPR (Erosion Potential Risck Model) ................................ 23
Fig. 2.8 - Efeito da vegetação na estabilidade de um talude (adaptado de Greenway
1987) ........................................................................................................................ 25
Fig. 2.9 – Efeito de arco no solo provocado por raízes de árvores (adaptado de
Greenway 1987)....................................................................................................... 26
Fig. 2.10 - Esquema da técnica de “Live staking”. Adaptado de Tuttle R.W. e Ralston
D.C (1992)................................................................................................................ 48
Fig. 2.11 - Esquema da técnica de fachinagem. Adaptado de Tuttle R.W. e Ralston D.C.
(1992) ....................................................................................................................... 49
Fig. 2.12 - Esquema da técnica de entrançados. Adaptado de Lewis (2000) ............................ 50
Fig. 2.13 - Esquema da técnica da colocação da manta biodegradável. Adaptado de
Lewis (2000)............................................................................................................. 54
Fig. 2.14 - Esquema de secção lateral de uma estrutura geossintética. Adaptado de Grey
e Sotir 1996.............................................................................................................. 56
Fig. 2.15 - Esquema da técnica de “joint planting”. Adaptado de Tuttle e Ralston (1992)...... 57
Fig. 2.16 - Esquema da técnica de colocação de vegetação entre os gabiões Adaptado de
Tuttle e Ralston (1992) ............................................................................................ 57
Fig. 2.17 - Esquema da técnica de “Branchpacking”. Adaptado de Tuttle e Ralston
(1992) ....................................................................................................................... 58
Fig. 2.18 - Esquema da técnica de “Live cribwall”. Adaptado de Tuttle e Ralston (1992) ...... 59
Fig. 2.19 - Esquema da técnica de “Wattle Fences”. Adaptado de Polster e Bio (2002) .......... 59
Fig. 3.1 - Localização dos taludes onde se realizaram os ensaios.............................................. 63
Fig. 3.2 – Perfil do talude (S/N), localizado na autoestrada A8 antes da intervenção .............. 63
Fig. 3.3 – Perfil do talude (N/S), localizado na autoestrada A8 antes da intervenção .............. 64
Fig. 3.4 - Balanço hídrico. As áreas entre as curvas representam S (excesso de água), Cs
(cedência de água pelo solo, ∆A>0), D (défice de água) e Rs (restituição de
água) ........................................................................................................................ 67
Fig. 3.5 - Modelo de cálculo de susceptibilidade de erosão em taludes: entrada de dados ...... 69
v
Fig. 3.6 - Riscos de susceptibilidade de erosão .......................................................................... 69
Fig. 3.7 - Técnica de bioengenharia sugerida pelo modelo ....................................................... 70
Fig. 3.8 - Taludes estabilizados com revestimento vegetal, existentes na A8, onde foram
realizados os inventários ......................................................................................... 71
Fig. 3.9 - Desenho experimental do ensaio instalado nos taludes.............................................. 75
Fig. 3.10 – Trabalhos de mobilização do solo com uma retroescavadora................................. 77
Fig. 3.11 - Modelo do método de recolha de sedimentos simplificado de Gerlach
(Morgan 1986) ......................................................................................................... 77
Fig. 3.12 - Modelo da caixa usada no ensaio.............................................................................. 78
Fig. 3.13 - Instalação de caixas nos taludes ao pK 50+850........................................................ 78
Fig. 3.14 - Hidrossementeira nos taludes, realizada durante a instalação do ensaio................ 80
Fig. 3.15 - Fotografia do ensaio ao pK 59+400 .......................................................................... 80
Fig. 4.1 - Talhão nu erosionado no talude S/N .......................................................................... 89
Fig. 4.2 - Cobertura vegetal do talude da via (S/N) nas várias modalidades ............................ 91
Fig. 4.3 - Cobertura vegetal do talude da via (N/S) nas várias modalidades ............................ 92
Fig. 4.4 - Cobertura vegetal do talude na via S/N ..................................................................... 94
Fig. 4.5 - Cobertura vegetal do talude na via N/S ..................................................................... 96
ANEXO
Fig. 1- Cobertura vegetal do talude (S/N) nas várias modalidades..........................................107
Fig. 2 - Cobertura vegetal do talude (N/S) nas várias modalidades.........................................108
Índice de Gréficos
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 4.1- Valores médios de partículas erodidas recolhidas nas caixas e nos bidons
durante o ensaio (g/talhão)...................................................................................... 86
Gráfico 4.2-Valores médios de água escoada e recolhida nos bidons (l/talhão) ....................... 88
Gráfico 4.3- Percentagem de cobertura em ambos os talhões. ................................................. 90
Gráfico 4.4 - Grau de revestimento no talude da via S/N ......................................................... 94
Gráfico 4.5 - Grau de revestimento no talude da via N/S ......................................................... 96
Gráfico 4.6 - Grau de revestimento S/N versus N/S .................................................................. 97
vii
Índice de Quadros
ÍNDICE DE QUADROS
Quadro 2.1 - Erosão do solo na Europa induzida por acção do homem (milhões de
hectares) (adaptado de EEA, 2003).......................................................................... 5
Quadro 2.2 - Risco potencial de erosão dos solos, dados por países da Europa do sul
(adaptado de Calé 2002)............................................................................................ 8
Quadro 2.3 - Tipos de erosão hídrica (adaptado de Vieira et al. 1996; Branca 1996) ............. 10
Quadro 2.4 - Característica da vegetação condicionante dos diversos efeitos (adaptado
de Coppin e Richards 1990) .................................................................................... 27
Quadro 2.5 - Importância do revestimento vegetal em vias públicas (adaptado de Festas
1984; AIPCR 1964) ................................................................................................. 28
Quadro 2.6 - Regras de actuação sobre a arborização existente nas estradas nacionais ......... 33
Quadro 2.7 - Resumo das técnicas de revestimento vegetal, incluindo a sua classificação
segundo o grau de prevenção do risco de erosão, custo, vantagens e
limitações (Adaptado de Gamito 2002, s/a 2003).................................................... 60
Quadro 3.1 - Características dos taludes estudados: ................................................................ 64
Quadro 3.2 -Tratamento sumário dos dados ............................................................................ 65
Quadro 3.3 - Síntese dos principais indicadores do regime térmico (ºC) ................................. 66
Quadro 3.4 - Classificação Climática ........................................................................................ 67
Quadro 3.5 - Áreas e percentagens correspondentes às famílias de solos existentes................ 68
Quadro 3.6 - Espécies pioneiras e arbustivas referidas com maior frequência em
projectos de integração paisagística realizados na região de Lisboa e Vale do
Tejo.......................................................................................................................... 71
Quadro 3.7 - Espécies arbustivas descritas no projecto de execução, elaborado para o
troço Torres Vedras-Bombarral na A8 (Estudocivil, 1997)................................... 71
Quadro 3.8 - Espécies arbustivas inventariadas em taludes com revestimento vegetal já
bem estabelecido da A8 ........................................................................................... 72
Quadro 3.9 - Mistura A - Mistura com base nas espécies que constam no Inventário
efectuado aos taludes, cujo revestimento vegetal foi bem sucedido na autoestrada A8 ............................................................................................................... 72
Quadro 3.10 - Mistura B - Mistura
com base nas espécies que constam
maioritariamente nos estudos de integração paisagística, elaborados para
redes rodoviárias da região de Lisboa e Vale do Tejo............................................ 73
Quadro 3.11 - Mistura C - Mistura de sementes de espécies pioneiras existente no
mercado, recomendada para controlo de erosão em taludes com inclinações
elevadas ................................................................................................................... 73
Quadro 3.12 - Análise Química e Biológica do Mulch (Mulch 3) utilizado na modalidade
B (Composto)........................................................................................................... 74
Quadro 3.13 - Preço unitário e por Kg e m2 dos “mulch” estudados ....................................... 75
Quadro 3.14 - Resultados da análise do solo dos taludes onde foram instalados os
ensaios (Laboratório Rebelo da Silva) .................................................................... 76
ix
Quadro 3.15 - Quadro resumo das modalidades usadas no ensaio .......................................... 79
Quadro 4.1- Valores de precipitação total (mm) registados na Estação de Dois Portos
entre Fevereiro de 2005 e Março de 2006 (Instituto de Meteorologia) .................. 83
Quadro 4.2- Média, desvio padrão e rácio comparativo de partículas erodidas
recolhidas nas caixas durante o ensaio (g/talhão) .................................................. 84
Quadro 4.3- Média, desvio padrão e rácio comparativo de partículas em suspensão na
água escoada e armazenadas nos bidons durante o ensaio (g/talhão).................... 85
Quadro 4.4 - Resultados da análise textural das partículas recolhidas nas caixas e nos
bidões utilizando 3 tipos de amostra resultantes de misturas de material (i)
Material das caixas dos talhões da modalidade B(Composto) (ii) Material
das caixas dos restantes talhões (iii) Partículas em suspensão na água
escoada e armazenadas nos bidons de todas as modalidades durante o
ensaio (Laboratório Rebelo da Silva) ..................................................................... 86
Quadro 4.5- Análise estatística de perdas de solo (teste de Duncan) ........................................ 86
Quadro 4.6 - Média, desvio padrão e rácio comparativo do valor de água total escoado
durante o ensaio (l).................................................................................................. 87
Quadro 4.7- Percentagem de cobertura e análise estatística (teste de Duncan) ....................... 90
ANEXO
Quadro 1 - Valores de humidade relativa, horas de insolação, precipitação total (mm) e
temperatura máxima, média e mínima (ºC) registados na Estação de Dois
Portos entre Dezembro de 2004 e Maio de 2005 (Valores fornecidos pelo
Instituto l de Meteorologia)....................................................................................105
Quadro 2- Dados meteorológicos referentes a um período de 30 anos (1958 a 1988) da
estação de Dois Portos............................................................................................105
Quadro 3. - Resultados da análise do solo dos taludes onde foram instalados os ensaios
(Laboratório Rebelo da Silva)................................................................................106
Quadro 4 - Média, desvio padrão e rácio comparativo de partículas erodidas recolhidas
nas caixas durante o ensaio (g/talhão) ...................................................................106
Quadro 5- Média, desvio padrão e rácio comparativo de partículas em suspensão na
água escoada e armazenadas nos bidons durante o ensaio (g/talhão)...................106
Quadro 7- Média, desvio padrão e rácio comparativo do valor de água total escoado
durante o ensaio (l).................................................................................................106
Quadro 8 - Média, desvio padrão e rácio comparativo da cobertura vegetal nas várias
modalidades em ambos os taludes: ........................................................................109
Quadro 9 - Preço unitário e por Kg e m2 dos “mulch” estudados. ..........................................109
Cap. 1 - Introdução
1. INTRODUÇÃO
O solo é um sistema dinâmico permanentemente sujeito a mudanças, sendo a remoção e
redistribuição das suas partículas um fenómeno tão antigo como o planeta. A erosão é condicionada
por factores climáticos, geomorfológicos e antropogénicos. Contudo, estes últimos podem não só
desencadear como também acelerar estes processos.
A construção das vias de comunicação actuais, exige traçados que permitam uma mais fácil
circulação de veículos, levando à existência de taludes de grande declive e dimensão, ou
conduzindo muitas vezes ao atravessamento de zonas consideradas geotecnicamente instáveis, o
que levanta problemas na decisão sobre as intervenções a realizar em tais taludes.
Uma das fases mais críticas da construção de vias está relacionada com a exposição do solo às
condições climatéricas, após a realização de escavações e aterros. Este tipo de intervenções para
além de originar alterações profundas ao nível dos solos, uma vez que levam à destruição da
vegetação e da estrutura física do solo, e de alterarem profundamente todo o relevo da região e da
paisagem, eliminam as condições favoráveis para a regeneração espontânea do coberto vegetal e da
paisagem. Isto acontece porque, em situações de grande declive e ausência de solo, se torna difícil a
fixação de espécies vegetais. A taxa de perda de solo ocorrida nos locais de construção é 10 a 20
vezes superior à das áreas agrícolas. Este problema é especialmente dramático em zonas de clima
mediterrâneo, com longos períodos de elevadas temperaturas e escassa precipitação, como é o caso
de Portugal.
A integração paisagística e o impacte ambiental, cada vez mais considerados como decisivos e
condicionantes das soluções de engenharia, justificam por si só a obrigatoriedade de proceder ao
revestimento vegetal dos taludes. Além disso, a vegetação desempenha também importantes acções
funcionais, já que afecta os maciços terrosos do ponto de vista hidrológico, hidráulico e mecânico.
(Mendonça e Cardoso 1998a).
A vegetação ajuda a estabilizar os taludes proporcionando uma maior resistência à erosão que é
oferecida em grande parte pelas raízes. As raízes das plantas penetram na massa do solo e nas
fracturas existentes na rocha mãe, conseguindo atravessar desde as zonas instáveis até às mais
estáveis e criando uma cadeia de fibras numa massa de solo fragilizada.
Neste contexto, a utilização de técnicas de bioengenharia relacionadas com a criação de condições
favoráveis ao estabelecimento de vegetação em locais problemáticos, pode ser uma valiosa
contribuição para o controlo dos fenómenos erosivos.
Existem diversas técnicas de revestimento vegetal para a estabilização de taludes que têm sido
estudadas e aplicadas em inúmeros países, em especial nos Estados Unidos e na Europa, descritas
por Schiechtl (1980) e Gray e Sotir (1996). Contudo e apesar das qualidades comprovadas, estas
técnicas são ainda pouco utilizadas no nosso país (Gamito e Hamilton 2001). Estas técnicas
encontram-se pouco difundidas, devido à existência de poucos estudos que comprovem a sua
eficácia em oposição à relativa dispersão das técnicas de Engenharia Civil, pelo que se manifestam
1
de reduzida aplicação (Gamito e Hamilton 2001). Em 2002, Gamito desenvolveu um sistema de
apoio à decisão que utiliza uma base de dados com informação relevante para o processo de
decisão, um modelo de avaliação de risco de erosão e um outro do risco de deslizamento de terras,
com o objectivo de auxiliar a selecção da técnica mais adequada para prevenir a erosão de taludes,
em Portugal. Contudo, apesar do carácter inovador e interdisciplinar, o SAD - Sistema de Apoio à
Decisão, apresenta um cariz marcadamente conceptual, necessitando de confirmação experimental.
O presente estudo tomou como base o SAD e foi estruturado em duas partes distintas. Na primeira
parte efectua-se uma abordagem sumária à problemática dos fenómenos erosivos ocorridos em
zonas inclinadas, ao papel da vegetação no controlo da erosão bem como às técnicas de
revestimento vegetal que poderão ser utilizadas na estabilização de taludes. Na segunda parte
aborda-se a aplicação e comparação de algumas técnicas num caso prático, com instalação de um
ensaio de taludes em auto-estrada e desenvolve-se a discussão da técnica recomendada pelo SAD.
2
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
2. EROSÃO E ESTABILIZAÇÃO BIOLÓGICA DE TALUDES
2.1 EROSÃO
A erosão é um dos processos de evolução natural da terra, designando-se “erosão natural” ou
“erosão geológica” quando resulta apenas da acção de factores naturais (Hudson 1986).
Quando o equilíbrio natural não é perturbado, o processo desenrola-se a um ritmo tal, que se
verifica um equilíbrio entre a remoção de partículas e a formação de novos solos. O homem, ao
explorar o solo em seu proveito, perturba este equilíbrio provocando a aceleração dos fenómenos
erosivos e desencadeando processos de sedimentação.
A “erosão acelerada” ou “erosão antrópica” resulta da intervenção humana e a sua velocidade
excede consideravelmente a capacidade de regeneração do solo através do processo de pedogénese
(Hudson 1986).
Nos Estados Unidos este tipo de erosão é responsável por 70% dos sedimentos formados e estimase que 4,5 biliões de toneladas destes sedimentos são descarregados anualmente nos rios norte
americanos (OSHEH 2004).
Os processos de erosão superficial e os deslizamentos são os principais responsáveis pela
degradação dos taludes (Gray e Leiser 1989; Gray e Sotir 1996). Embora estes constituam um
fenómeno natural, a intervenção do homem na paisagem em geral e nos taludes em particular
podem acelerar estes processos (Gamito 2000).
Estima-se que nos solos agrícolas das zonas montanhosas do Mediterrâneo e em solos arenosos,
limosos e calcários do norte da Europa, a produção de sedimentos pode alcançar as 100 t/ha ano.
Oldeman et al. (1990) estimou que a erosão pode ser responsável por 85 % dos 2.000 biliões de
hectares de solos degradados a nível mundial.
É difícil calcular os prejuízos causados pela erosão. Só nos EUA estima-se que os custos estatais e
federais sejam superiores a 2.1 biliões de dólares/ano (Crosson et al. 1995).
2.1.1 Erosão do Solo na Europa
Os grandes problemas dos solos europeus são as perdas irreversíveis do solo devido ao aumento da
sua compactação, à erosão e à constante deterioração por contaminação local e difusa. É evidente
que os solos europeus se vão continuar a deteriorar, provavelmente como resultado de alterações
climáticas, do uso do solo e de outras intervenções humanas (EEA 2000).
Na Europa a erosão do solo é provocada principalmente pela água (erosão hídrica) e, em menor
extensão, pelo vento. A erosão provoca, a longo prazo, perdas irreversíveis de solo e reduz as suas
funções ecológicas (EEA 1999).
3
A associação de factores como a erosão hídrica, eólica, declínio da fertilidade, salinização e a
alteração dos níveis da água (alagamento e seca) provocam a degradação (Fig. 2.1), temporária ou
permanente do solo (Mbagwu 2003).
Fig. 2.1 - Principais tipos de degradação do solo: i) natural ii) antropogénico (adaptado de
Mbgawu 2003)
As perdas de solo são superiores no sudeste europeu, mas a erosão hídrica tem-se tornado um
problema noutras partes da Europa (EEA 2000). A figura 2.1 apresenta a extensão da degradação do
solo na Europa.
As regiões mediterrânicas são consideradas particularmente propícias à erosão. Este facto deve-se à
alternância de longos períodos secos e chuvosos (EEA 2003). Esta distribuição irregular da
precipitação tem consequências particularmente gravosas em termos de erosão quer porque a ela
está associada a ocorrência de chuvadas de intensidade muito elevada, quer porque os meses
chuvosos coincidem com a altura do ano em que os solos se apresentam mais desprotegidos, sem
uma cobertura vegetal conveniente (Morgan 1986).
Em certas partes das regiões mediterrânicas a erosão atingiu um estado irreversível, noutras a erosão
cessou simplesmente porque já não existe solo. No extremo atinge-se a desertificação. Dada a baixa
taxa de formação de solo, qualquer solo com perdas superiores a 1t/ha/ano pode atingir a
irreversibilidade num período de 50-100 anos (EEA 1999).
De acordo com informação da European Environmental Agency (2003) a erosão do solo no Norte
da Europa é considerada ligeira, porque a chuva cai predominantemente em terrenos pouco
declivosos e é bem distribuída ao longo do ano.
4
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
Quadro 2.1 - Erosão do solo na Europa induzida por acção do homem (milhões de hectares)
(adaptado de EEA, 2003)
Países candidatos
adesão
Países EFTA*
Resto da europa
União europeia
EUROPA (excluindo
Rússia)
Tipo de Erosão
Erosão Hídrica
Erosão Eólica
Total
Erosão Hídrica
Erosão Eólica
Total
Erosão Hídrica
Erosão Eólica
Total
Erosão Hídrica
Erosão Eólica
Total
Erosão Hídrica
Erosão Eólica
Total
Ligeira
4.5
0.0
4.5
0.8
0.6
1.3
0.8
0.0
0.8
12.8
1.0
13.8
18.9
1.6
moderada
29.2
0.0
29.2
1.5
1.3
2.9
19.3
5.8
25.1
11.9
0.1
12.0
62.0
7.2
alta
14.7
0.0
14.7
0.0
0.0
0.0
6.5
0.0
6.5
1.4
0.0
1.4
22.6
0.0
extrema
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
1.0
0.7
1.7
0.0
0.0
0.0
1.1
0.7
20.5
69.2
22.6
1.8
total
48.4
0.0
48.4
2.3
1.9
4.2
27.7
6.5
34.2
26.2
1.1
27.3
104.6
9.5
114.1
(17,4% da
área total)
*Países EFTA-Islândia, Liechtenstein, Noruega, Suiça.
De acordo com o Plano Nacional de Política Ambiental - PNPA (1995) o processo de erosão do
solo é inerente ao ambiente no seu estado natural, tal como os processos sequentes de transporte e
deposição de sedimentos.
Segundo o PNPA (1995) podem considerar-se três grupos de factores principais que condicionam o
estado de erosão do solo e que estão profundamente inter-relacionados:
GRUPO A - factores naturais e intrínsecos ao solo. O grau de erodibilidade decorre da sua
constituição e origem geológica;
GRUPO B - factores naturais extrínsecos ao solo (climáticos, geomorfológicos e filológicos);
GRUPO C - factores antropogénicos que podem não só desencadear processos de erosão, como
acelerar outros processos por interferência com os factores naturais.
Nos factores do Grupo A, o tipo de solo é muito importante no que se refere à sua própria evolução.
O teor em matéria orgânica é fundamental para regular o grau de compactação. A origem do solo
determina a sua capacidade de evolução. A própria constituição e espessura do solo condicionam a
sua estabilidade e resistência aos processos de erosão.
Os factores dos Grupos A e B interferem, decisivamente, na evolução pedológica, dado que os
factores climáticos influenciam o teor de água no solo, os factores geomorfológicos são
determinantes na génese e estabilidade física dos solos e os fitológicos contribuem com o teor em
matéria orgânica para a defesa contra os processos erosivos.
Os factores antropogénicos têm-se vindo a sobrepor aos factores naturais, alterando o seu
comportamento e consequentemente o do próprio solo. O Homem interfere utilizando o solo como
factor produtivo (agricultura, silvicultura) e de suporte a diversas actividades. Consoante a
5
adequabilidade dos usos em relação à capacidade de suporte do solo, maior ou menor será a
responsabilidade do Homem nos processos de iniciação e agravamento do ciclo erosivo.
Em Portugal as regiões montanhosas são as mais afectadas, por efeito da erosão vertical, embora
regiões como o Alentejo estejam cada vez mais sujeitas a processos erosivos.
O problema da erosão do solo no Alentejo é bem evidente no período entre Novembro e Fevereiro
quando, depois de efectuadas as sementeiras, os cereais ainda não oferecem um desenvolvimento
vegetativo suficiente para conter o solo que se encontra solto. Nestas circunstâncias é habitual o
aparecimento de ravinas ao longo das encostas, com enormes depósitos de materiais na base.
Paralelamente, os cursos de água apresentam-se, com uma cor amarelada devido à sobrecarga de
materiais em suspensão (Poeira et al. 1990).
Na região centro de Portugal, onde se encontra a maior parte do território com declives mais
acentuados (Maciço Central), cujas superfícies desprotegidas têm aumentado nos últimos anos por
via da desflorestação causada maioritariamente por incêndios, verifica-se uma erosão concentrada.
Um grande número de barragens para a produção de energia tem registado decréscimo de
rendimento, devido à deposição de sedimentos no fundo das albufeiras. O assoreamento tem
colmatado, por outro lado, estuários, rias e zonas baixas do troço terminal de diversos rios da região
Centro, casos do Vouga, Lis e Mondego (Poeira et al. 1990).
Desde a Conferência de Estocolmo, em 1972, que se tem vindo a chamar a atenção para os
fenómenos de erosão e sedimentação tendo-se desencadeado diversas acções/projectos no sentido
de conhecer rigorosamente, o processo de erosão e de proceder às devidas correcções.
O programa Corine, criado em 1985, coordena as iniciativas nacionais dos EM (estados-membros)
que visam melhorar a informação a nível internacional sobre o uso e ocupação do solo e assegurar a
consistência de definições e de dados, nomeadamente através de modelos preditivos sobre o risco de
erosão, utilizados em mapas de avaliação dos riscos de erosão na Europa (Fig. 2.2). Este inventário
inclui os sectores da agricultura e floresta, localização de infra-estruturas diversas e avaliações
ambientais, pretendendo servir de suporte à elaboração de políticas ambientais e de ordenamento do
território.
O primeiro inventário europeu Corine Land Cover foi produzido nos anos 80 a partir da
interpretação visual de imagens de satélite, na escala 1: 100 000, incluindo Portugal Continental e
reflectindo o uso/ocupação do solo.
A Rede Europeia de Informação e de Observação do Ambiente (EIONET), que foi criada através do
Regulamento (CEE) nº 1210/90, de 7 de Maio, para ajudar a Agência Europeia do Ambiente (AEA)
a produzir informações politicamente relevantes sobre o ambiente da Europa, nomeadamente em
termos de solo, assegura a difusão do programa Corine.
Segundo Briggs e Giordano (1995) a metodologia Corine (Fig. 2.2) para a determinação da erosão
do solo é uma simplificação considerável da USLE (Equação Universal das Perdas do Solo).
6
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
TEXTURA DO SOLO, SR
0 para rocha
1 para C, SaC, SiC
2 para SsCL, CL, SiCL, Lsa
3 para SaL, L, SiL, Si
PROFUNDIDADE DO SOLO
1 para >75cm
2 para 25-75 cm
3 para <25 cm
ERODIBILIDADE, K
0 para Sr.Sd.Ss=0
1 para 0<Sr.Sd.Ss<3
2 para 3<Sr.Sd.Ss<6
3 para Sr.Sd.Ss>6
PEDREGOSIDADE DO SOLO
1 para >10 %
2 para <10 %
1 para
2 para
3 para
4 para
INDICE DE FOURNIER, F
pi2/p <60
60< pi2/p<90
91< pi2/p<120
pi2/p>120
1 para
2 para
3 para
4 para
INDICE DE ARIDEZ DE
BAGNOULS-GAUSSEN, B
(2Ti2-pi)=0
0<(2Ti2-pi)<50
50<(2Ti2-pi)<130
(2Ti2-pi)>130
EROSIVIDADE, R
1 para F.B<4
2 para 4<F.B<8
3 para F.B>8
0
1
2
3
RISCO POTENCIAL DE
EROSÃO DO SOLO, Ep
para K.R.S=0
para 0<K.R.S<5
para 5<K.R.S<11
para K.R.S>11
0
1
2
3
RISCO ACTUAL DE
EROSÃO DO SOLO, E A
para Ep.V=0
para Ep.V=1-2
para Ep.V=3-4
para Ep.V=>=5
DECLIVE, S
1 para <5 %
2 para 5-15 %
3 para 15-30 %
4 para >30%
COBERTURA DO SOLO, V
1 para completamente protegido
2 para não completamente
protegido
Fig. 2.2 - Metodologia do Corine para avaliação da erosão do solo (adaptado de EEA 2003)
O risco potencial de erosão (Fig. 2.3 b)) define-se como o risco inerente à ocorrência de erosão sem
considerar o uso actual do solo ou coberto vegetal (Corine 1992).
Fig. 2.3 a) - Risco actual de erosão (Corine 1992)
7
Fig. 2.3 b) - Risco potencial de erosão
(Corine 1992)
A fragilidade do solo nacional foi traduzida em números pelo Corine. Este demonstrou que Portugal
é o país da Europa com maior risco potencial de erosão. No nosso país 68% dos solos são de alto
risco, 25% de médio risco, 6% de baixo risco e 1% excluído de risco (ver Quadro 2.2, Fig. 2.4).
Quadro 2.2 - Risco potencial de erosão dos solos, dados por países da Europa do sul
(adaptado de Calé 2002)
PAÍS
ALTO
RISCO
risco moderado
RISCO
baixo
área sem danos
Km2
%
Km2
%
Km2
%
Km2
%
França
16 355
9
37 900
20
93 443
49
42 469
22
Itália
82 348
27
85 211
28
122 416
41
11 483
4
Grécia
57 414
43
27 436
21
27 027
21
20 113
15
Espanha
202 101
41
205 157
41
69 662
14
20 598
4
Portugal
61 120
68
21 890
25
4 918
6
1 000
1
UE do SuL
419 338
35
377 594
31
317 466
26
95 477
8
8
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
Alto Trás-os-Montes-75
Cávado-44
Ave-49
Tâmega-62
Douro-71
Douro-Vouga-10
Vouga-33
Dão-Lafões-93
Beira Interior
Norte-61
Douro-71
Pinhal Interior Norte-98
Pinhal Litoral-70
Estrela-95
Pinhal Litoral-90
Pinhal Interior Sul-99
Médio Tejo-92
Lezíria do Tejo-57
Alto Alentejo-77
Oeste-87
Grande Lisboa-62
Sétubal-35
Alentejo Central-54
Alentejo Litoral-62
Baixo Alentejo-55
Legenda:
>70%
50%-69%
Algarve-74
< 50%
Fig. 2.4 – Áreas com alto risco de erosão em Portugal continental (adaptado de Corine 1992)
2.1.2 Tipos de Erosão
A erosão do solo é um processo de duas fases que compreende o destacamento de partículas de
solo, pela acção da água na forma de gota de água ou de outros fenómenos de origem química,
física ou biológica e subsequentemente o transporte dessas partículas pelo talude (Gamito 2000).
2.1.2.1 Erosão Hídrica
A erosão hídrica existe em todo o mundo, com excepção dos desertos e zonas onde a água se
encontra permanentemente congelada, os seus efeitos podem ser observados essencialmente sob
duas formas:
a superfície do solo é atacada pela chuva causando a ruptura das partículas que o constituem,
permitindo a sua remoção e transporte por escoamento superficial -remoção superficial do solo ou
quando o perfil do solo é atacado, resultando num movimento de massas.
Cada uma destas formas inclui vários tipos de erosão, as quais se encontram no Quadro 2.3.
Erosão por Salpico
O processo de erosão hídrica inicia-se quando as gotas de água atingem o solo desprotegido
destacando partículas e fraccionando agregados (Young 1972).
9
A erosão por impacto é provocada pelo embate das gotas da chuva sobre o solo, desintegrando
parcialmente os agregados naturais, libertando as partículas finas e projectando-as a distâncias de
um metro ou mais (Vieira et al. 1996).
Quadro 2.3 - Tipos de erosão hídrica (adaptado de Vieira et al. 1996; Branca 1996)
Formas
Tipos
Salpico (impacto
gota)
Laminar
Remoção
superficial do solo
Sulcos
Ravinas
“Creeping”
Movimento de
massas
Deslizamentos
Solifluxão
Observações
É o primeiro estado do processo erosivo
Resulta do bombardeamento da superfície do solo pela chuva
É a primeira causa de desagregação e desintegração do solo
Ocorre em solos de declive variável
Pouco evidente e extremamente perigosa
Transporte de partículas que se encontram em suspensão
Precede a erosão por sulcos
Desenvolve-se nas zonas irregulares do solo
Provoca a remoção e transporte de partículas do solo e abertura
de pequenos sulcos
Forma canais com 30 cm de profundidade
Sucede à erosão laminar e precede as ravinas; os seus efeitos
são visíveis
Sucede à erosão por sulcos e amplia os efeitos
O tipo de ravinamento varia com a friabilidade
Ocorre em solos com declive acentuado
Movimento da camada superficial do solo ao longo da
superfície do talude
Movimento de massa lento
Movimento de massas do solo ou de rocha, perceptível ao longo
do plano inclinado
Movimento de massas rápido
Movimento de massas do solo sob a forma de correntes de lama
Movimento de massas - rápido
A ruptura mecânica dos agregados do solo e o rearranjo das partículas devido ao impacto das gotas
podem conduzir à formação de crostas, reduzindo a capacidade de infiltração e aumento do
escoamento superficial (Santos 2002).
Em terrenos declivosos, a força do impacto das gotas de chuva é tal que mais de metade das
partículas desprendidas se movimenta pelo talude (Bertoni e Lombardi Neto 1985).
Estudos demonstram que se deve manter um grau de cobertura superior a 70% para prevenir a
desagregação das partículas do solo, o início da erosão laminar e a formação de sulcos. Em solos
muitos erodíveis deve manter-se um grau de cobertura compreendido entre 80-100% (DPIWE
2005).
Erosão Laminar
A erosão laminar ou entre sulcos manifesta-se por uma remoção e transporte relativamente
uniforme de solo de toda a área em causa, não sendo por isso tão perceptível como os outros tipos
de erosão (Meyer 1979).
10
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
Este tipo de erosão ocorre mesmo em terrenos com pequenos declives, desgastando-os suave e
uniformemente em toda a sua extensão. A matéria orgânica e a argila são as primeiras partículas a
ser desagregadas (Vieira et al. 1996).
Pode-se prevenir a erosão laminar através da manutenção da cobertura vegetal (prevenção da erosão
por salpico) e da maximização da infiltração da água. Esta consegue-se pela manutenção da
estrutura e teor em matéria orgânica (DPIWE 2005).
Erosão por Sulcos
Designa-se erosão por sulcos o processo de destacamento e transporte de partículas do solo por
acção de escoamento superficial concentrado. Dentro do sulco assume-se que o destacamento por
acção do impacto da gota não tem significado (Foster 1982). O destacamento das partículas através
do escoamento depende da erodibilidade dos sulcos, das características hidráulicas do escoamento
dentro dos sulcos e da carga de sedimentos em suspensão (Bagarello e Ferro 1999).
Os sulcos desenvolvem-se para onde é canalizado o escoamento, devido às variações topográficas,
às marcas no solo deixadas pelas operações culturais ou às irregularidades ocasionais que ocorrem à
superfície. Depois de formados, aumentam rapidamente com a concentração do escoamento, o qual
por sua vez, aumenta com o comprimento e o declive da encosta (Meyer 1975).
Assim que o escoamento superficial se inicia, a erosão por sulcos pode ser prevenida quer pela
redução da velocidade da corrente quer pelo aumento da compactação do solo, dificultando assim a
sua remoção. A redução da velocidade do escoamento pode ser alcançada, pelo aumento da
rugosidade do solo (ver ponto 2.3), pela diminuição do declive do talude e pelo uso de um sistema
de drenagem eficaz (DPIWE 2005).
Erosão por Ravinas
De acordo com Mitchell e Bubenzer (1980) as ravinas formam-se por agrupamentos e
desenvolvimento dos sulcos. Morgan (1986) por sua vez considera que o início da ravina é um
processo mais complexo.
As ravinas são canais fundos, com uma secção relativamente estreita, que na primeira fase de
formação tem a forma de V. À medida que a ravina se desenvolve, a sua secção pode ser moldada
por fenómenos de desgaste e deslizamento assumindo uma forma triangular, trapezoidal ou em U
(Bagarello e Ferro 1999).
Quando os solos são profundos e os diferentes horizontes são de material de consistência uniforme,
as ravinas desenvolvem-se em paredes mais ou menos verticais (Bertoni e Lombardi Neto 1985).
Quando são friáveis, as paredes estão sujeitas a frequentes desmoronamentos. Por sua vez, quando o
11
subsolo ou os horizontes subsuperficiais são mais resistentes que os horizontes superficiais, as
ravinas apresentam a forma de V (Vieira et al. 1996).
O início e crescimento das ravinas dependem de uma concentração de escoamento suficiente para
formar um canal definido, ficando o seu comprimento dependente da área de drenagem contributiva
(Schumm 1956).
O desenvolvimento da ravina nem sempre se deve a processos de erosão à superfície do solo.
Quando o escoamento subterrâneo se concentra numa rede de canais pode, numa situação de
precipitação intensa, induzir a quebra da superfície do solo, expondo a referida rede como ravina
(Bagarello e Ferro 1999).
Segundo Horton (1945), numa encosta encontram-se três zonas de erosão: a zona superior próxima
do topo, praticamente sem erosão; uma zona a meio da encosta, onde se acentua o escoamento
superficial, com grande erosão; e no final uma zona de erosão decrescente e com deposição de
sedimentos.
Segundo Schaeffner (1989) as principais consequências destes tipos de erosão são:
•
•
•
•
um atentado à estética dos taludes. Este aspecto poderá ser considerado como menor, mas
para o utente da via traduz-se como um impacte visual negativo;
uma redução da estabilidade dos taludes, pois desde que as ravinas atinjam uma certa
profundidade, podem desencadear grandes deslizamentos;
um assoreamento prematuro e frequentemente irremediável das linhas de água vizinhas e de
saneamento;
riscos de aluimento de terras que obrigam a posteriores tratamentos dos taludes, assim
como um incremento das dificuldades de utilização de materiais de tratamento dos mesmos.
Trata-se então de um fenómeno que, em certos casos, pode originar problemas de difícil resolução,
pelo que é conveniente estimar a priori a amplitude da erosão sobre o projecto, a fim de estabelecer
estratégias específicas.
A erosão ravinosa pode ser prevenida através da minimização das desmatações e da construção de
uma drenagem eficaz dos taludes. Assim que as ravinas estejam instaladas são de difícil controlo.
Na maior parte dos casos tem de se recorrer a uma combinação de técnicas de revestimento vegetal
(ver ponto 2.3) e de engenharia para controlar este tipo de erosão (DPIWE 2005).
2.1.2.1.1 Factores Responsáveis pela Erosão Hídrica
A chuva é um dos factores climáticos que apresenta maior importância quando se estuda a erosão
dos solos. As características da chuva que mais contribuem para a erosão são: a frequência, a
intensidade e a duração (Vieira et al. 1996).
12
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
A frequência é o número de chuvadas que ocorre em determinado tempo, isto é, o maior ou menor
espaço de tempo decorrido entre uma chuvada e outra (Vieira et al. 1996). Assim, se os intervalos
de tempo entre chuvadas for curto, existe elevado teor de humidade no solo, e caso se registe uma
nova chuvada nestas condições ocorrerá escoamento superficial. Se as chuvadas forem espaçadas, o
solo encontar-se-à seco e a probabilidade de ocorrer escoamento superficial é menor (Branca 1996).
A intensidade é a quantidade de chuva que cai em determinado intervalo de tempo (Vieira et al.
1996). Este factor é o elemento mais activo na remoção das partículas do solo (Morgan e Rickson
1996). O jacto de água, produzido após o impacto da gota de água, projecta as partículas em vários
centímetros no ar (Morgan 1990). Quanto maior a intensidade da chuvada maior será a sua
capacidade de separar as partículas do solo e consequentemente a sua erodibilidade, para igualdade
dos outros factores (Branca 1996).
A duração é o tempo de duração da chuvada (Viera et al. 1996). Se a intensidade da chuvada
determina fundamentalmente modificações à superfície do solo, o transporte de partículas, está
fundamentalmente dependente da duração do aguaceiro com determinada intensidade (Madeira
1990). A queda contínua de chuva pode provocar a compactação do solo e originar a formação de
uma crosta, que irá reduzir a capacidade de infiltração do solo (Morgan 1990). O escoamento será
tanto maior em quantidade, quanto maior for a duração da chuvada até atingir um volume estável,
para intensidade constante (Branca 1996).
O declive e a área do terreno são também factores físicos que influenciam a erosão hídrica do solo.
A erosão hídrica não constitui um problema das zonas planas, apenas em zonas onde a topografia
dos terrenos é ondulada, as perdas de solo começam a adquirir alguma importância. O tamanho e a
quantidade de material que a água pode arrastar ou transportar em suspensão depende da velocidade
com que esta escorre, a qual é resultante do comprimento e do grau de inclinação do terreno (Castro
1965).
Quanto maior for o declive maior é a velocidade com que a água escorre ao longo do talude,
diminuindo portanto, o seu tempo de infiltração. Por outro lado quanto maior o comprimento do
talude maior será o volume do escoamento e consequentemente a sua velocidade. Tanto o
comprimento como a forma de um talude influenciam o volume do escoamento, sendo no entanto
mais importante o comprimento (Ayres 1936).
As propriedades físicas do solo, nomeadamente a sua estrutura, textura e consequentemente a
porosidade (sobretudo a macroporosidade) condicionam a resistência do solo ao impacto das gotas
de água e a capacidade de infiltração da água (Gray 1982).
A estrutura do solo desempenha um papel importante de maior ou menor resistência à energia de
destruição das gotas de água. A estrutura grumosa é a que melhor defende o solo da erosão, já que
corresponde a uma agregação de maior estabilidade física. Em contrapartida a ausência de estrutura
facilita a erosão (Castro 1965).
Segundo Castro (1965) a textura do solo contribui para a erosão da seguinte forma:
13
•
•
Um solo arenoso, com grandes espaços porosos, durante uma chuvada pouco intensa,
absorve toda a água que recebe sem originar escoamento superficial e portanto sem sofrer
erosão. Por outro lado contém baixa proporção de partículas argilosas, que actuam ligando e
mantendo unidas as partículas mais grosseiras. Desta forma, qualquer corrente de água, ao
fluir sobre a sua superfície arrasta grandes quantidades de solo. Esta característica dos solos
arenosos também diminui a capacidade de retenção da água;
Num solo argiloso, com poros muito pequenos, durante uma chuvada, grande parte da água
não penetra no terreno ocorrendo elevada drenagem superficial. Em contrapartida é grande
a sua capacidade de retenção de água.
Os solos de textura intermédia são os que se apresentam mais vantajosos por, na sua constituição,
possuírem partículas de diferentes tamanhos e misturadas em tais proporções que minimizam os
inconvenientes dos extremos.
Outro factor com grande influência na erosão hídrica do solo é a vegetação. Toda a planta, desde a
mais pequena erva até à árvore mais corpulenta, defende o solo da acção prejudicial das chuvas.
Ayres (1936) resume a forma como as plantas defendem o solo da seguinte forma:
• dispersão directa, intercepção pelas folhas e evaporação das gotas de água da chuva, não
chegando desta forma ao solo;
• transpiração de grandes quantidades de água que passam dos estratos mais profundos ao ar;
• protecção directa contra o impacto das gotas de água da chuva;
• efeito sugador do sistema radicular sobre as partículas do solo;
• penetração das raízes através do perfil, as quais ao morrerem e se decomporem deixam
numerosas cavidades tubulares que aumentam a infiltração e melhoram o arejamento do
solo;
• melhoramento da estrutura do solo, maior teor de matéria orgânica e consequente aumento
da infiltração;
• aumento do atrito superficial e dispersão lateral do escoamento superficial da água,
reduzindo, desta forma, o seu volume e diminuindo a sua velocidade.
2.1.2.2 Erosão Eólica
A erosão eólica é um processo que consiste na ablação, transporte e redistribuição das partículas
móveis e finas do solo pela acção do vento. O vento exerce uma força sobre a superfície do solo,
transportando as partículas sob três formas: rolamento, saltação e suspensão. As partículas
removidas são depositadas noutros locais resultando uma acumulação à superfície das partículas
mais grosseiras (Branca 1996).
Os factores intervenientes na erosão eólica são: o clima (vento, precipitação, e temperatura do ar),
as características do solo, a cobertura vegetal, a topografia do terreno e a acção do homem (Gray
1982).
14
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
A força que o vento exerce sobre a superfície do solo depende da sua velocidade e das
irregularidades do terreno que fazem ascender as partículas a alturas em que a velocidade do vento é
nula. Neste princípio baseiam-se muitas das medidas de luta contra a erosão eólica, por exemplo,
procurar manter à superfície um conjunto de partículas mais grosseiras, capazes de absorver a força
do vento evitando a ocorrência de desprendimentos e transporte de partículas mais finas. Se o
terreno se apresenta nu e muito liso, a velocidade é nula numa altura compreendida entre 0.03 e
2.5mm (Castro 1965).
A pluviosidade determina as variações na humidade do solo. Quando a chuva é insuficiente para
dotar o solo da humidade necessária para aumentar a sua coesão, ou para que cresça uma vegetação
protectora, este fica exposto à acção do vento com fácil ablação de partículas. Quando a distribuição
das chuvas determina precipitações concentradas numa estação, e se durante a época seca sopram
ventos de grande intensidade, então pode ocorrer uma situação critica de erosão eólica (Branca
1996).
A temperatura do ar influencia o regime hídrico do solo e a sua cobertura vegetal. Se durante o
período seco as temperaturas do ar forem elevadas, os níveis de humidade do solo baixam
drasticamente o que aumenta a sua susceptibilidade à desagregação, piorando as condições para o
desenvolvimento das plantas.
Existe uma relação directa entre a estrutura e textura do solo e a erosão eólica. No caso das
partículas pesadas, estas apenas rolam impulsionadas por um choque de partículas de tamanho
intermédio. O vento eleva-as pouco e transporta-as a curtas distâncias. Por outro lado, se as
partículas forem leves podem ser transportadas a distâncias consideráveis, permanecendo em
suspensão por períodos de tempo mais prolongados (Alho 1984).
Segundo Castro (1965), a erosão eólica é um problema das zonas planas. No entanto este tipo de
erosão também pode ocorrer em superfícies onduladas, nomeadamente nas cotas superiores, pois as
partículas encontram-se mais expostas, enquanto nas zonas mais baixas estão abrigadas do vento.
2.1.3 Métodos de Quantificação e Predição da Erosão
Para estudar o fenómeno da erosão e estimar as perdas do solo utilizam-se dois métodos diferentes:
experimentação e modelação (Morgan 1990):
• Experimentação - baseia-se na recolha de material erodido em campos experimentais
(2.1.3.1.1) e/ou laboratórios (2.1.3.1.2) unidades experimentais (Hudson 1993)
• Modelação - métodos baseados em modelos matemáticos (ex: USLE, RUSLE) e
fisicamente baseados e outros (Hudson 1993)
2.1.3.1 Métodos Experimentais
A experimentação é talvez o método mais correcto para determinar a erosão do solo em taludes.
15
No entanto, as unidades experimentais só devem ser usadas:
1. quando se pretende fazer uma demonstração ou quando o objectivo é demonstrar factos já
conhecidos;
2. para fazer estudos comparativos, por exemplo para testar, demonstrar ou obter uma
indicação aproximada do efeito do escoamento ou uma simples comparação da erosão
numa situação com ou sem “mulch”, etc.
3. para obter dados para a construção/validação de um modelo ou equação de previsão do
escoamento ou perda de solo (Hudson 1993).
Os problemas associados às unidades de experimentação são muitos e variados:
1. São caras na instalação, na manutenção e nos custos operativos;
2. Requerem muita mão-de-obra de diferentes níveis de qualificação;
3. É necessário muita dedicação;
4. São necessárias instalações laboratoriais para manejamento das amostras;
5. Estas unidades têm todos os problemas e dificuldades de ensaios agronómicos, mas com a
agravante de se ter que recolher e quantificar a água e o solo, verificando-se por isso uma
grande margem para erros e falhas;
6. Existem igualmente restrições no que pode ser quantificado em unidades pequenas (Hudson
1993).
Segundo Hudson (1993) existem diversos tipos de unidades de experimentação:
1) Chuva natural ou simuladores de chuva
O método mais simples e barato é instalar a unidade e esperar que chova, mas a
imprevisibilidade da chuva pode tornar esta tarefa frustrante. O método alternativo consiste
em recorrer a simuladores de chuva que têm a vantagem de acelerar a obtenção de
resultados mas têm igualmente a desvantagem de serem caros e exigirem muita mão-deobra.
2) Unidades ligadas ou livres
As maiorias das unidades estão separadas para definir a área a partir da qual o escoamento e
o solo estão a ser colectados, mas existem alguns casos em que é apropriado usar unidades
livres como são exemplo os dispositivos de Gerlach (ver ponto 2.1.3.1.1). Existem vários
graus de sofisticação na construção destes dispositivos e recipientes mas, na maioria dos
casos, não se justificam soluções caras e complicadas, porque o que é exigido é um grande
número de repetições para superar as variações que resultam do facto de não haver
separadores a limitar ou dirigir o escoamento de cada talhão.
3) Tamanho das unidades
O tamanho das unidades deve estar relacionado com o objectivo do ensaio.
•
Micro unidades
Unidades de um ou dois metros quadrados. Podem ser apropriadas se o objectivo
for uma simples comparação de dois tratamentos onde o resultado do tratamento
não é susceptível de ser influenciado pela escala.
16
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
•
•
Unidades de pequena escala
Unidades com cerca de 100m2. São as mais usadas em ensaios de praticas culturais,
efeitos de cobertura, rotações e quaisquer outras práticas que possam ser
reproduzidas em pequenas unidades, da mesma forma como seriam numa escala de
campo e onde se espera que os resultados não sejam afectados pelo tamanho do
talhão.
Unidades de campo
Unidades com aproximadamente 1 ha. Permitem fazer tratamentos que não seriam
realisticamente aplicáveis a pequenos talhões.
2.1.3.1.1 Experimentação de Campo
Método de Gerlach
Talvez a forma mais expedita de obter valores de erosão do solo seja o Método de Gerlach (1980).
Consiste na colocação de caixas metálicas de 0,5m de comprimento por 0,1m de largura, lado a
lado, ao longo do talude. Cada caixa está ligada, através de um tubo, a um recipiente que recolhe a
material erodido.
A quantidade de solo recolhido no recipiente representa a erosão da área do talude correspondente à
área da caixa e do talhão.
Estações Experimentais
Existem outros métodos para medir a erosão do solo. Estes são utilizados em estações experimentais
onde é conhecido o comprimento, o declive e o tipo de solo (Silva 1999). As unidades
experimentais geralmente têm 22m de comprimento e estão individualizadas por separadores de
madeira ou metal, de forma a evitar o fluxo de água vindo de outras partes do talude.
Fig. 2.5 – Estações Experimentais (Gamito 2002)
Estes métodos, apesar de serem os mais credíveis para obter valores de erosão do solo, são mais
caros e mais complexos do que o método de Gerlach ou similares.
2.1.3.1.2 Experimentação Laboratorial
A experimentação pode igualmente ser conduzida em laboratórios. Neste ambiente controlado, as
condições de campo, podem ser simuladas e a erosão do solo estimada. Geralmente é utilizado um
simulador de chuva para simular a precipitação nas unidades experimentais.
17
No entanto, a reprodução exacta da realidade não é possível devido a problemas de escala. A erosão
do solo é uma consequência de vários fenómenos que ocorrem numa certa área. A diminuição de
escala destas áreas requer, por exemplo, que a precipitação possa ser reproduzida numa escala
equivalente. Contudo, isto é difícil de obter uma vez que o tamanho e a intensidade das gotas de
chuva não podem ser convertidas para escalas inferiores. Uma vez que a altura dos simuladores de
chuva não é suficiente (normalmente limitada pelo telhado do laboratório) para reproduzir a
intensidade da chuva, é necessário descarregar a água a pressões mais elevadas, o que resulta na
produção de gotas mais pequenas do que as que ocorrem na natureza (Morgan 1990).
Ambos os métodos quer de campo ou laboratório são bastante expeditos para determinar valores de
erosão do solo. No entanto, pode levar três a quatro anos até se poderem considerar fiáveis os
resultados obtidos e apenas são válidos para as áreas em estudo. A generalização para taludes com
diferentes características (solo e dimensões) seria, deste modo, desajustada.
2.1.3.2 Modelos
Quando valores quantificativos são atribuídos aos factores condicionantes da erosão e são
combinados numa equação matemática simples ou modelo, devidamente testado e validado, este
pode ser utilizado para prever a quantidade média de solo que se perde em diferentes regiões, tipos
de solo, declives e padrão de utilização do solo. Os modelos são, assim, importantes instrumentos
de ordenamento, que não só permitem estimar a taxa de erosão actual e verificar a gravidade do
problema, como permitem avaliar o efeito da variação de um ou mais factores e prever a
implementação de medidas de conservação.
2.1.3.2.1 Modelos Empíricos
USLE (Universal Soil Loss Equation)
A equação universal de perda do solo (USLE), deduzida por Wischmeier e colaboradores em 1957,
com base em dados experimentais obtidos nos EUA, é talvez o modelo mais utilizado para estimar
valores de erosão hídrica laminar e por sulcos (Santos 2002).
São vários os factores que influenciam as perdas de solo (Fig. 2.6), cada um constituindo uma
variável independente que pode ser reduzida a um número, de maneira a que o seu produto
represente a quantidade de solo perdido (Vieira et al. 1996).
18
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
A Erosão é Função da:
Erosividade
Chuva
Erodibilidade
Características Físicas
Técnicas de controle de
erosão
Maneio
Energia
A
=
R
x
K
x
SL
x
P
x
C
Fig. 2.6 – Factores que influenciam as perdas de solo (adaptado de Vieira et al. 1996)
A equação das perdas de solo exprime, assim, a acção dos principais factores que influenciam a
erosão pela chuva (Bertoni e Lombardi 1985). A USLE prevê o valor médio de perda do solo.
A USLE é representada pela seguinte expressão matemática:
A=RKLSCP
A - perda de solo estimada por unidade de área (t/ha/ano), calculada com base num produto de seis
factores principais:
R - factor de erosividade da precipitação, quantifica o efeito do impacto das gotas de chuva no solo
e a acção de transporte subsequente, iniciado com a escorrência superficial. É função do índice
erosivo de Wischemeier (EI30-índex), que corresponde à energia cinética total libertada vezes a
intensidade dos 30 minutos mais intensos de uma chuvada erosiva, que é uma precipitação com
altura total inferior a 13mm com espaçamento mínimo de 6 horas de outra ocorrência.
K - factor erodibilidade do solo, exprime a susceptibilidade do solo à erosão e é definido como a
perda de solo em ton/ha por unidade do índice de erosividade R. K é influenciado principalmente
pela sua textura (granulometria), estrutura, permeabilidade e teor de matéria orgânica. O cálculo do
seu valor pode ser auxiliado de várias formas, nomeadamente através da leitura de gráficos
designados nomógrafos.
L - factor de comprimento do talude; factor relativo usando como referência um talhão de 22.1m de
comprimento, do mesmo tipo de solo e com o mesmo declive.
S - factor de declive do talude; factor relativo usando como referência um declive de 9 % para o
mesmo tipo de solo e para o mesmo comprimento.
C - factor de cobertura e maneio do solo, define-se como a razão de perda de solo entre um terreno
sobre o qual está implantada uma cultura determinada, ao longo do seu ciclo vegetativo e sob
19
condições climáticas específicas e o terreno de referência, completamente lavrado e em situação de
pousio. Este factor procura ter em consideração a influência das diferentes fases dos trabalhos
agrícolas ou silvícolas assim como o desenvolvimento das plantas, na erodibilidade do solo.
P - factor de práticas de conservação do solo, define-se como a razão entre a erosão que ocorre sob
utilização de práticas específicas de conservação do solo e a que ocorre sob cultivo, no sentido do
maior declive (Mitchell e Bubenzer 1980). Estas práticas conservativas são normalmente a lavoura
segundo as curvas de nível, a armação do terreno em valas e cômoro e o terraceamento.
A tecnologia associada ao modelo não foi deixando de evoluir; vários modelos foram aparecendo e
entroncando nas bases do modelo inicial e a USLE tornou-se na mais importante ferramenta de
previsão da erosão e de planeamento da conservação do solo nos EUA e no Mundo (Antunes e
Coutinho 2002).
A investigação não deixou de aperfeiçoar o modelo existente e foi sendo necessário subdividir e
parametrizar os factores iniciais da USLE. Este desenvolvimento esteve na base da metodologia da
Equação Universal da Perda de Solo Revista (RUSLE) (Renard et al. 1997).
RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation)
A RUSLE é um modelo empírico de erosão concebido para prever a perda de solo média anual (A),
considerando dados de um conjunto de anos tão alargado quanto o possível, transportada por
escoamento a partir de áreas declivosas específicas com sistemas de culturas e operações culturais
bem definidas, em áreas de pastoreio e de mato. Esta equação também pode ser aplicada a áreas não
agrícolas, como locais de construção (Renard et al. 1995).
As modificações introduzidas pela RUSLE incidem sobre todos os factores. O factor R, da
erosividade da chuva, apresenta uma nova equação para o cálculo da energia cinética; o factor K, da
erodibilidade do solo, reflecte agora a variabilidade ao longo do ano; o factor LS, da topografia,
reflecte a relação da erosão entre sulcos e nos sulcos; o factor C, das culturas, é calculado como o
produto de factores que reflectem o uso prévio do solo, a cobertura superficial, a cobertura pela
cultura, a rugosidade da superfície e, em algumas áreas, a humidade do solo; o factor P, de práticas
conservativas, foi alterado de forma a considerar as lavouras segundo as curvas de nível (Sebastião
1995).
Renard et al. (1995) chamam a atenção para alguns aspectos da utilização da RUSLE:
•
As perdas de solo variam ao longo de uma encosta longa e uniforme. A perda de solo que
ocorre no topo da encosta é substancialmente menor que a média da perda de toda a encosta
e a que ocorre na base é consideravelmente maior. Estas perdas do solo acima da média
ocorrem, geralmente, no mesmo local ano após ano. Uma vez que a RUSLE calcula o valor
médio anual, é incapaz de prever os valores extremos que ocorram em tais locais.
•
Com uma selecção apropriada dos valores a atribuir aos factores da RUSLE pode-se
calcular a perda de solo média para um sistema de várias culturas num determinado ano de
rotação ou para uma determinada fase vegetativa da cultura nesse ano. De forma mais
particular, as relações que permitem o cálculo dos factores R e C foram determinadas tendo
20
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
•
em conta um valor médio, resultante da assumpção de que as flutuações dos valores destes
factores, ocorridas entre acontecimentos isolados, se esbatem para um período de tempo
longo. Não é de esperar muita precisão quando se utiliza a RUSLE para simular
acontecimentos específicos, porque os factores têm um carácter anual e se prestam ao
cálculo de perdas de solo médias, tendo em conta grandes períodos de tempo.
Todos os processos de cálculo estão concebidos para unidades americanas. A utilização do
modelo obriga à conversão prévia de todas as variáveis de entrada que se encontrem em
unidades do Sistema Internacional.
A RUSLE, como tentativa de reabilitação e renovação da metodologia da USLE, não correspondeu
a um verdadeiro avanço pois, mantendo-se a mesma linha conceptual, promoveu o ajustamento e
aperfeiçoamento dos procedimentos de cálculo da mesma base paramétrica, o que consiste numa
sub-factorização, passando dos sete iniciais para cerca de 115 parâmetros. (Antunes e Coutinho
2002).
2.1.3.2.2 Modelos fisicamente baseados
Com a evolução da investigação, surgiram e foram sendo desenvolvidos novos modelos de base
semi-empírica e fisicamente baseada, tal como o CREAMS, com componentes de erosão e
sedimentação. Em meados dos anos 80, foi iniciado também o desenvolvimento de uma nova
tecnologia de abordagem de erosão - o Projecto de Previsão da Erosão Hídrica - PPEH (Water
Erosion Prediction Project - WEPP), que teve o seu lançamento oficial em Agosto de 1995.
Na Europa tem vindo a ser desenvolvido um esforço de criação de um modelo fisicamente baseado,
o EUROSEM - de certo modo concorrencial do PPEH - apoiado num grupo alargado de
investigadores de diferentes origens e associado à base de desenvolvimento do “Sistéme
Hidrologique Européen - SHE”.
Recentemente, tem-se observado uma tentativa de articulação dos principais modelos de previsão da
erosão disponíveis, empíricos e fisicamente baseados, com o objectivo de tirar o máximo partido de
investigação e da experiência acumulada, que pretende interactuar num espaço alargado dos
diferentes modelos e das distintas escalas de intervenção “Modular Soil Erosion System” - MOSES
(Antunes e Coutinho 2002).
2.1.3.3 Modelo de cálculo de susceptibilidade de erosão em taludes
A forma de obter informações relativas à erosão do solo assinaladas nos pontos anteriores são
insatisfatórias devido principalmente ao facto de requererem informação que, na maioria dos casos,
é de difícil acesso (por exemplo valores de intensidades de precipitação) e não é frequentemente
utilizada pelos especialistas da bioengenharia. Desta forma um dos objectivos do SAD (Sistemas de
Apoio à Decisão) (ver ponto 2.3.3) é ser uma ferramenta simples, acessível e facilmente
compreensível por todos os utilizadores (Gamito e Hamilton 2001).
21
O modelo de cálculo de susceptibilidade de erosão (EPR) foi baseado na USLE ao invés de se
basear no modelo WEPP e EUROSEM, porque os factores KLS da USLE que reflectem
características do talude que condicionam a erosão do solo se obtêm com relativa facilidade, ao
contrário dos parâmetros utilizados nos outros modelos.
Usando apenas os índices KLS, o modelo EPR não calcula a quantidade de solo perdido mas apenas
um valor potencial, uma vez que os factores RCP da USLE não são tomados em consideração.
A regressão que representa o índice de erosividade (R) deve ser determinada para todas as regiões
onde a intensidade de precipitação é diferente, o que ainda não foi feito para o território nacional,
para além disso o R é obtido através da monitorização dos valores médios da intensidade anual da
precipitação o que no caso português é de difícil acesso. De facto, em Portugal os valores de
intensidade de precipitação são sempre mais baixos ou mais altos que os valores médios anuais de
intensidade de precipitação, o que significa que esses valores na realidade nunca se verificam
(Tomás 1997). Adicionalmente, a regressão usada na USLE para calcular o índice R para Portugal
pode sobre-estimar a erosão em cerca de 10 vezes (Tomás e Coutinho 1994). Existem outros
estudos que sugerem uma sobre-estimativa mais baixa, de cerca de 3 vezes, no entanto estes não
reportam ao nosso território. Consequentemente, devido à dificuldade de calcular este factor em
Portugal, a aplicabilidade da USLE e da RUSLE neste contexto fica comprometida.
Enquanto que o factor R da USLE não é usado, pelos motivos acabados de referir, para os factores
C (efeito da vegetação na erosão do solo) e P (efeito das medidas de conservação na erosão do solo)
assumem-se os mais altos valores possíveis porque as técnicas de biotecnologia são geralmente
utilizadas em taludes sem cobertura vegetal (C=1) e sem medidas de conservação (P=1).
Consequentemente estes dois factores deixam de ter influência nos resultados. Para se obter o valor
exacto da erosão, deve ser considerado, o factor R, sempre que seja possível a sua determinação.
Apesar de ser uma adaptação da USLE, o modelo EPR utiliza expressões diferentes para calcular o
K. Silva (1999) após ter conduzido ensaios em estações experimentais determinou as expressões de
cálculo do K para o caso dos solos portugueses. Como as expressões que reflectem a influência do
talude na erosão são independentes das características do solo, os factores LS do EPR são
calculados utilizando as mesmas equações propostas por Wischmeier e Smith (1978).
22
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
USLE
factores KLS
Experimentação de
Campo para
determinar o factor
K Português (Silva,
1999)
Factores LS de
acordo com
Wischmeier & Smith
(1978)
Adapatação da
Metodologia à Realidade
Portuguesa
Classes LS para os
taludes Portugueses
(Morgan, 1990;
Silva, 2001)
Classes K de acordo
com a análise dos
horizontes de todos
os solos Portugueses
Modelo
EPR
Fig. 2.7 - Metodologia do Modelo EPR (Erosion Potential Risck Model)
O que diferencia este modelo dos anteriores é a introdução de classes de risco potencial de erosão.
As classes de risco resultam, no caso do factor K, da análise de todos os solos portugueses, no caso
dos factores LS, das considerações de Morgan (1990) e Silva (2002), do valor máximo de erosão
aceitável e da influência dos factores LS na perda total de solo.
Para facilitar a associação entre o risco de erosão e a aptidão das técnicas de biotecnologia o modelo
EPR apresenta três classes de risco: alto, médio e baixo. A razão para estabelecer três classes de
risco de erosão deriva da possibilidade de agrupar as técnicas de biotecnologia em três categorias de
acordo com a sua capacidade de minimizar a erosão. Gamito (2000) refere que, como este processo
de dedução é responsável pela introdução de alguma inexactidão, a existência de mais do que três
categorias diminuía a sua credibilidade.
23
2.2 O PAPEL DA VEGETAÇÃO NA ESTABILIZAÇÃO DE TALUDES
O revestimento vegetal dos taludes melhora a sua integração paisagística e diminui o impacte
ambiental associado à abertura de escavações ou à construção de aterros.
A vegetação afecta a estabilidade superficial do solo e também o movimento de massas de forma
importante e significativa (Menashe 2001).
Os efeitos estabilizadores ou os benefícios protectores conferidos pela vegetação dependem do tipo
de vegetação e do tipo de processo de degradação que ocorre no talude. Por exemplo, no caso da
estabilização em relação ao movimento de massas, os efeitos protectores da vegetação lenhosa vão
desde o reforço e retenção mecânicos, conferidos pelas raízes e caules, até à modificação da
hidrologia do talude, como resultado da extracção de água do solo via evapotranspiração (Menashe
2001).
A combinação de técnicas de reforço do solo de taludes com sistemas de bioengenharia de solos
oferece, tipicamente, as seguintes vantagens:
•
Estabilização imediata do talude e controlo da erosão
•
Redução dos custos de manutenção
•
Modificação do regime hídrico do solo usando sistemas de drenagem e/ou socalcos
•
Aumento de habitats de vida selvagem e da diversidade ecológica
•
Aumento da qualidade estética e beleza cénica através da revegetação e naturalização do
talude (Sotir el al. 1998)
As medidas de engenharia deterioram-se ao longo do tempo, tornando-se progressivamente menos
efectivas ou falhando rotundamente. Se a vegetação não é incorporada nas medidas de engenharia,
os problemas de estabilização podem tornar-se recorrentes a longo prazo (Menashe 2001).
O recurso a soluções bioestruturais para resolução de problemas de erosão e de estabilização de
taludes é tendencialmente mais económico, efectivo e adaptável a longo prazo do que a aplicação de
soluções puramente estruturais. A revegetação e as medidas biotécnicas podem ser usadas em
conjunto com biotêxteis e estruturas de engenharia sempre que apropriado (Menashe 2001).
Os métodos mais eficazes no controlo da erosão têm provado ser aqueles que melhor reproduzem as
condições que se encontram nos taludes naturais. Métodos de controlo mecânicos ou artificiais,
apesar de serem algumas vezes de uma efectividade imediata, deterioram-se com o tempo e
revelam-se muito mais ineficazes a longo prazo que aqueles que empregam os processos de
regeneração da vegetação natural (Menashe 2001).
2.2.1 O Papel Funcional da Vegetação
Os mecanismos pelos quais a vegetação influencia a estabilidade de um talude podem ser
classificados como sendo de natureza hidrológica e mecânica. Os factores mecânicos são relativos
24
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
às interacções físicas da folhagem e/ou do sistema radicular das plantas com o talude. Os factores
hidrológicos são aqueles que se relacionam com o ciclo hidrológico quando a vegetação está
presente (Greenway 1987). A figura 2.8 ilustra os mecanismos hidrológicos e mecânicos que
influenciam a estabilidade dos taludes.
Legenda:
Chuva
Vento
MECANISMOS HIDROLÓGICOS
1
8
1-Intercepção
4
2-Infiltração
3-Diminuição da velocidade de
4
2
1
escoamento
4-Evapotranspiração
3
MECANISMOS MECÂNICOS
6
5-Reforço dado pelas raízes
5
7
6-Efeito de arco criado pelas raízes
7-Sobrecarga
8-Efeito de barreira contra o vento
Fig. 2.8 - Efeito da vegetação na estabilidade de um talude (adaptado de Greenway 1987)
Os efeitos funcionais da vegetação, que podem ser benéficos ou adversos para a estabilização de
taludes, foram exaustivamente estudados por Coppin e Richards (1990). Nos parágrafos seguintes
faz-se uma descrição desses efeitos, geralmente associados à folhagem in situ ou depositada na
superfície dos maciços, às raízes e ao tamanho da vegetação, procurando-se em cada caso valorar a
sua acção.
Quando a folhagem da vegetação intersecta os pingos da chuva, no seu trajecto para o solo, pode ter
como consequência alguns dos seguintes efeitos:
•
Perda por absorção e evaporação, o que é benéfico pois reduz a quantidade de água
disponível para infiltração;
•
Redução da energia cinética das gotas e consequentemente da sua erosividade, o que
constitui também um efeito benéfico;
•
Aumento do tamanho das gotas que, pode contrapor-se ao efeito anterior, sendo localmente
desfavorável.
Por outro lado, a folhagem que cobre a superfície dos maciços afecta o fluxo da água superficial ao
favorecer:
•
Um aumento do volume de água para infiltração, o que é, em princípio, desfavorável para a
estabilidade;
•
Uma maior rugosidade superficial com a consequente redução favorável da velocidade do
fluxo de água e ar;
25
•
O arrastamento e concentração de detritos, o que constitui um efeito adverso já que conduz
à concentração do fluxo e ao aumento da velocidade da água.
Ainda no que respeita à folhagem depositada sobre os terrenos, ela tem efeitos mecânicos benéficos
pois protege a superfície dos impactos devido ao tráfego e amortece a velocidade do vento,
constituindo assim uma protecção contra a erosão eólica.
Por sua vez as raízes penetram no perfil do solo acarretando quer um efeito desfavorável, que
consiste na abertura de fissuras que incrementam a infiltração da água, quer um efeito favorável,
dado que absorvem a humidade e, consequentemente, conduzem à diminuição do teor em água dos
maciços terrosos.
Do ponto de vista mecânico, os efeitos das raízes são genericamente benéficos, consistindo em:
•
união superficial das partículas, resultando em restrições dos movimentos, redução da
erosão e, naturalmente, incremento da resistência ao corte;
•
penetração nos níveis profundos dos maciços, conduzindo à amarração dos níveis
superiores aos inferiores e ao suporte dos níveis superiores através de reforço e efeito de
arco. As raízes de algumas espécies de árvores desenvolvem-se de tal forma que acabam
por constituir verdadeiros “cilindros de raízes” ancorados em profundidade (Fig. 2.9). Estes
funcionam como estacas passivas contribuindo com um efeito estabilizador do solo
superficial situado a montante dessas árvores. Para espaçamentos não muito elevados pode
desenvolver-se um fenómeno de efeito de arco, entre as árvores, do qual resulta a
transferência de tensões do solo deslizante para as raízes (Melo 1993).
Substrato
Cilindros verticais
de raízes de árvores
ancoradas no substrato
Fig. 2.9 – Efeito de arco no solo provocado por raízes de árvores (adaptado de Greenway 1987)
Os diversos factores que caracterizam a vegetação, ou seja, a sua altura e o seu peso, a forma,
comprimento, densidade e resistência das raízes, entre outros, condicionam de forma distinta os
diversos efeitos hidrológicos, hidráulicos e mecânicos associados à sua existência. O quadro 2.4 dá
indicações, quanto às características da vegetação, que determinam a importância de cada um dos
efeitos que esta possa ter.
26
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
Quadro 2.4 - Característica da vegetação condicionante dos diversos efeitos
(adaptado de Coppin e Richards 1990)
Características condicionantes
Efeitos
S
Intercepção da chuva
Fluxo superficial
Arraste superficial
Infiltração
X
X
No fluxo de ar
(vento)
Partículas sem suspensão
Desvios do fluxo
Arraste superficial
Protecção contra ruído
Na
água
subterrânea
Evapotranspiração
Teor em água do solo
Drenagem interna
Nas
características
do maciço
Erosão
Transporte
Isolamento
Filtro
Resistência própria
No fluxo de água
superficial
H
F1
F2
X
X
X
X
F3
F4
X
X
X
Legenda:
S-% de cobertura superficial
H-Altura
P-Peso
F1-Forma e comprimento da folhagem
F2-Densidade da folhagem
F3-Robustez da folhagem
R2
R3
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
C
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Rede superficial
Reforço das raízes
Ancoragem
Contraforte
Cunha de raízes
R1
X
Sobrecarga
Mecânicos
P
X
X
X
X
X
X
X
F4-Flexibilidade da folhagem
R1-Profundidade das raízes
R2-Densidade das raízes
R3-Resistência das raízes
C-Ciclo do crescimento anual
2.2.2 Contribuição da Vegetação para a Segurança de Taludes Rodoviários
As plantações, nos terrenos marginais às estradas, podem servir de guia visual ajudando a controlar
o excesso de velocidade e ter um papel de balizagem e sinalização viva melhorando a condução
óptica (identificação à distância do desenvolvimento do traçado), entre outros aspectos que se
encontram assinalados no quadro 2.5.
27
Quadro 2.5 - Importância do revestimento vegetal em vias públicas
(adaptado de Festas 1984; AIPCR 1964)
Vantagens do Revestimento
vegetal
Qualidades Exigidas às espécies
Vegetais
Observações
a) Condução óptica
Sinalização:
forma definida, de preferência tronco
claro e folhas persistentes
Em grandes espaços, as plantações
complementares são necessárias para
se obter uma boa condução óptica.
b) Protecção contra o
encandeamento
Efeito de filtro e de sombra:
boa capacidade de rebentação e
ramificação
densa;
folhas
persistentes
As plantações quando estabelecidas
como separadores de vias independentes, previnem o encandeamento,
durante o dia pelo sol e à noite pelos
faróis.
c) Protecção contra o vento
Abrigos dos ventos (igual a b))
Efeito de cortina, permitindo a
diminuição da velocidade do vento.
d) Protecção em caso de
acidente
Elasticidade:
Propriedades elásticas; espécies
folhosas
com
facilidade
de
rebentação
As plantações quando colocadas à
beira de precipícios podem atenuar as
consequências dos acidentes por
despiste, nomeadamente se entre
estes e a faixa de rodagem existirem
arbustos que amorteçam a queda.
Estabilização:
Sistema radicular denso, desenvolvimento rápido do sistema radicular; qualidade pioneira; espécies
de fácil rebentação
O revestimento vegetal permite
controlar os efeitos provocados pela
erosão, evitando o deslizamento de
terras para a via.
a) Protecção contra a poluição
rodoviária
Filtro:
Semelhante a 1b), 1c) e 3b)
resistência aos diferentes componentes das emissões gasosas
A vegetação permite a protecção
contra poeiras, a diminuição do ruído
da circulação e controlo dos níveis de
poluição provocados pelas emissões
gasosas dos carros.
b) Demarcação e faixagem da
estrada
Orla:
Crescimento denso e formação de
cortina espessa
À noite e durante períodos de
nevoeiro, ajudam a sinalizar a
direcção e a largura da estrada,
advertindo os condutores para
possíveis perigos.
1) Circulação
2) Construção
a) Consolidação de taludes
3) Segurança envolvente
Estudos realizados pela AIPCR (1964) avaliaram os inconvenientes das plantações em vias públicas
e o meio de os minimizar. Os parágrafos que se seguem referem algumas das conclusões obtidas.
28
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
As plantações desempenham um papel importante na diminuição da monotonia e fadiga do
condutor. Quando se verifica um excesso de regularidade e densidade de plantações o efeito é
contrário. Portanto, deve efectuar-se um cuidadoso plano de plantação tendo em conta todas as
funções que estas vão desempenhar.
As plantações muito próximas da via podem agravar as consequências dos acidentes de veículos
que saem da estrada. Para reduzir a probabilidade de choques de veículos contra as árvores estas
devem ser recuadas em relação à plataforma, também se deve evitar o emprego de árvores ou
arbustos que possam impedir ou diminuir a visibilidade do condutor.
As plantações nem sempre asseguram eficazmente a consolidação dos taludes, pondo em risco a
segurança dos utentes da via. Portanto, existe um conjunto de procedimentos a seguir:
• Sempre que as plantações, por si só, não consigam actuar eficazmente, deve utilizar-se um
método combinado de material “vivo” e material “inerte”;
• Deve ser efectuada, o mais cedo possível, uma sementeira à base de espécies pioneiras de
forma a evitar a erosão superficial;
• Deve efectuar-se uma escolha criteriosa das espécies vegetais a instalar de forma a
garantir uma boa cobertura do solo.
2.2.3 Critérios para a Selecção da Vegetação
A escolha das espécies herbáceas pioneiras, arbustivas e arbóreas deve, segundo Schiechtl (1980),
basear-se em dois critérios:
Critério fitossociológico - de acordo com este critério deve efectuar-se uma listagem das espécies
características do local onde se pretende fazer o novo revestimento vegetal. Após o levantamento,
determina-se quais as espécies primárias e as suas sucessoras, com vista à correcção de um tipo de
vegetação próxima da climácica.
Critério ecológico - de acordo com este critério deve efectuar-se um levantamento das condições
edafo-climáticas do local onde se pretende fazer o novo revestimento vegetal. Embora, os solos que
têm de ser artificialmente revestidos não sejam considerados como solos do ponto de vista
pedológico, é igualmente necessário fazer uma análise das características físicas e químicas do solo.
Após esta análise determina-se quais as espécies que se adaptam melhor às condições do local.
Cada associação vegetal forma com o seu sítio uma relação dinâmica evolutiva extremamente
intensa que conduz à evolução no sentido da formação de um ecossistema climácico estável e de
elevada resistência. Quando se realiza a escolha de uma combinação de espécies pretende-se que
esta assegure as diversas funções a que se destinam. Existe um conjunto de propriedades, inerentes
a cada espécie, que devem ser encontradas e combinadas com base na vegetação correspondente às
condições locais, de modo a que essas funções sejam asseguradas (Fernandes 1987).
29
Duthwiler (1967) apresenta um conjunto de propriedades que as associações vegetais devem possuir
de modo a garantir a consolidação de encostas:
1 - Estágio inicial de pré-consolidação:
•
Boa propagação por semente e boa capacidade germinativa em solo nu ou em solo
orgânico.
•
Capacidade regenerativa após eventual cobertura, boa capacidade das raízes de perfurarem
o solo e se espalharem.
•
Boa capacidade de formação de raízes adventícias em estacas ou ramos.
•
Fraca susceptibilidade à seca ou ao excesso de água.
2 - Estádio inicial de colonização (herbáceas pioneiras):
•
Manutenção da capacidade germinativa por longo tempo.
•
Bom enraizamento lateral e profundo extensivo ou bom enraizamento denso.
•
Bom desenvolvimento de raízes mergulhantes ancorantes bem consolidadas no solo.
•
Boa capacidade de cobertura do solo pelo restolho.
•
Elevada produção de folhagem facilmente decomponível, capacidade de enriquecimento do
solo em azoto (simbiontes radiculares), boa capacidade de formação de húmus.
3 - Estádio arbustivo (estabilização da associação pioneira):
•
Boa capacidade de uso temporão da água.
•
Boa resistência à seca.
•
Boa capacidade de crescimento em povoamentos densos.
•
Boa capacidade de resistência a variações intensas de biomassa.
2.2.4 Legislação Vigente para a Arborização de Taludes Rodoviários
Em Portugal a legislação de arborização remete-se ao ano de 1961 encontrando-se presente no
Decreto de Lei nº2110, de 19 de Agosto (secção 4ª). O presente Decreto-Lei pretende delegar às
câmaras municipais de cada concelho a competência de promover e conservar a arborização das
respectivas vias públicas, considerando-se como tal a arborização propriamente dita e o restante
revestimento vegetal das suas margens, taludes e terrenos sobrantes.
Na concepção e execução dos trabalhos de arborização das vias municipais, devem ser consideradas
todas as funções que a arborização pode desempenhar, especialmente as de salubridade, agrado e
conforto para os viajantes, de conservação dos pavimentos e consolidação das margens e taludes,
bem como as de segurança ou facilidade do trânsito consoante as condições topográficas ou
atmosféricas.
O Artigo 35 do referido Decreto de Lei apresenta uma sistematização dos trabalhos a realizar, os
quais devem consistir em:
30
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
1. Plantação de espécies arbóreas apropriadas, o menos possível susceptíveis de prejudicar os
prédios contíguos, convenientemente espaçadas e dispostas com a possível regularidade na
zona da via municipal, tanto nos taludes como ao longo da via;
2. Plantação de árvores dispersas, isoladamente ou em pequenos grupos, para fins de ornamento
ou para, mediante o emprego das espécies de porte e características apropriadas, se
referenciarem pontes, cruzamentos ou outros locais que seja conveniente destacar;
3. Plantação de árvores em taludes, terrenos sobrantes ou marginais, de forma a constituírem-se
pequenos maciços ou pequenos bosques;
4. Plantação de espécies arbustivas ornamentais, isoladas ou em grupos, nas banquetas,
inclusive entre as árvores de alinhamento ou nos taludes;
5. Plantação de espécies trepadoras e afins para revestimento e embelezamento de muros,
gradeamentos, taludes ou outras vedações;
6. Plantação de sebes vivas, talhadas ou não, para melhor enquadramento ou balizagem, no
exterior das curvas;
7. Plantação ou sementeira de espécies diversas para revestimento ou fixação de taludes ou
arribas.
Pelo Decreto n.º 467/72, de 22 de Novembro, foi outorgada à Brisa-Auto-estradas de Portugal S. A.
R. L., a concessão da construção, conservação e exploração de auto-estradas, nos termos das bases
anexas àquele decreto. No projecto de concessão a BRISA fica responsável pela arborização das
auto-estradas em toda a sua extensão, considerando-se como tal a arborização propriamente dita e
demais revestimento florístico das suas margens, separador, taludes e áreas de serviço.
Todos os lanços de auto-estrada são objecto de um projecto de integração paisagística que tem por
objectivo atenuar alterações que as obras possam provocar no meio ambiente. No projecto
paisagístico opta-se pela reconstituição e reforço de vegetação autóctone nos corredores ecológicos
identificados, para ser estabelecido um "continuum naturale" que encaminhe a fauna existente para
estas áreas (BRISA 2002).
A introdução de espécies não indígenas pode originar situações de predação ou competição com
espécies nativas, a transmissão de agentes patogénicos ou de parasitas e afectar seriamente a
diversidade biológica, as actividades económicas ou a saúde pública, com prejuízos irreversíveis e
de difícil contabilização. Acresce que, quando necessário, o controlo ou a erradicação de uma
espécie introduzida que se tornou invasora, é especialmente complexa e onerosa.
Nesse sentido, pelo Decreto-Lei nº 565/99, de 21 de Dezembro, interdita-se genericamente a
introdução intencional de espécies não indígenas na Natureza, visando-se assim promover também
o recurso a espécies autóctones aptas para os mesmos fins.
Esta regulamentação vem atender às obrigações internacionalmente assumidas por Portugal, ao
aprovar, para ratificação, através do Decreto n.º 95/81, de 23 de Julho, a Convenção de Berna,
pelo Decreto n.º 103/80, de 11 de Outubro, a Convenção de Bona, e pelo Decreto n.º 21/93, de 21
de Junho, a Convenção da Biodiversidade, que preconizam a adopção de medidas que condicionem
as introduções intencionais e evitem as introduções acidentais, bem como o controlo ou a
31
erradicação das espécies já introduzidas. Também a Lei de Bases do Ambiente, Lei n.º 11/87, de 7
de Abril, no seu artigo 15.º, n.º 6, preconiza a elaboração de legislação adequada à introdução de
exemplares exóticos da flora e, no seu artigo 16.º, n.º 3, a adopção de medidas de controlo efectivo,
severamente restritivas, no âmbito da introdução de qualquer espécie animal selvagem, aquática ou
terrestre.
Do referido Decreto-Lei constam listagens das espécies não indígenas invasoras, das espécies não
indígenas que comportam risco ecológico e das espécies não indígenas com interesse para
arborização. As listagens encontram-se remetidas para anexo deste trabalho estando organizadas da
seguinte forma:
• Anexo I – inclui as espécies da flora não indígenas, classificadas como espécies invasoras.
• Anexo II – inclui as espécies não indígenas com interesse para a arborização.
• Anexo III – inclui as espécies da flora não indígenas que comportam risco ecológico
conhecido.
2.2.5 Legislação Vigente para Cortes e Desramações de Árvores e Arbustos ao Longo
das Estradas Nacionais
De acordo com as disposições legais vigentes sobre a protecção dos arvoredos em geral e muito
especialmente sobre a defesa da arborização do domínio rodoviário nacional, o corte de árvores das
estradas nacionais terá de reduzir-se ao mínimo indispensável, só devendo, em regra, ser abatidas
depois de terem atingido o termo da sua longevidade, isto é, quando comecem a secar ou definhar
apresentando nítidos sintomas de decrepitude (JAE 1977).
Fora das condições referidas, o corte de arvoredo rodoviário nacional só deverá ser considerado por
imposição de ordem técnica ou outro motivo imperioso, como perigo para as construções ou para a
circulação, mas sempre sem sacrifício inútil da arborização existente (JAE 1977). As regras de
actuação sobre a arborização existente nas vias encontram-se assinaladas no Quadro 2.6.
Embora não se encontre regulamentado no quadro que se segue, quando se trata de suprimir
árvores, tais com eucaliptos, castanheiros, carvalhos, vidoeiros, ulmeiros, amieiros, choupos, que
possuam faculdade de rebentação de “toiça” e se encontrem em taludes, banquetes ou terrenos
sobrantes, suficientemente afastados da plataforma da estrada e seja conveniente ou aconselhável
aproveitar tal faculdade económica, deverá pôr-se de lado o arranque, que poderia até prejudicar a
segurança das terras, e efectuar-se o corte em épocas apropriadas, de forma a conseguir-se aquele
aproveitamento (JAE 1995).
32
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
Despacho, aprovado pelo secretário de estado das obras públicas, sobre corte e/ou
desramações de árvores e arbustos ao longo das estradas nacionais de 6/11/76 e de 13/1/77,
baseado na Circulaire nº 72/144 du 30 août emitida pelo Ministério dos Transportes Francês
Legislação
Quadro 2.6 - Regras de actuação sobre a arborização existente nas estradas nacionais
Regras de actuação
Abate de
motivos
rodoviárias
árvores por
de
obras
Poda ou desramações de
árvores por motivo de
prejuízos para o trânsito ou
prédios confinantes
Observações
•
•
reduzir ao mínimo o sacrifício da arborização existente
preveligiar o alargamento assimétrico da via
•
evitar decotes, mutilações, desramações profundas e
podas intensivas
efectuar apenas o corte de ramos secos ou apodrecidos e
a supressão ou encurtamento de ramos demasiado
baixos
caso seja inevitável deve proceder-se à remoção das
árvores (Artº138 do D.L nº2037 de 19/6/49)
eliminar árvores que estão radicadas no interior da
curva e cujas raízes provocam saliências sensíveis junto
da faixa de rodagem
eliminar árvores que embora façam parte de
alinhamentos de arvoredo dispostos na berma, se
afastem de modo a perigar a circulação
eliminar árvores que estando situadas a menos de 1,5m
da faixa de rodagem, façam parte de itinerários com
tráfego médio diário > 2000 veículos
remover o arvoredo que invada a faixa de rodagem
prejudicando a circulação de veículos de cargas com
altura máxima regulamentar
remover árvores e arbustos que prejudiquem a
visibilidade do trânsito ou encubram placas de
sinalização
os proprietários são obrigados a cortar as árvores que
ameacem ruína e desabamento sobre a zona da estrada
(Artº 5 do D.L nº 13/71)
integração de árvores, que se situem em propriedades
confinantes, no domínio rodoviário (D.L nº 28468 de
15/2/38)
•
•
•
Abate
por
excessiva
proximidade da faixa de
rodagem
•
•
Remoção por motivo da
circulação de veículos de
cargas
•
Remoções para melhoria
da visibilidade do trânsito
•
Remoção e/ou desramação
de arvoredo de prédios
confinantes
•
Casos
que
justificam
medidas excepcionais
•
2.3 TÉCNICAS DE REVESTIMENTO VEGETAL
Uma das fases mais críticas da construção de estradas está relacionada com a exposição do solo às
condições climatéricas, após a realização de escavações e aterros (Caraco 2000). Contudo, os
problemas de erosão nos taludes poderão continuar, após o termo da construção, se não forem
tomadas medidas preventivas apropriadas, como sejam os métodos de protecção permanentes, ou se
os procedimentos adoptados não forem totalmente efectivos ou mantidos apropriadamente. Mesmo
nos casos em que a intensidade dos fenómenos erosivos é baixa, estes efeitos são permanentes,
dando origem deste modo a processos cumulativos (AIPCR 1991).
A erosão remove o solo fértil composto por nutrientes e matéria orgânica, reduzindo deste modo a
capacidade de estabelecimento e de desenvolvimento de plantas. Pelo facto do revestimento vegetal
proteger o solo dos impactos nocivos da precipitação e do vento, a diminuição do crescimento das
espécies vegetais e a consequente redução da cobertura vegetal, provoca a perpetuação e
agravamento da erosão, levando à infertilidade do solo. Neste contexto, a utilização de técnicas de
33
bioengenharia através da criação de condições favoráveis ao restabelecimento de vegetação, pode
ser uma valiosa contribuição para o controlo dos fenómenos erosivos.
As técnicas de bioengenharia, surgiram pela primeira vez na década de 50 e baseiam-se nas funções
estruturais do material vegetal vivo, tanto para controlo da erosão simples através de sementeira de
herbáceas, como para estabilização de taludes mais complexa como de plantação de arbustos de
médio e grande porte (Schiechtl 1980). Estas técnicas podem ser aplicadas para regenerar taludes
inclinados, para tratar zonas com problemas de infiltrações ou para controlar a erosão superficial
(Gray e Leiser 1982). Podem ainda ser usadas em construções que permitem o reforço do solo,
como é o caso das paredes de retenção de solo constituídas por material vegetal (“wattle fences”)
(Polster 2003).
Contudo, segundo Coppin e Richards (1990), a bioengenharia do solo inclui apenas a utilização da
vegetação e de outros materiais biológicos, enquanto que o controlo da erosão e estabilização do
solo que incorpore materiais inertes como rochas, pedras, madeiras se intitula biotecnologia.
A utilização de materiais de cobertura do solo, como sejam os “mulch”, mantas ou geotêxteis, como
protectoras da superfície do solo enquanto se verifica o processo de estabilização da vegetação, é
também considerada uma extensão dos métodos de biotecnologia (Ramsay 2001).
As medidas de protecção biológica contra a erosão consistem em assegurar a formação de uma
cobertura vegetal o mais abrangente possível na superfície do solo (AIPCR 1991). Em relação à
aplicação apenas de “mulch” e mantas, a cobertura vegetal, apesar de poder atingir taxas de erosão
semelhantes, constitui, provavelmente, o método de controlo de erosão mais eficiente. Lee and
Skogergbee (1985) verificaram que a quantidade de sólidos suspensos na água de escorrimento
diminuiu 99% quando a biomassa aumenta de 0 para 2,8Kg/ha (Caraco 2000).
Todavia, o estabelecimento de vegetação representa um desafio, uma vez que os requisitos variam
consideravelmente de local para local, sendo fundamental a escolha das espécies certas e a criação
de condições adequadas para o desenvolvimento das plantas (Caraco 2000).
As técnicas relacionadas com a estabilização através de revestimento vegetal apresentam, segundo
Fernandes (1987), inúmeras vantagens relativamente às técnicas de Engenharia Clássica
tradicionais, entre as quais se destacam o facto de serem técnicas biológica e ecologicamente activas
e de exercerem a sua função protectora dum modo elástico, através da absorção dos elementos e
acções agressivas e da diminuição ou anulação da sua intensidade. Por outro lado, não são afectadas
por processos de degradação, proporcionando pelo contrário uma estabilização crescente,
favorecendo a capacidade regenerativa intrínseca e originando ainda uma valorização estética e
paisagística, uma vez que permitem o enquadramento da construção na paisagem natural.
Estas técnicas utilizam plantas nativas, estacas e rochas provenientes do local e por isso bem
adaptadas às condições edafo-climáticas da região e são responsáveis também pelo favorecimento
da fauna selvagem e o melhoramento da qualidade da água, pelo estabelecimento de barreiras
34
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
biológicas, pela filtração da poluição e pelo impedimento de ocorrência de fenómenos de lixiviação
de nutrientes (Franti 1996; Grillmayer 1995).
As principais desvantagens destas técnicas estão relacionadas com o facto de exigirem uma
aplicação adaptada e dependente das características do sítio, da sua utilização só se poder efectuar
em determinadas alturas do ano, de apenas atingirem a eficiência plena após um certo intervalo de
tempo (Fernandes 1987) e de serem bastante exigentes em termos de mão-de-obra (Gamito 2002).
2.3.1 Características Bio-físicas
O desenvolvimento e implementação de programas de regeneração de qualquer área com o
objectivo de alcançar uma estabilidade ecológica permanente requer um planeamento cuidadoso e
uma abordagem apropriada e aplicada caso a caso (Fryar et al. 2002).
O estudo das características biofísicas, nomeadamente o solo, a topografia, a hidrologia, o clima e a
vegetação da zona em causa torna-se indispensável para se obter uma cobertura do solo satisfatória,
sendo para tal necessário seleccionar a técnica e a mistura de sementes mais adequadas.
Em relação às condições do solo é necessário considerar os seguintes aspectos:
−
Identificação e classificação do tipo de solo;
−
Tamanho da espessura da camada superficial, que deve ser suficiente para permitir o
estabelecimento do tipo de vegetação desejada;
−
Análise e interpretação das características físicas do solo (propriedades texturais e
estruturais da zona de crescimento das raízes; percentagem de matéria orgânica; capacidade
de retenção de água e permeabilidade do solo; quantidade de matéria orgânica);
−
Análise das características químicas (nutrientes disponíveis, presença de materiais tóxicos);
−
Outras condições do solo que possam influenciar a regeneração;
−
Medição do risco de erosividade (Schiechtl 1980, Fryar et al. 2002).
O estudo topográfico do local está relacionado essencialmente com:
−
a inclinação e dimensão do talude;
−
a exposição do talude (Norte, Sul, …);
−
o sistema básico de drenagem, a existência de áreas de captação de água;
−
risco de erosão devido à inclinação (Fryar et al. 2002)
Os dados hidrológicos relevantes para os estudos de estabilização de taludes incluem:
−
frequência de cheias ou inundações;
−
a presença de fontes ou cursos de água;
−
profundidade e qualidade da toalha freática (Fryar et al. 2002)
O clima pode ser avaliado através dos factores descritos seguidamente:
−
dados climatéricos gerais;
−
altitude e distância do mar;
−
intensidade da precipitação e a sua distribuição ao longo do ano;
35
−
−
−
humidade, duração e frequência dos períodos secos durante a estação de crescimento;
média da temperatura e variação da temperatura;
vento, média e distribuição sazonal (Schiechtl 1980).
A análise detalhada da vegetação espontânea existente no local ou nas áreas envolventes, através da
realização de inventários florísticos e do conhecimento das suas características culturais, descritas
na bibliografia, apresenta considerável utilidade na selecção das melhores espécies para a
estabilização de taludes.
As informações e dados relacionados com a vegetação mais relevantes para este tipo de estudo são:
−
inventário e classificação da vegetação circundante;
−
estrutura da vegetação - detalhes sobre a emergência, tipo de cobertura;
−
relação entre as espécies, forma e densidade com a estrutura e o tipo de solo (biogeografia);
−
presença de espécies raras ou ameaçadas;
−
presença ou ausência de infestantes, tipo e extensão (a presença de infestantes pode afectar
o programa de regeneração de um talude);
−
percentagem de cobertura de vegetação ou a percentagem de exposição do solo.
O risco de erosão e de escorrimento superficial deve ser avaliado com base em:
−
tamanho do talude;
−
inclinação do talude;
−
tendências para condições climatéricas desfavoráveis (especialmente de chuvas intensas
num curto período de tempo);
−
condições do vento (frequência, força, velocidade e rajadas)
−
coesão do solo e a presença de partículas coesivas;
−
quantidade de matéria orgânica e água (Schiechtl 1980).
Sendo assim, na escolha das técnicas e materiais a utilizar deverão ser considerados todos estes
factores e as exigências quer do sítio, quer dos objectivos da intervenção.
2.3.2 Descrição das técnicas
Seguidamente descrevem-se algumas técnicas de bioengenharia, referidas na bibliografia,
relacionadas com a utilização de materiais vegetais e aplicados em taludes, dando especial ênfase às
técnicas mais utilizadas – hidrossementeira e à cobertura do solo.
2.3.2.1 Cobertura do solo ou “Mulching”
Os métodos de cobertura do solo com palha, de modo a evitar a dessecação e o crescimento de
infestantes, têm sido utilizados na agricultura desde a época dos Romanos. Estes métodos,
denominados actualmente por “mulching” (cobertura do solo), juntamente com os “mulch seeding”
(combinação entre a sementeira e a cobertura do solo) têm sido muito utilizados e divulgados,
embora haja também sobre eles alguns mal-entendidos e interpretações erradas (Schiechtl 1980).
36
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
O “Mulching” baseia-se na cobertura do solo com materiais orgânicos, tais como resíduos de
culturas, (palha, caules de arrozais), pedaços de madeiras, cascas de madeira compostas, ou
minerais (areia grossa). O “mulch” simula o efeito do revestimento vegetal, uma vez que reduz o
impacto da precipitação sobre a superfície, o que origina uma diminuição do escoamento superficial
de água e do aparecimento de ravinas. Posteriormente, o “mulch” ao absorver parte da energia
cinética do fluxo de água, (devido ao aumento dos factores de fricção hidráulicos), irá também
reduzir a velocidade de descolamento (Poesen 2000).
A cobertura do solo é realizada normalmente após a sementeira, através de uma projecção mecânica
ou do espalhamento manual de uma camada de palha ou feno cortado pela superfície da área
semeada. Frequentemente, a palha é previamente misturada com substância aderentes, de modo a
proporcionar uma rápida cobertura adesiva. A cobertura da superfície com uma espessura
apropriada de “mulch” permite uma boa protecção superficial do solo. Uma camada de “mulch”
pode contrariar microclimas extremos, mas só será possível erradicá-los completamente em casos
muito particulares (Schiechtl 1980).
Em taludes inclinados, o “mulch” também pode ser fixado através da colocação de uma rede fina
geosintética (Fryar et al. 2002).
Schiechtl, em 1958, desenvolveu um método de colocação de “mulch” em taludes que tem sido
largamente utilizado em grandes construções, na Europa, e é indicado para locais difíceis, do ponto
de vista de regeneração da vegetação.
O método inicia-se com o espalhamento de palha não cortada no talude, de modo a formar uma
camada contínua de “mulch”. A seguir, dependendo das condições do local e dos objectivos da
regeneração, é espalhada uma determinada mistura de sementes, juntamente com fertilização
mineral e orgânica, em cima da palha. Numa terceira fase, a cobertura de palha é fixada ao talude
através da projecção de emulsões de “betumen” ou outras substâncias aderentes. Dependendo das
condições do local, todos estes processos podem ser realizados quer manual, quer mecanicamente.
Quando as condições são muito adversas, a palha pode ser fixada através de espigões ou pinças, ou
utilizando uma malha de arame (Schiechtl 1980).
A espessura da camada de “mulch” deverá permitir a máxima penetração de luz, dependendo das
condições climáticas do local (temperatura, precipitação e luz). Com o espalhamento do “mulch”,
formam-se bolsas de ar nas suas camadas que permitem criar microclimas favoráveis, de modo que
a temperatura do ar aqueça rapidamente, mas nunca atinja temperaturas perigosamente altas. Por
outro lado, estas camadas possibilitam a redução da dessecação e a ocorrência de condensação
durante as noites frias (Schiechtl 1980).
A cor escura do “betumen” utilizado para fixar a palha ou outro “mulch” acelera a germinação, uma
vez que cria uma barreira de absorção da luz. Este aspecto é importante em zonas de altitude e
longitude elevada, embora a retenção de demasiado calor possa prejudicar as plântulas. Para além
de proporcionar a criação de um microclima, o “mulch” também protege a superfície do solo contra
as acções mecânicas, nomeadamente da chuva, vento, deslizamento de rochas, granizo, gelo
(Schiechtl 1980).
37
Tal como o revestimento vegetal, a eficiência de controlo da perda de solo depende do tipo de
“mulch”, sendo os “mulch” constituídos por pequenos elementos mais eficientes do que os com
partículas grandes (Poesen e Lavee 1991).
Este método proporciona taxas de crescimento vegetal elevadas e é especialmente interessante para
áreas com uma estação de crescimento muito curta, devido a grandes altitudes ou seca. Tem sido
bastante utilizado como método de regeneração nas regiões alpinas e mediterrânicas, podendo ser
mais económico do que a técnica de hidrossementeira com “mulch”, em regiões onde a mão-deobra é abundante e barata (Schiechtl 1980).
Palha
A palha pode ser eficiente sozinha ou combinada correctamente, embora precise de ser sempre
fixada ou retida no solo convenientemente, de modo a prevenir o seu deslizamento ao longo do
talude durante as tempestades ou mesmo ser arrastada pelo vento. A palha pode ser fixada ao solo
através da aplicação de um químico fixador; da utilização de um tractor de lagartas (drawn) que
esmague a palha contra a superfície do solo; da aplicação de uma cobertura de fibras com
substância colante; ou da colocação de uma rede de plástico (Caraco 2000). As fibras da palha e do
feno devem ser suficientemente longas (10 a 20 cm), de modo a permitir a interligação entre elas e a
obtenção de um efeito cobertura adequado. Quanto maior for o tamanho das fibras, melhores serão
os benefícios da aplicação do “mulch” (Lancaster e Austin 2003).
Produtos resultantes da compostagem
Os produtos compostados são constituídos por materiais orgânicos decompostos e relativamente
estáveis, resultantes da degradação biológica, acelerada e controlada em condições aeróbias
(Epstein 1997).
Estes compostos especialmente os GMC “Green material Composts” (Compostos constituídos por
material vegetal) e os CCM “Co-composted material” (Mistura de material verde com biosólidos
municipais), têm sido estudados por diversas equipas de trabalho dos Estados Unidos (Califórnia,
Texas, Portland Oregon), com o objectivo de testarem a sua viabilidade como controladores
primários da erosão, substituindo assim os tradicionais “mulch” (Haynes et al. 2000).
A camada de composto ou de “mulch” compostado, quando aplicada no talude, funciona como uma
manta molhada que previne o arrastamento e a aceleração das partículas de solo, juntamente com o
movimento de água. O sucesso da aplicação do composto no talude está relacionado com o
impedimento da entrada da água debaixo da cobertura, na parte superior do talude. Se a água
penetrar debaixo da camada da manta e se o talude for inclinado, ocorrerá erosão e o “mulch”
deslizará. Deste modo, recomenda-se a colocação de uma barreira constituída por composto na parte
superior do talude (“filter berms”), de forma a promover uma continuidade da camada de composto
(Tyler et al. 2000).
A aplicação de compostos sob a forma de mantas permite o aumento da infiltração da água, ao
dificultar o seu movimento. Esta técnica, associada à sementeira, origina melhores resultados do
que qualquer outro método, especialmente o de hidrossementeira, uma vez que além de aumentar a
38
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
capacidade de armazenamento de humidade, diminui a libertação de nutrientes e cobre as sementes
entre 2 e 5 cm (Tyler 2003).
Os produtos compostados apresentam também inúmeros benefícios relacionados com a melhoria
das condições do talude, nomeadamente:
- Melhoramento da estrutura - Os compostos melhoram a estrutura física do solo,
especialmente em solos de textura fina, uma vez que reduzem a densidade, melhoram a
friabilidade e a porosidade e aumentam a permeabilidade ao ar e à água, reduzindo assim a
erosão
- Armazenamento de água
- Alteração e estabilização do pH
- Aumento da capacidade de troca catiónica
- Fornecimento de nutrientes
- Aumento da actividade microbiana no solo
- Diminuição das doenças das plantas
- Fixação de metais pesados e outros contaminantes, impedindo a sua fixação pelas plantas
(s/a 1996).
Em taludes de aterros localizados nas estradas e autoestradas, os compostos podem ser mais
eficientes na redução da erosão e no estabelecimento de vegetação do que os tradicionais
“hidromulch”. Tal deve-se à capacidade de melhorar a estrutura do solo, promover um maior
crescimento das plantas, mais permanente e abundante (s/a 1997).
Os produtos compostados podem ser utilizados como mantas em taludes com inclinação H:V=2:1,
aplicando uma espessura de 5 a 20 cm, embora esta cobertura possa ser menor nos taludes menos
severos ou com menores escorrimentos. Os locais cobertos por compostos constituídos por madeiras
são normalmente semeados passado algum tempo, após a estabilização do produto (s/a 1996).
Segundo Risse e Faucette (2001) a espessura da camada de composto a aplicar deverá variar entre
os 2,5 e os 7,5 cm, sendo necessário aumentá-la se a inclinação do talude for elevada. A mistura
mais apropriada para a formação de uma manta deverá ser constituída por 0,5 a 1,2 cm (partículas
finas) e 5 a 7,5 cm (partículas grossas). A proporção recomendada para a maioria dos casos é de 3:1
(finas:grossas), embora se o rápido revestimento vegetal não for o principal objectivo, poder-se-á
aumentar a quantidade de partículas grossas.
A mistura de relva com folhas pode ser utilizada como composto, embora seja necessário ter alguns
cuidados no sentido de manter as condições aeróbicas e controlar a saída dos nutrientes e de
possíveis odores (Haynes et al. 2000).
Normalmente o espalhamento do composto é realizado mecanicamente com o auxílio de
“bulldozer”, “grading blade” (s/a 2000b) ou, especialmente em zonas mais íngremes, com
sopradores pneumáticos que proporcionam uma camada de composto sobre a superfície do talude
mais consistente e uniforme do que manualmente. Diversas marcas como a Finn e a Rexius
possuem máquinas que realizam aplicações secas e húmidas, com possibilidade de espalhar o
39
produto com semente incluída e com um nível de humidade a variar entre os 0 e os 60% (Keating
2001).
Em relação ao estabelecimento vegetal, embora a hidrossementeira seja o método mais utilizado,
estudos comparativos realizados utilizando o espalhamento pneumático do composto juntamente
com sementes, demonstraram que este último método é mais favorável (Tyler et al. 2000).
2.3.2.2 Hidrossementeira sem “mulch”
O desenvolvimento de maquinaria para execução da hidrossementeira iniciou-se na década de 50,
em diversos países da Europa (Alemanha, Áustria, Suíça) e nos Estados Unidos, sendo este último o
país com mais experiência na utilização desta técnica (Schiechtl 1980).
A hidrossementeira consiste na projecção de sementes, fertilizantes e outras substâncias, através de
uma mistura aquosa, utilizando para tal uma moto-bomba dotada de agulheta (Fryar et al. 2002). A
mistura deve ser agitada constantemente durante todo o processo de projecção, de modo a assegurar
consistência à mistura. Poderá ser necessário realizar duas ou mais aplicações, nos locais mais
problemáticos, embora a aplicação múltipla não apresente vantagens consideráveis. Será, contudo,
importante esperar que a mistura espalhada anteriormente seque e assente, antes de proceder a outra
aplicação (Schiechtl 1980).
A quantidade de mistura contendo todos os componentes necessários à hidrossementeira poderá
variar entre os 1 e os 30 l/m2, estando dependente do local onde será realizado o trabalho. Deste
modo, é muito importante analisar primeiro a área a tratar, dando principal atenção às condições do
solo, do clima e do potencial risco de erosão, de modo a decidir qual o método e os materiais mais
apropriados (Schiechtl 1980).
A hidrossementeira é uma técnica rápida e efectiva para semear taludes e banquetas. Porém, para
além de não evitar prontamente a erosão da superfície do solo (Fryar et al. 2002), a área a semear
deve ser suficientemente acessível para possibilitar a deslocação de um hidrossemeador.
Normalmente, a projecção pode atingir no máximo uma altura de 40m sem mangueira e chegando
aos 150 m com mangueira (Schiechtl 1980).
A hidrossementeira sem “mulch” é recomendável apenas nas estações húmidas ou em áreas
húmidas com sombra abundante. A hidrossementeira não deve ser executada em períodos de intensa
precipitação, ventos fortes ou neve (Schiechtl 1980).
Esta técnica é principalmente aplicada em taludes rochosos, pedregosos, com declives acentuados,
acessíveis a veículos. É também utilizada em sementeiras em áreas mais vastas como as
autoestradas, onde não existem condições para a execução da sementeira normal. É muito
importante que a camada superficial do solo se mantenha húmida até ao desenvolvimento das raízes
(Schiechtl 1980).
40
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
2.3.2.3 Hidrossementeira com “mulch” ou “Hydromulching”
O “Hydromulching” é uma técnica onde as sementes, os fertilizantes, os materiais de “mulch”,
juntamente com fixadores são misturados homogeneamente com agitação constante, num
hidrossemeador. Tal como na hidrossementeira clássica, a suspensão, é posteriormente projectada
na área a semear (Fryar et al. 2002).
A aplicação de “hidromulch” conjuga os benefícios da hidrossementeira simples, apenas utilizando
semente e água, com as vantagens da cobertura do solo. Em seguida, destacam-se algumas destas
vantagens:
- Acessibilidade: Proporciona uma cobertura protectora do solo rápida e eficiente, em locais
inacessíveis ou em taludes, ou onde não é seguro executar a aplicação manualmente (Fryar
et al. 2002; s/a 1998).
- Múltiplas potencialidades. Os hidrossemeadores poderão ser utilizados para realizar uma
simples operação ou várias ao mesmo tempo. Em áreas planas e com boas condições de
desenvolvimento vegetal, poderá apenas ser necessário a aplicação de água e sementes
(s/a 1998). Por outro lado, com a adição de outros produtos ao “mulch”, como fixadores e
estimulantes de crescimento, permite adaptar a mistura a hidrossemear às condições do
local.
- Eficiência: É uma técnica muito eficiente por:
- ser possível a sua aplicação em áreas difíceis, disponibilizando sementes, matéria orgânica
e nutrientes, aumentando assim as possibilidades de estabilização vegetal;
- ser o método com aplicação mais rápida, quando comparado com outras técnicas, podendo
ser utilizado em grandes áreas;
- poder combinar diversas funções;
- ser económico (s/a 1998)
2.4 MATERIAIS UTILIZADOS NA HIDROSSEMENTEIRA
Os materiais escolhidos para a hidrossementeira/”hidromulching” deverão possuir determinadas
características que permitam a formação de uma mistura fluida, capaz de cobrir eficientemente a
superfície. Os constituintes mais importantes da mistura são a água e as sementes (s/a 1998).
2.4.1 Água
A água, para além de ser o meio de transporte essencial da hidrossementeira, proporciona a
humidade necessária para a germinação das sementes e possibilita a dissolução dos fertilizantes,
tornando-os disponíveis para as pequenas plântulas. Por outro lado, a humidade auxilia a expansão
41
lenta das fibras de “mulch”, proporcionando deste modo, condições favoráveis à germinação das
sementes (s/a 1998).
Dependendo do local onde se realizará a hidrossementeira, a disponibilidade de água poderá
influenciar a eficiência do processo. A necessidade de realizar longas viagens para encher o
depósito poderá reduzir significativamente a produtividade da operação (s/a 1998).
2.4.2 Sementes
Uma vez que o objectivo principal da Hidrossementeira é o estabelecimento de uma cobertura
vegetal, torna-se fundamental a selecção de misturas de sementes de boa qualidade e adaptadas ao
meio (s/a 1998). Esta selecção deve basear-se num trabalho base de caracterização fitossociológica
dos terrenos em causa (Fernandes 1987).
A mistura deverá conter espécies pioneiras, com o objectivo de realizarem uma protecção inicial e
temporária e espécies autóctones que proporcionarão uma cobertura duradoura ou mesmo
permanente. Estas últimas são, usualmente menos exigentes em fertilizantes e encontram-se melhor
preparadas para enfrentar condições adversas do que as formas cultivadas introduzidas (s/a 1998).
A densidade de sementeira deverá ser mais elevada do que em condições normais devido, a diversos
factores, nomeadamente: declive do talude, necessidade de rápida implantação, esterilidade do solo
e adversidade das condições ambientais existentes. Contudo, nunca deverá exceder os 500 Kg/ha
(AIPCR 1991).
2.4.3 Fertilizantes
Os fertilizantes utilizados na hidrossementeira deverão dissolver-se rapidamente. Quando são pouco
solúveis apresentam as seguintes desvantagens:
- necessitam de uma agitação mais prolongada;
- podem depositar-se no fundo do tanque, especialmente quando a hidrosse-menteira é
realizada em plano inclinado;
- são abrasivos para o equipamento;
- as pequenas plântulas não tiram partido dos benefícios dos nutrientes em solução (s/a 1998).
A formulação da mistura deve ter em conta as necessidades do solo e o objectivo da fertilização. As
operações de sementeira inicial necessitam de um fertilizante completo, com altos níveis de azoto e
potássio (ex: 24-8-16). Numa adubação de cobertura, a fertilização deverá ser rica em azoto (27-140). Os fertilizantes devem ser empacotados em sacos resistentes à humidade (s/a 1998).
42
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
2.4.4 Fixadores
Nos taludes com inclinações consideráveis, utilizam-se fixadores viscosos que permitem a
ancoragem das fibras de “mulch” ao talude. Estes fixadores são normalmente compostos por
emulsões de asfalto, produtos destilados do petróleo, emulsões de co-polímeros de acetatos e colas
vegetais secas em pó, derivadas do “guar gum”, “psyllium” e “alginase sodio”. A taxa de aplicação
destas colas varia com o tipo de produto, severidade das condições do local, clima e longevidade
desejada da instalação (Lancaster e Austin 2003).
Os produtos provenientes de bases vegetais como o “guar gum” ou Plantagro são relativamente
económicos e possuem um poder de fixação relativamente elevado, para taludes com inclinações
moderadas. Devido ao facto de apresentarem uma vida útil relativamente curta, a sua utilização está
restringida a situações que sejam, à partida, favoráveis ao desenvolvimento e à estabilização das
plantas, mesmo sem a aplicação destes produtos. Os compostos líquidos de ligação do solo
permitem o escoamento da água sobre as áreas cobertas com “mulch” e podem manter a sua
eficiência durante dois anos, biodegradando-se com o tempo, à medida que se verifica o
crescimento das plantas (Trotti 2000).
Os fixadores podem ser utilizados isoladamente como estabilizadores do solo ou combinados com
“mulch”, proporcionando a fixação destes “mulch” ao solo. Os fixadores permitem também manter
o solo e as sementes ligados, para além de diminuir os riscos potenciais de erosão e aumentar a
capacidade de retenção de água na área tratada (Trotti 2000).
Os agentes de retenção da humidade (MRAs) são poderosos produtos capazes de reter mais de 200
vezes o seu peso em água, reduzindo deste modo a necessidade de armazenamento de água dos
“mulch”. Contudo, estes agentes não têm grande utilidade em locais onde não existe humidade
disponível na atmosfera (Trotti 2000).
2.4.5 “Mulch”
Na década de 60, iniciou-se o desenvolvimento de “mulch” aplicados hidraulicamente, compostos
por madeira, celulose de madeira, papel, etc. em alternativa às técnicas de aplicação a seco com
“mulch” convencionais (Lancaster e Austin 2003). Deste modo, os “hidromulch” podem ser
aplicados juntamente com as sementes, fertilizantes e estabilizadores do solo, numa só passagem
(Lancaster e Austin 2003).
Um “hidromulch” deverá ser suficientemente fino para passar através da bomba do hidrossemeador;
absorver água rapidamente para se manter em suspensão; formar um conjunto de fibras interligadas
forte e contínuo quando for aplicado nos taludes e ser livre de sementes de infestantes ou de
qualquer substância tóxica que possa dificultar a germinação da semente e o crescimento futuro (s/a
1998).
43
Os “hidromulch” são todos os resíduos vegetais ou outro tipo de material que podem ser aplicados
na superfície do solo com auxílio de um hidrossemeador. A principal função do “hidromulch” tal
como os “mulch” aplicados “a seco” está relacionada com a prevenção da erosão, protegendo a
superfície do solo do impacto das gotas da chuva e reduzindo a velocidade do fluxo do escoamento
superficial. São também responsáveis pela criação de um microclima ideal para a germinação das
sementes e desenvolvimento das plantas, uma vez que aumentam a humidade disponível, devido à
redução da evapotranspiração. Normalmente, as baixas taxas de crescimento vegetativo são
provocadas principalmente pela falta de humidade durante as épocas críticas. Estes compostos
proporcionam ainda uma valiosa protecção contra o frio e o calor extremo e podem eventualmente
degradar-se e originar uma fonte adicional de matéria orgânica. Quando utilizados com sementes
permitem ainda a sua fixação ao solo, impedindo o seu arrastamento e proporcionando uma
cobertura mais uniforme (s/a 1998).
Outra vantagem dos “mulch” hidráulicos relativamente à palha está relacionada com o facto de
originarem uma aplicação “limpa” e com humidade, que estimula desde o início a germinação.
Contudo, se não houver precipitação suficiente ou se as plântulas não forem regadas, esta vantagem
pode ser desastrosa para o seu crescimento (Lancaster e Austin 2003).
O “mulch” pode ser utilizado em conjunto com sementes para o estabelecimento da vegetação, ou
isolado para proporcionar uma protecção da superfície do solo (s/a 1998).
A maneira mais simples de melhorar a eficiência de qualquer “mulch” é aumentar a espessura da
sua camada. Apesar dos produtos compostados ou das fibras de madeira poderem ser úteis em
algumas circunstâncias, a palha e as fibras de madeiras são mais utilizadas, especialmente devido ao
baixo custo. O “mulch” de palha proporciona uma cobertura do solo mais espessa protegendo, por
isso de forma mais eficaz as sementes e o solo. Porém, as fibras são mais fáceis de aplicar (Caraco
2000).
As taxas de aplicação de “mulch” são determinadas pelas condições climatéricas, estando o sucesso
da hidrossementeira dependente da quantidade apropriada de “mulch” de modo a armazenar água
suficiente para manter as sementes hidratadas e protegidas (Meeks 2002).
A principal limitação destes tipos de “mulch” está relacionada com o tamanho das fibras, que não
devem exceder os 1,3 cm do comprimento, de forma a permitir a passagem através da bomba de um
hidrossemeador. Deste modo, o efeito do “mulch” fica diminuído, comparativamente à palha,
mesmo aumentando a sua concentração (Lancaster e Austin 2003).
A longevidade dos “mulch” está limitada pela retenção da matriz de ligação das fibras que varia
entre os 1 e 4 meses. Os “mulch” contendo fibras especiais, mecanicamente ligadas produzindo uma
matriz, são os que proporcionam melhores resultados. Contudo, a força de ligação dos “mulchs” é
limitada e pode ser excedida em condições de escoamento excessivas, em taludes ou áreas com
elevada concentração de fluxo de água. Uma vez perdida a força interna do “mulch”, a eficiência do
produto depende da força limitada das suas fibras curtas e dimensionalmente instáveis (Lancaster e
Austin 2003)
44
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
Os principais inconvenientes desta técnica prendem-se com o facto de apresentar melhores
resultados em ambientes húmidos e de ser inadequada para condições tropicais ou de ocorrência de
tempestades intensas (Fryar et al. 2002).
2.4.5.1 Fibra de “mulch”
Actualmente existem no mercado 3 tipos básicos de “mulch” vegetais:
−
“mulch” constituídos por 100% de fibra de madeira, produzidas através do desfibramento
de pedaços de madeira inteiros. Apresentam fibras longas, uma vez que durante o processo
de produção se tenta maximizar o comprimento das fibras. Quando aplicadas, as fibras
longas interligam-se e colam-se umas às outras, formando uma manta contínua na
superfície do solo. Esta manta de “mulch” tem como função originar um efeito de estufa.
Devido ao tamanho das suas fibras, este tipo de “mulch” permite a mesma cobertura do solo
com menos 35% de material do que os “mulch” de celulose;
−
−
“mulch” formados por 100% de fibra de celulose (fibras de papel); possuem fibras curtas
devido ao facto de serem produzidos a partir de fibras inicialmente manufacturadas, de
modo a criar superfícies lisas para produtos relacionados com papel e para outros fins
diferentes do “mulch”. Quando aplicados, estas fibras curtas de celulose colam-se umas às
outras, em vez de se entrelaçar. As partículas agrupam-se e formam uma crosta, (como um
borrão de tinta), originando condições de desenvolvimento opostas ao desejado efeito de
estufa. Frequentemente, os resultados da aplicação destas fibras são lentos e provocam uma
germinação irregular;
“mulch” com 50% de fibra de madeira e 50% de fibra de celulose, que combinam as
características benéficas de protecção contra a erosão das fibras da madeira com o baixo
custo da produção de fibras de papel reciclado (www.greatcircleint.com).
Dos diversos tipos de produtos para cobertura utilizados na hidrossementeira, os mais populares são
os “mulch” de fibras de madeiras, especialmente tratados para absorver água, e as misturas de fibras
de produtos reciclados triturados (jornais, resíduos vegetais e outros) (s/a 1998).
Para além das vantagens já descritas, as fibras apresentam também os seguintes benefícios:
−
Protegem as sementes contra a acção centrífuga da bomba do hidrossemeador e contra as
perturbações no interior da mangueira ocorridas durante o percurso até à sua projecção,
−
Permitem uma distribuição das sementes mais uniforme,
−
Possibilitam a visualização da área coberta (s/a 1998).
De uma forma geral, os “mulch” de fibra de madeira são mais eficientes no controlo da erosão,
devendo os de fibra de papel ser utilizados apenas quando se pretende uma protecção durante um
curto período, por se degradarem rapidamente (Caraco 2000).
Como já foi referido, uma grande vantagem destes “mulch” consiste no facto de poderem ser
aplicados juntamente com as sementes, água e fixadores numa única aplicação com o
45
hidrossemeador. Apesar do fixador nem sempre ser necessário, a sua aplicação apresenta vários
benefícios, sem que provoque um acréscimo de custos superiores a 2% em relação à
hidrossementeira simples (Caraco 2000).
A quantidade aplicada de “mulch” de fibra varia entre 500 a 2000 Kg/ha de acordo com um
conjunto de condições. Taludes com superfícies irregulares que permitam a deposição de sementes
necessitam de menos “mulch”. Também a exposição solar poderá influenciar a quantidade a utilizar.
Taludes expostos a sul (com mais sol) necessitam de mais “mulch” do que os virados a norte (s/a
1998).
2.4.5.2 “Mulch” químicos e não fibrosos
Estes tipos de “mulch” foram recentemente desenvolvidos e podem ser usados isolados em
substituição das fibras de “mulch” ou em conjugação com estas. Podem ser produzidos a partir de
polímeros, extractos de algas e extractos de gomas vegetais (s/a 1998).
Estes materiais deverão apresentar determinadas características, tais como: serem de tamanho
reduzido; serem fáceis de manejar, transportar e aplicar. Comparativamente aos “mulch” descritos
anteriormente, estes representam uma aplicação mais fácil e por isso mais económica (s/a 1998).
O seu objectivo principal é o de formar uma camada permeável na superfície do talude, a qual
possibilita a fixação de qualquer material. Quando aplicado de forma isolada, este tipo de “mulch”
permite consolidar a superfície. Neste caso, estas partículas fixam as sementes ao talude e formam
uma barreira protectora que evita os efeitos erosivos do vento e da chuva, apesar de possibilitarem a
penetração da humidade no solo e a existência de trocas gasosas com a atmosfera. Quando usado
em conjunto com “mulch” de fibras, o seu carácter fixador é reforçado, melhorando a estabilidade
da rede de fibras na superfície do solo (s/a 1998).
Alguns destes “mulch”, principalmente os do tipo orgânico (derivados de algas), adicionam
nutrientes ao solo, aquando da sua decomposição, embora nenhum deles contribua para aumentar os
níveis de matéria orgânica. A maioria são produtos denominados estabilizadores do solo e são
provavelmente mais eficientes no controlo da erosão do solo do que na promoção da germinação
das sementes (s/a 1998).
2.4.5.3 Bonded Fiber Matrix (BFM)
Em 1993, foi introduzida uma nova classe de produtos para controlo da erosão, os BFM “Bonded
Fiber Matrix”, que engloba diversos tipos de produtos, os quais aplicados hidraulicamente formam
uma manta protectora do solo (s/a 2001). Esta matriz tridimensional elimina directamente o impacto
das gotas de água no solo (os orifícios da camada superficial são inferiores a 1mm), não permite a
existência de espaços entre o produto e o solo e possui uma elevada capacidade de armazenamento
de água. Além disso, não origina a formação de uma crosta impermeável à água e é totalmente
46
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
biodegradável, transformando-se em nutrientes benéficos para o crescimento das plantas
(www.greatcircleint.com).
Estes materiais variam desde simples misturas de mucilagem de plantas e “mulch” de papel até
combinações precisas de fibras e colas com complexas formulações químicas (s/a 2001).
Depois de secos, os BFMs aderem à superfície do solo formando uma manta contínua, porosa e
resistente à erosão, que não inibe a germinação nem o crescimento das plantas debaixo e através da
manta (s/a 2001).
Os BFMs podem ser aplicados sem semente para controlo temporário da erosão, durando apenas
uma estação, embora sejam normalmente misturados e aplicados com sementes e fertilizantes, com
o objectivo de controlar permanentemente a erosão através do revestimento com plantas. A taxa de
aplicação dos BFM é normalmente mais elevada do que a dos “mulch” normais, variando entre os
3000 e os 4000 Kg/ha, dependendo das condições do local (s/a 2001). Estes BFMs podem também
ser combinados com “hidromulch” (s/a 2002).
O sucesso da aplicação destes produtos depende do tipo de fixador e do volume de “mulch”
espalhado, mas permite normalmente resultados semelhantes aos das mantas, sendo muito mais
económica. Porém, esta técnica requer uma verificação cautelosa de todos os procedimentos de
aplicação. Nem todos os hidrossemeadores têm capacidade para aplicação dos BFM. As bombas de
hidrossemeadores têm que ser adaptadas, de modo a possibilitarem a utilização de misturas
altamente viscosas e com “mulch” de fibras longas (Fryar et al. 2002).
2.4.5.4 Produtos resultantes da compostagem
A utilização de produtos compostados como forma de “mulch” apresenta inúmeras vantagens, já
descritas. Embora estes produtos sejam aplicados normalmente com máquinas próprias,
nomeadamente com sopradores, têm sido realizadas algumas tentativas (s/a 2000a) no sentido de os
incorporar na mistura de hidrossementeira. Usualmente os compostos não são aplicados nem
testados no método de hidrossementeira, devido principalmente à inconsistência do tamanho das
partículas e da densidade dos compostos, que afectam a operação de espalhamento dos
hidrossemeadores (s/a 1999).
As múltiplas vantagens atribuíveis aos compostos, tornam-os numa alternativa interessante para
controlo da erosão, quer temporário quer permanente. O facto de poderem ser constituídos por
desperdícios vegetais (cada vez mais abundantes), faz com que a sua utilização seja uma solução
ambiental muito útil e acessível a qualquer interessado (Keating 2001).
47
2.4.5.5 Técnicas de bioengenharia que utilizam exclusivamente material vegetal
2.4.5.5.1 Colocação de estacas vivas –“Live staking”
Esta técnica envolve a inserção e posterior colocação (“tamping”) de estacas, provenientes do
material vegetativo dormente, mas com possibilidade de formação de raízes. Se as estacas forem
correctamente preparadas e colocadas, elas irão enraizar e desenvolver-se, originando plantas
saudáveis (Tuttle e Ralston 1992).
As estacas devem apresentar normalmente um diâmetro de 1 a 4 cm e um comprimento de 60 a 100
cm. A terminação basal deve possuir um ângulo apropriado para permitir uma fácil inserção no
solo. As estacas são inseridas perpendicularmente ao talude, permanecendo à superfície apenas 5 a
7,5 cm, com uma densidade de 2 a 4 estacas por m2 (Kennedy e Mullen 2000).
Fig. 2.10 - Esquema da técnica de “Live staking”. Adaptado de Tuttle R.W. e Ralston D.C (1992)
O crescimento das espécies vegetais a partir das estacas irá criar um entrançado de raízes que, ao
reforçarem e ligarem as partículas do solo e ao extraírem o excesso de humidade deste, melhorarão
a sua estabilidade. Este desenvolvimento vegetativo é também responsável pela criação de
condições favoráveis ao aparecimento e posterior estabelecimento de outras espécies existentes na
vizinhança (Tuttle e Ralston 1992).
A técnica das estacas vivas é apropriada para reparar pequenos deslizamentos de terra ou retirar a
humidade de depressões (covas) que possam existir nos taludes. É normalmente utilizada em locais
com condições facilitadas e quando o tempo disponível para a estabilização do solo é limitado
(Fryar et al. 2002).
2.4.5.5.2 Fachinagem
A fachinagem consiste na colocação de feixes imobilizados em linha, constituídos por pelo menos 5
estacas, longas, atadas umas às outras. Estes feixes devem ser colocados em valas pouco profundas
e segundo as curvas de nível em taludes secos, ou em valas ligeiramente inclinadas em taludes
48
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
húmidos. Cada fachina, ao dividir o talude em pequenas porções, permite controlar a erosão e o
escoamento da água ao longo do declive, proporcionando uma estabilização imediata da superfície
do talude (Tuttle e Ralston 1992). A sua instalação deve ser iniciada desde a base do talude e ir
subindo progressivamente até ao topo (Kennedy e Mullen 2000).
A utilização da técnica de fachinagem é indicada para situações, em que se pretende impedir o
escorregamento da própria terra viva, onde a vegetação ainda não atingiu o desenvolvimento
necessário até que o seu sistema radicular assegure por si só a fixação da camada de terra viva
(AIPCR 1991).
Tal como as sebes entrançadas, este tipo de construção linear permite uma certa armação da camada
superficial do terreno (Fernandes 1987). Quando adequadamente instaladas, as estacas provenientes
de ramos de espécies apropriadas enraízam e estabilizam imediatamente os taludes. Esta técnica é
mais adequada para taludes rochosos e inclinados, onde a escavação é difícil (Tuttle e Ralston 1992)
bem como para taludes com elevada inclinação (1:1) (Kennedy e Mullen 2000).
Relativamente às sebes entrançadas, descritas seguidamente, a fachinagem apresenta melhor
comportamento hidráulico (condutora ou armazenadora de água) e a sua construção é mais fácil e
expedita (Fernandes 1987).
Fig. 2.11 - Esquema da técnica de fachinagem. Adaptado de Tuttle R.W. e Ralston D.C. (1992)
2.4.5.5.3 Entrançados ou “Brushlayer”
O entrançado é um sistema de armação e estabilização da camada superficial do solo, usando para
tal ramos com viabilidade vegetativa, entrançados, dispostos em linhas ou formando polígonos. Esta
técnica consiste na colocação de ramos verdes em pequenos socalcos escavados nos taludes, de
largura a variar entre os 60 e 90 cm. São recomendados para taludes com inclinação até H:V=2:1 e
49
que não excedam os 5 m na vertical. Os ramos deverão ter 12 a 50 mm de diâmetro e um
comprimento suficiente, de modo a alcançarem o final do socalco. A parte dos ramos que fica à
superfície retardará o escoamento da água, reduzindo assim a erosão superficial (Fernandes 1987;
Tuttle e Ralston 1992).
Para garantir uma sustentação eficaz do solo, o material vegetal deve ser enterrado a uma
profundidade de 10 a 15 cm. Devido à sua elevada capacidade de sustentação do solo, os
entrançados são particularmente utilizados na consolidação do solo em encostas muito
problemáticas. No entanto, esta técnica apresenta alguns inconvenientes, nomeadamente a
necessidade de elevada quantidade de material vivo e a relativa susceptibilidade ao
desmoronamento de rochas (Fernandes 1987).
Fig. 2.12 - Esquema da técnica de entrançados. Adaptado de Lewis (2000)
Esta técnica é semelhante à fachinagem, uma vez que também está relacionada com a colocação de
ramos verdes em taludes. Contudo, a orientação dos ramos e a profundidade à qual estes são
colocados, é diferente. Na fachinagem os ramos são colocados na perpendicular em relação às
curvas de nível do talude, uma vez que esta orientação é mais efectiva do ponto de vista do reforço
do solo e da estabilidade do volume de terra e do talude (Tuttle e Ralston 1992).
Para além dos benefícios referidos para as outras técnicas, relacionados com o favorecimento do
aparecimento de outras espécies vegetais, o facto da divisão dos taludes em pequenas áreas
aumentar a resistência ao deslizamento e a criação de uma malha de raízes no solo, esta técnica
auxilia ainda a infiltração nas zonas secas e retira humidade nas zonas húmidas, proporcionando
assim um microclima mais favorável para a germinação das sementes e a regeneração natural. Dado
que as estacas funcionam como drenos horizontais, esta técnica pode ainda rectificar e atenuar
inclinações adversas de taludes (Tuttle e Ralston 1992).
50
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
2.4.5.5.4 Colocação de tapetes de relva, “Turfing”, “Sodding”
Nesta técnica, ao proceder-se à aplicação de placas de relva em toda a superfície a proteger,
assegura-se a cobertura imediata do solo, evitando fenómenos de erosão. Porém, não é apropriada
para muitas áreas, devido a possíveis incompatibilidades com a vegetação vizinha. Também poderá
ser muito dispendiosa a sua aplicação a zonas vastas (Fryar et al. 2002).
As placas de relva podem ser colocadas em taludes com inclinação acentuada onde a colocação de
terra viva se torna um processo complicado. Enquanto as raízes não se desenvolvem
suficientemente para tornar definitiva a fixação do tapete à superfície do talude, há a possibilidade
de ocorrer o desmoronamento devido à pressão provocada pelas águas de infiltração. Para evitar
este perigo é conveniente realizar uma drenagem interior, captando grande parte da água de
infiltração e promovendo a drenagem em lençol durante o período do enraizamento (Sottomayor
1964).
2.4.5.5.5 Sementeira a lanço
Consiste no espalhamento da semente com um distribuidor manual ou ligado a um tractor ou
camião (Fryar et al. 2002). É mais apropriada para pequenas áreas, para a ressementeira de zonas
onde a vegetação se encontra rala (Caraco 2000). As sementes também podem ser lançadas por
avião, em zonas inacessíveis (Goddwin e Sheley 2003).
Apresenta como principal vantagem o facto de ser um processo económico e eficiente, uma vez que
é o método mais barato para se obter, num prazo de tempo relativamente curto, uma boa cobertura
do solo (Fernandes 1987).
Sempre que possível deve realizar-se, antes da sementeira, uma preparação do terreno. A adição de
“hidromulch” a seguir à sementeira também poderá aumentar o sucesso da estabilização do talude
(Goodwin e Sheley 2003).
Contudo, a sementeira está por vezes, limitada às zonas que permitem o acesso de tractor (com
declives inferiores a 1:3). Por outro lado, este tipo de técnica, para além de não ser apropriada para
sementes com penugem, não origina uma distribuição uniforme e homogénea com misturas de
sementes de diferentes tipos. Esta técnica encontra-se mais vocacionada para espécies utilizadas em
relvados, não proporcionando por isso um adequado controlo da erosão (Fryar et al. 2002).
2.4.5.5.6 Sementeira em linha
Esta técnica é similar à anterior, uma vez que utiliza tractores agrícolas convencionais, a que são
acoplados semeadores e perfuradores. Estes perfuradores que poderão ser constituídos por grades de
discos ou escarificadores, permitem a distribuição e enterramento da semente e dos fertilizantes
numa única operação (Fryar et al. 2002).
51
Esta técnica é mais apropriada para áreas superiores a 1 ha, devido aos custos elevados que
envolvem toda a operação. Segundo Northcutt (1993), a sementeira em linha é duas vezes mais
dispendiosa do que a sementeira normal com posterior cobertura (Caraco 2000).
O facto de as sementes e os fertilizantes serem imediatamente enterrados, origina não só uma
melhor germinação das sementes e, consequentemente, um melhor estabelecimento das plantas,
como também diminui as perdas de fertilizantes relacionadas com a evaporação para a atmosfera e
com o arrastamento provocado pela precipitação, minimizando ainda os prejuízos com as sementes
devido aos insectos e pássaros (Fryar et al. 2002).
Com este método consegue-se controlar a profundidade e a quantidade de semente colocada e
possibilita um contacto entre a semente e o solo, aspecto fundamental para aumentar a taxa de
germinação e o sucesso do revestimento. A profundidade da sementeira varia também com as
características do local que influencia a humidade do solo, como a textura e a exposição ao sol
(Goddwin e Sheley 2003).
A maior desvantagem desta técnica prende-se com a não protecção da superfície do solo,
imediatamente a seguir à sementeira, ficando este, sujeito a fenómenos de erosão (Fryar et al.
2002).
2.4.5.6 Técnicas de bio engenharia que utilizam material vegetal associado a materiais inertes
2.4.5.6.1 Mantas biodegradáveis - “Rolled erosion-control products - RECPs”
Na década de 60, devido às limitações das técnicas de “mulch” convencionais, iniciou-se o
desenvolvimento de um grupo de produtos intitulados “Rolled erosion-control products- RECPs”,
que incluía produtos pré-fabricados como os “mulch control nets”, “open-weave geotextiles”,
“erosion control blankets” e os “turf reinforcement mats”. Esta categoria engloba produtos
manufacturados a partir de fibras de madeira, palha, junça, polipropileno, coco, PVC e nylon. Estes
tipos de materiais originam produtos com as propriedades dos “mulch” de fibras longas, mas com a
resistência, a estabilidade e a estrutura das redes, malhas e geotêxteis (Lancaster e Austin 2003).
1) “mulch” - control netting (MCN) - são redes de fibras naturais tecidas ou extrudidos
geosintéticos, bidimensionais, utilizadas normalmente como mantas degradáveis
temporárias, para ancorar “mulch” de fibras, como a palha ou feno. Estes MCN são
colocados sobre as áreas semeadas, juntamente com “mulch” e são fixados com o auxílio de
grampos ou estacas. Devido ao facto de estas redes não ficarem coladas ao “mulch”, não
oferecem o mesmo grau de integridade estrutural que as mantas pré-fabricadas. Estas redes
são adequadas principalmente para locais menos estáveis, onde já não é conveniente utilizar
os “mulch” convencionais aplicados juntamente com água, mas que ainda não necessitam
de um controlo da erosão elevado (Robinson 2004, Lancaster e Austin 2003).
2) “Open-weave textile” (OWT) - são estruturas bidimensionais, temporárias, degradáveis
constituídas por tecido ou pelo processamento de fios de polipropileno, as quais permitem
52
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
um controlo da erosão com ou sem a utilização de uma camada inferior de “mulch”.
Oferecem uma composição mais forte do que as redes e são normalmente utilizadas para
taludes com declives acentuados, ou para reforçar a camada por debaixo da cobertura
(Lancaster e Austin 2003).
3) “Erosion-control blankets” (ECB)- são constituídos por fibras naturais ou polímeros que
estão mecânica, estrutural e quimicamente ligados, de modo a formar uma matriz contínua
que facilita o estabelecimento de vegetação e controla a erosão. As mantas mais utilizadas
são feitas de palha, pedaços de madeira, côco, polipropileno ou de uma combinação destes
produtos tecidos ou agregados (Lancaster e Austin 2003).
Esta classificação engloba uma extensa diversidade de aplicações, uma vez que alterações nas
fibras, redes ou fixadores podem originar mantas com diversos tipos de eficiência, durabilidade e
longevidade funcional. Estes produtos podem estar disponíveis com as sementes pré-incorporadas
nas suas estruturas (Lancaster e Austin 2003).
Existe no mercado uma gama variada de mantas de controlo da erosão, desde mantas sintéticas
protectoras de raízes, até esteiras orgânicas de junça ou côco, destinadas não só a auxiliar o
estabelecimento da vegetação como também a proteger o solo contra a erosão. São ideais para
locais onde se verifique um elevado escoamento superficial e onde seja necessária uma protecção
imediata do solo (Lancaster e Austin 2003).
As mantas são aplicadas em locais que requerem uma protecção maior e mais durável contra a
erosão. Devido ao facto de os materiais degradáveis, constituintes das mantas, apenas permitirem
uma protecção temporária, a aplicação daquelas está limitada às áreas onde a vegetação natural será,
a longo prazo, responsável pela estabilização do talude. A longevidade funcional das mantas pode
variar desde os 3 meses até mais de 3 anos, conforme a sua transformação mais rápida ou mais lenta
em matéria orgânica (Lancaster e Austin 2003).
As mantas biodegradáveis estão indicadas para taludes de declive inferior a 1:1 e são utilizadas para
ajudar a estabelecer a cobertura do solo, conservar a humidade entre o solo e o material vegetal,
evitar a compactação ou formação de crostas, reduzir a velocidade do escoamento, absorver a
energia cinética produzida pela chuva, vento, neve, etc., regular a temperatura do solo ao limitar a
sua exposição ao frio e ao calor e ainda incorporar matéria orgânica no solo.
A aplicação das mantas necessita de uma boa preparação superficial do solo e é ineficaz em
superfícies irregulares ou rochosas, uma vez que eventuais espaços entre a manta e o solo, poderão
dar origem a erosão sob a manta (Fryar et al. 2002).
53
Fig. 2.13 - Esquema da técnica da colocação da manta biodegradável. Adaptado de Lewis
(2000)
“Turf Reinforcement Mat” (TRM) - consiste no processamento de uma matriz tridimensional,
permanente, espessa, constituída por filamentos e fibras sintéticas, resistentes aos ultra-violetas
(Lancaster e Austin 2003).
A principal função das TRM é proporcionar um reforço permanente da vegetação existente, durante
fenómenos meteorológicos adversos, onde os elevados fluxos hidráulicos e a exagerada inclinação,
a que estão sujeitas as plantas, originam tensões superiores aos seus limites de resistência. Facilitam
também
a
retenção
de
sedimentos
durante
a
ocorrência
de
escoamento
(www.maccaferri.com.au/erosion .htm).
Foram desenhadas para serem utilizadas em conjugação com a camada arável e com sementes ou
turfa, de modo a criar uma matriz forte, durável e contínua do complexo solo-raízes-matéria
orgânica. Esta matriz proporciona duas vezes mais protecção contra a erosão do que apenas as
espécies vegetais (Honnigford 2002). A sinergia criada promove o crescimento lateral do sistema
radicular, aumentando a resistência das plantas aos fluxos de alta velocidade e às tensões de corte
(Lancaster e Austin 2003).
Podem ser também utilizadas em aplicações hidráulicas permanentes e críticas, como os canais de
drenagem, locais onde se verificam condições extremas (velocidade da água e tensões de corte) que
excedem o limite da vegetação natural. Estas estruturas permanentes desempenham também uma
função de consolidação e protecção do solo ao qual as plantas estão ancoradas, prevenindo assim o
deslizamento do solo e o enfraquecimento do sistema radicular (Lancaster e Austin 2003).
O reforço da vegetação com TRM constitui uma alternativa aceitável, de resultados comprovados,
económica e ambientalmente mais equilibrada do que a utilização de enrocamento ou de outros
materiais não vegetais. As TRMs são muitas vezes utilizadas em situações onde a alternativa verde
é preferível ao betão armado (Lancaster e Austin 2003).
54
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
As TRM são instaladas de maneira a optimizar a interacção entre as raízes ou os caules das plantas
com a estrutura de matéria orgânica. Tipicamente, a instalação envolve a colocação e a fixação das
TRM, de maneira a criar um contacto íntimo com a superfície do solo (Lancaster e Austin 2003).
Existem dois métodos para a colocação das TRM. No primeiro método a TRM é directamente
colocada sobre a superfície recentemente semeada, permitindo o desenvolvimento da vegetação por
cima da estrutura de material orgânico. Neste caso, a TRM previne a lavagem do solo contendo as
estruturas das raízes das plantas ancoradas, bem como o arrastamento das plantas ao longo do
talude. Esta instalação origina o fortalecimento radicular da vegetação, bem como o processo de
sedimentação natural e a sucessiva deposição de material vegetal entre ou sob a estrutura de matéria
orgânica subjacente. No segundo método, estende-se a TRM e procede-se ao seu enchimento com
solo fino e com a mistura de semente. Neste tipo de instalação, a vegetação enraíza imediatamente
na estrutura ou por debaixo dela, originando assim o fortalecimento inicial e permanente (Lancaster
e Austin 2003).
2.4.5.6.2 Estrutura celular pré-fabricada
As estruturas celulares pré-fabricadas são utilizadas em locais onde a vegetação não consegue, por
si só, estabilizar o talude, quer por se tratar de taludes muito inclinados e altos, quer devido à
presença de água no seu interior ou à possibilidade de ocorrerem desmoronamentos mesmo na
presença de vegetação (AIPCR 1991). As estruturas celulares podem ser de plástico, metal ou betão,
sendo estas últimas as mais utilizadas, pela sua rusticidade.
Estas estruturas garantem o fornecimento de uma camada de terra viva uniforme e regular onde
poderá ocorrer o revestimento vegetal. As espécies herbáceas e arbustivas podem ser semeadas
manualmente ou recorrendo ao processo de hidrossementeira. Esta técnica, apesar de dispendiosa,
proporciona uma diminuição dos custos de modelação do terreno, dada a sua capacidade de
instalação em taludes de declive acentuado.
2.4.5.6.3. Estruturas geossintéticas - “Geogrid”
Existem diversos produtos geossintéticos com um amplo campo de aplicação na protecção dos
taludes contra a erosão. Alguns produtos, tais como malhas tridimensionais de poliamida, nylon ou
propileno e estruturas alveolares em polietileno ou em geotêxtil, são especificamente fabricados
para este fim (AIPCR 1991).
Estes produtos celulares, tridimensionais, em forma de malha de favo foram desenvolvidos durante
a guerra do Golfo para permitir a passagem dos camiões através das dunas (Fryar et al. 2002).
55
Fig. 2.14 - Esquema de secção lateral de uma estrutura geossintética. Adaptado de Grey e Sotir
1996
A escolha do tipo de estrutura a utilizar prende-se com as características edafo-climáticas do local e
com a inclinação do talude. Alguns destes produtos têm um tempo de vida limitado, devido à
exposição aos raios ultra-violetas (AIPCR 1991).
As estruturas alveolares são indicadas para taludes com declives 2:1. No entanto, para inclinações
limite é necessário aplicar-se uma rede de protecção que possibilite a contenção da terra vegetal. Os
alvéolos hexagonais destas estruturas possuem um diâmetro compreendido entre 20 e 40 cm e uma
altura de 7,5 a 15 cm. Cada alvéolo funciona como um vaso onde são colocadas as sementes e as
plantas. Estas estruturas geossintéticas estão preparadas para assegurar a protecção dos taludes
expostos aos efeitos erosivos, evitando deslizamentos superficiais, pois repartem o escoamento
superficial em pequenos escoamentos, diminuindo assim a sua velocidade.
As estruturas tridimensionais são mais indicadas para taludes com declives não superiores a 1:1,5 e
podem ser também aplicadas em taludes rochosos. Estas estruturas são constituídas por uma malha
de fios de poliamida de espessura variável entre 10 e 20 mm, dispostos aleatoriamente. Estas
estruturas geossintéticas são concebidas para retardar a velocidade de escoamento superficial,
reduzindo a erosão e promovendo a sedimentação e retenção das sementes, evitando o seu
escorregamento.
Esta técnica é uma boa opção para declives inclinados, onde não se pode realizar escavações ou
quando há necessidade de colocação de terra que foi anteriormente removida.
2.4.5.6.4 “Joint planting” ou gabiões ou rochas com vegetação
Consiste na colocação de estacas de material vegetal, juntamente com terra, entre as ravinas ou as
fendas nas rochas. Alternativamente, podem ser plantadas na mesma altura da colocação de rochas
na superfície do talude (Tuttle e Ralston 1992).
As estacas a plantar deverão ter um ou dois anos, sem ramos, com um diâmetro de 2 a 4cm e um
comprimento de 20 a 40 cm (Schiechtl 1980).
56
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
Fig. 2.15 - Esquema da técnica de “joint planting”. Adaptado de Tuttle e Ralston (1992)
Fig. 2.16 - Esquema da técnica de colocação de vegetação entre os gabiões Adaptado de Tuttle e
Ralston (1992)
As raízes das plantas, ao extraírem a humidade do solo, melhoram a drenagem e com o passar do
tempo, originam matéria orgânica na base do solo, à sua volta, onde as rochas foram colocadas. Este
sistema radicular vai auxiliar a fixação e reforçar o solo, prevenindo o deslizamento de partículas
finas entre as unidades da rocha (Tuttle e Ralston 1992).
Esta técnica promove a melhoria do microclima do local, tal como qualquer sistema que aplique
material vegetal vivo. Normalmente são plantadas estacas de arbustos, com sistemas radiculares
superficiais que crescem paralelamente à superfície, não existindo por isso o risco daqueles
causarem danos nas paredes (Schiechtl 1980).
A plantação das espécies vegetais só será possível, durante o seu período de dormência, sendo
contudo a taxa de insucesso de 30 a 50%. A estabilização do talude só se inicia com o aparecimento
das raízes. Com o decorrer do tempo, as folhas que vão caindo e apodrecendo, formam uma camada
de húmus, que cobre e protege o muro de rocha eficientemente (Schiechtl 1980).
57
2.4.5.6.5 “Branchpacking”
Consiste na colocação de camadas alternadas de estacas e terra compactada, de modo a tapar
pequenas depressões ou buracos localizados no talude. Trata-se de um método efectivo de
estabilização e reforço imediato do solo em pequenas zonas, onde se verifica a retenção de água,
constituindo uma barreira contra a erosão e as condições favoráveis ao escoamento. As estacas
vegetais são fixadas no talude com o auxílio de paus de madeira (Tuttle e Ralston 1992). Esta
técnica está vocacionada para reparar pequenas depressões localizadas em taludes.
Fig. 2.17 - Esquema da técnica de “Branchpacking”. Adaptado de Tuttle e Ralston (1992)
2.4.5.6.6 “Live cribwall”
Esta técnica consiste no enchimento de uma caixa rectangular de madeira ou metal com terra
vegetal, pedras e estacas vivas que enraízam dentro da estrutura e penetram no talude. Durante a
construção, os ramos de material vivo devem ser dispostos ao ar livre entre as ripas da caixa, de
modo a não ficarem fora do solo mais de ¼ do seu comprimento. O material de enchimento deve ser
suficientemente fino, por forma a garantir o crescimento das raízes (Gamito 2002).
Logo que as estacas enraízem e se estabeleçam, a vegetação originada substituirá gradualmente a
estrutura inicial nas suas funções. Esta técnica proporciona não só uma protecção imediata contra a
erosão, oferecida pelas estruturas de madeira, como garante também uma estabilização do talude a
longo prazo, através da sua parte vegetativa. É indicada para ser colocada na base dos taludes,
quando é necessária uma pequena parede para estabilizar a base e reduzir o declive do talude (Tuttle
e Ralston 1992).
58
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
Fig. 2.18 - Esquema da técnica de “Live cribwall”. Adaptado de Tuttle e Ralston (1992)
2.4.5.6.7 “Wattle Fences”
Esta técnica baseia-se na construção de pequenas barreiras de retenção de terras, utilizando estacas
de material vegetal vivo, as quais ao abrolharem e originarem novos lançamentos, irão fortalecer a
estrutura. Contudo, estas estruturas são normalmente utilizadas em locais com condições de
humidade favoráveis, como é o caso de solos de textura fina ou locais onde a ocorrência de
infiltração ou a existência de toalhas freáticas proporcione humidade suficiente para o
desenvolvimento das estacas (Polster 2003).
As “Wattle Fences” podem ser utilizadas em taludes com elevada inclinação (70º) desde que o
talude esteja globalmente estabilizado (Polster e Bio 2002).
Fig. 2.19 - Esquema da técnica de “Wattle Fences”. Adaptado de Polster e Bio (2002)
59
Quadro 2.7 - Resumo das técnicas de revestimento vegetal, incluindo a sua classificação
segundo o grau de prevenção do risco de erosão, custo, vantagens e limitações
(Adaptado de Gamito 2002, s/a 2003)
Técnicas de
revestimento
vegetal
Prevenção
do risco de
erosão
Custo
Vantagens
Limitações
A aplicação de “mulch” em
taludes pode ser difícil e requerer
a utilização de equipamento
especializado.
Palha só pode ser utilizada em
taludes até 20% e composto até
40% e pode surgir necessidade
de serem fixados. A palha pode
trazer sementes de infestantes
Não previne os deslizamentos.
Não
proporciona
qualquer
protecção superficial contra a
erosão
É necessário ter acesso a
equipamento
próprio
para
hidrossementeira.
Pode
ser
necessário
efectuar
várias
aplicações, em áreas com baixo
crescimento vegetal.
Não são muito eficazes em locais
com pouca humidade.
Cobertura do solo
ou “Mulching”
Médio
Custos
variável
Pode ser usada isoladamente para
proteger áreas durante pequenos
períodos. Protege solo da erosão da
gota de chuva. Preserva a humidade
do solo e protege a germinação das
sementes
contra
temperaturas
extremas. Meio relativamente barato
de promover o crescimento das
plantas e a protecção dos taludes
Hidrossementeira
sem “mulch”
Baixo
Baixos
Técnica económica e eficiente para
ser aplicada a grandes áreas.
Hidrossementeira
com “mulch”
Baixo
Custos
variável
(Baixos)
Colocação
estacas vivas
Baixo
Baixos*
Alto
Baixos*
Técnica económica e eficiente para
ser aplicada a grandes áreas. A
utilização de fixadores com “mulch”
pode ser utilizada para fornecer
imediatamente protecção até à
germinação
das
espécies
e
estabelecimento
de
vegetação.
Permite o revestimento de taludes
inclinados, onde as técnicas de
sementeira e “mulching” são difíceis.
Técnica complementar.
Serve para controlar o movimento de
massa superficial, embora não seja
tão eficaz como a “cribwall” e a
“geogrid”
Reduz largamente a erosão, através
da diminuição do escoamento e da
deposição dos sedimentos.
de
Fachinagem
Técnicas de
revestimento
vegetal
Prevenção
do risco de
erosão
Só protege da erosão a partir do
momento em que a superfície do
talude estiver completamente
coberta.
Custo
Vantagens
Limitações
Permite a estabilização do solo
imediata e protege a superfície do
talude
Não é tão eficiente como as
“geogrids” ou os gabiões com
vegetação. Os taludes não devem
exceder os 37º.
Proporciona uma protecção do talude
e o estabelecimento de vegetação
imediato. Pode ser utilizado em
taludes inclinados. É de fácil
instalação e pode ser reparado, se
ficar
danificado.
Aparência
esteticamente agradável.
Controlo da erosão relativamente
eficiente e económico. A eficácia
aumenta com o desenvolvimento da
vegetação. Aparência esteticamente
agradável.
Dispendioso e muito intensivo
em termos de trabalho manual.
Entrançados
“Brushlayer”
Médio
Colocação
de
placas de relva
Alto
Menos
dispendio
sos
do
que
“Wattle
Fences”
Elevados
Sementeira
Baixo
Baixos
60
O seu potencial para prevenir a
erosão só é efectivo depois das
raízes
e
folhas
estarem
totalmente desenvolvidas.
Deve
ser
aplicada
numa
superfície preparada e requer um
período de manutenção. É difícil
instalar em taludes inclinados,
está limitada a determinadas
épocas do ano e as zonas
semeadas recentemente ficam
susceptíveis à erosão provocadas
pelo escoamento da água.
Cap. 2 – Erosão e Estabilização Biológica de Taludes
Estruturas
geossintéticasGeocellular
Containment
System
Erosion-control
blankets (RECB) Mantas
biodegradáveis
Alto
Muito
elevados
Alto
Elevados
Gabiões
com
vegetação
“Joint planting”
Alto
Elevados
Rip
rap
vegetação
Médio
Baixos
“Branchpacking”
Médio
“Live cribwall”
Alto
Mediana
mente
elevados
Elevados
“Wattle Fences”
Médio
com
Mediana
mente
elevados
É usado para estabilizar taludes
inclinados, proporcionando também
uma protecção da superfície contra a
erosão.
Apresenta
excelentes
benefícios em termos geotécnicos.
Cobertura imediata. Podem ser
utilizados como protecção temporária
ou permanente em taludes altamente
erodidos. Permitem uma cobertura
mais uniforme e prolongada do que
os “mulch”.
Podem ser usados para reter paredes
em taludes inclinados. Quando
instalados ao longo do talude, reduz
totalmente a erosão. Técnica muito
permeável e flexível.
Tem a função de proteger o talude
como uma armadura. Quando cobre
toda a superfície, a erosão é reduzida
ao mínimo. Utilizado para zonas com
estruturas do solo problemáticas.
Serve para reparar pequenos orifícios
no talude
É usada para estabilizar taludes
inclinados, proporcionando também
uma protecção da superfície contra a
erosão.
Apresenta
excelentes
benefícios em termos geotécnicos.
Permite a estabilização do solo
imediata e protege a superfície
Exige técnica de utilização para
obtenção de bons resultados
Só evitam os deslizamentos, após
o estabelecimento das raízes.
Não são adequados para taludes
rochosos.
É
necessário
preparação do terreno para
instalar correctamente os RECP
Técnica muito intensiva em
termos de mão-de-obra.
Não é tão eficiente na previsão
dos deslizamentos como os
gabiões, os “geogrids” e os
“cribwalls”.
Necessita de elevada quantidade
de água para o estabelecimento
da vegetação
Altura limitada
Não é tão eficiente com as
“geogrids” ou os gabiões com
vegetação
Relativamente a outras que utilizem também o mesmo tipo de material vegetal.
2.5 SISTEMA DE APOIO À DECISÃO
Os sistemas de apoio à decisão (SAD) consistem numa agremiação de programas e técnicas
informáticas, desenvolvidos através da utilização de um suporte digital, com intuito de facilitar a
acessibilidade à informação e sua subsequente análise (Sodja et al. 1994). Estas propriedades dos
SAD favorecem as capacidades decisórias dos seus utilizadores (Wherrett 1996).
A utilização de SAD iniciou-se no final da década de século passado quando várias escolas de
Gestão de Empresas procuram beneficiar do ambiente digital para a elaboração de modelos
analíticos que auxiliassem os gestores durante o processo de decisão (Powers 1999). Desde então,
este tipo de sistemas tem vindo a ser empregue em outras áreas onde existem dificuldades em obter
soluções para problemas complexos e poucos estruturados (Adelman 1992; Sprague e Carlson
1982).
Uma vez que em problemas daquela natureza podem coexistir várias soluções, os SAD
caracterizam-se por procurarem minimizar o grau de incerteza, quando uma delas tem que ser
adoptada (Graham e Jones 1988).
61
Esta particularidade dos SAD ajusta-se à realidade da escolha da técnica mais eficaz para estabilizar
taludes, pois a existência de uma panóplia de possíveis opções dificulta a tomada de decisões. Este
processo é ainda agravado pela dificuldade em identificar todas as variáveis que conformam o
problema.
Como tal, procurou-se desenvolver um SAD que, por um lado, disponibilizasse toda a informação
relevante e, por outro, coadjuvasse no processo de análise necessário para a escolha da melhor
técnica.
O SAD é constituído pelas seguintes secções:
Mapa
Dado que as técnicas da bio-engenharia se socorrem da vegetação como material de construção, o
SAD disponibiliza informação acerca da vegetação mais comum na área de intervenção, das
espécies que podem ser propagadas por estacas e das espécies pioneiras, para além da informação
acerca dos factores ambientais (solo, litologia, pH do solo, precipitação, temperatura, riscos de
geada e insolação) que condicionam a sua instalação e desenvolvimento.
Modelo de cálculo de susceptibilidade de erosão em taludes
Este modelo foi desenvolvido com base na equação Universal das Perdas e em estudos realizados
para a aplicação desta equação ao caso Português. No entanto, em vez de utilizar informações pouco
acessíveis e expressões difíceis de calcular, apenas requer o input de informações simples como a
textura, o declive e comprimento do talude. Esta informação permite-nos obter três possíveis riscos
de erosão: baixo, médio e alto.
O SAD, no entanto, não proporciona uma única solução pois ela dificilmente existe. De facto, várias
técnicas podem ser empregues para fazer face a diferentes susceptibilidades. Cabe ao utilizador
escolher aquela que se afigura mais razoável. Para tal, o SAD disponibiliza a visualização da
técnicas num ambiente virtual que pretende aproximar o mais possível o utilizador da realidade.
62
Cap. 4 – Resultados e Discussão
3. EXPERIMENTAÇÃO E TRABALHOS DE CAMPO
3.1 CARACTERIZAÇÃO DO LOCAL
3.1.1 Localização dos taludes
A parte experimental deste projecto foi instalada em 2 taludes de escavação (Quadro3.1),
localizados na auto-estrada A8, entre Torres Vedras e o Bombarral (Fig. 3.1). Estes taludes foram
seleccionados, em colaboração com a empresa Autoestradas do Atlântico, fundamentalmente por
necessitarem de intervenção urgente, dado que não se encontravam ainda estabilizados e por
estarem praticamente desprovidos de cobertura vegetal, apresentando alguns sinais de
erosionamento (Fig. 3.2 e 3.3).
Fig. 3.1 - Localização dos taludes onde se realizaram os ensaios
Fig. 3.2 – Perfil do talude (S/N), localizado na autoestrada A8 antes da intervenção
63
Fig. 3.3 – Perfil do talude (N/S), localizado na autoestrada A8 antes da intervenção
Quadro 3.1 - Características dos taludes estudados:
Sul/Norte
Talude
(S/N)
Local
A8
pKs
50+800
Altura (m)
>8
Comprimento (m)
> 60
Exposição
W
Declive (Graus)
45
Existência de sulcos
Alguns
Grau de cobertura(%)
10
Norte/Sul
(N/S)
A8
59+400
>8
>100
E
45
Muito Pouco
5
3.1.2 Caracterização Edafo-Climática
3.1.2.1 Clima
Pode-se definir o clima como uma sucessão habitual dos estados da atmosfera, sendo caracterizado
pelos valores médios anuais dos diversos elementos meteorológicos. Estes são a intensidade da
radiação solar, temperatura do ar e do solo, ventos, humidade do ar, nebulosidade, natureza e
repartição das precipitações. Estes valores podem ser caracterizados pela amplitude, pelas variações
diurnas, mensais e anuais e os seus valores extremos máximos e mínimos.
Para a caracterização climática da zona em estudo utilizaram-se como base os dados relativos à
estação de Dois Portos que tem como principais características uma latitude de 39º2´, longitude de
9º11´e altitude de 110 m.
Os dados objecto de tratamento são referentes a um período de 30 anos (1958 a 1988), conforme
recomendado pela Organização Meteorológica Mundial.
64
Cap. 4 – Resultados e Discussão
Quadro 3.2 -Tratamento sumário dos dados
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Média Total
Geada
6
3
2
0
0
0
0
0
0
0
2
6
-
-
HR9
85
84
79
77
76
76
74
75
77
80
82
83
79
-
I
131,0 131,6 180,8 197,5 252,5
260,8
298,3
301,5
234,4
185,6
144,9
143,2
-
2.462,1
R
98,8
90,5
71,5
58,1
50,7
25,7
5,2
6,3
22,5
75,2
108,3
94,2
-
707,0
R01
15
15
13
11
9
5
2
2
5
10
14
14
-
-
R1
13
13
10
9
7
5
1
1
4
8
12
11
-
-
R10
4
3
3
2
2
1
0
0
1
3
4
3
-
-
T
10,2
10,8
12,2
13,7
15,5
18,2
20,0
20,4
19,9
16,9
13,0
10,5
15,1
-
T9
9,3
10,0
11,6
13,7
15,9
18,5
19,8
19,8
19,4
16,3
12,2
9,6
-
-
Tamax 17,6
19,5
22,3
25,2
29,0
32,6
33,7
34,5
33,4
28,3
22,5
18,2
-
-
Tamin
1,6
1,5
2,4
4,1
6,1
8,7
10,7
10,9
9,1
5,3
2,5
1,3
-
-
Tmax 14,2
14,9
16,7
18,3
20,2
23,4
25,4
25,9
25,6
22,2
17,7
14,7
-
-
Tmin
6,2
6,7
7,6
9,0
10,5
13,1
14,6
14,8
14,2
11,6
8,3
6,9
-
-
Vento 10,5
12,2
11,5
11,7
11,9
10,8
11,4
11,2
9,0
8,9
8,8
10,3
-
-
Chave:
Geada - Número de dias de Geada
HR9 - Valores médios de Humidade Relativa às 9UTC (%)
I - Insolação (h)
R - Precipitação (mm)
R01 - Número de dias com precipitação superior a 0,1 mm
R1 - Número de dias com precipitação superior a 1,0 mm
R10 - Número de dias com precipitação superior a 10 mm
T - TEMPERATURA DO AR - Média diária (ºC)
T9 - TEMPERATURA DO AR - Média diária às 9 horas (ºC)
Tamax - TEMPERATURA DO AR - Máxima absoluta (ºC)
Tamin - TEMPERATURA DO AR - Mínima absoluta (ºC)
Tmax - TEMPERATURA DO AR - Média das máximas (ºC)
Tmin - TEMPERATURA DO AR - Média das mínimas (ºC)
Vento - Velocidade Média do Vento (km/h)
Precipitação
A precipitação depende de inúmeros factores como a altitude, a época do ano, o relevo e outros
factores fisiográficos locais. A sua influência sobre os ecossistemas pode ser determinante por se
apresentar como um dos grandes condicionantes do ciclo hidrológico e da vegetação, sendo ainda,
um dos principais agentes nos processos de erosão hídrica do solo, da ocorrência de cheias, da
lavagem de pavimentos e de infiltrações de águas no solo.
A precipitação total registada na Estação de Dois Portos é de 707 mm, observando-se uma
precipitação máxima de 108,3mm em Novembro e uma mínima de 5,2 mm em Julho.
Temperatura do ar
A temperatura do ar é condicionada por factores gerais a que se sobrepõem factores regionais e
locais. Os factores gerais são a radiação solar e o movimento da terra, os factores regionais são a
65
influência dos mares, dos continentes e das cadeias montanhosas, sendo os locais a topografia, a
natureza do solo e o seu revestimento.
No quadro seguinte é apresentada uma síntese, onde podem ser verificados os principais parâmetros
das condições térmicas registadas na estação climática de Dois Portos:
Quadro 3.3 - Síntese dos principais indicadores do regime térmico (ºC)
Estação de Mirandela
Média mensal
Extremos absolutos
Média anual
15.1
Mínimo
10.2
Máximo
20.4
Amplitude
10.2
Mínimo
1.3
Máximo
34.5
Períodos com Tmin< 0ºC
-
Os índices de temperatura do ar são sempre susceptíveis de variações específicas, sobretudo em
termos de amplitudes diárias, devido essencialmente à concentração de partículas poluentes
características da rede viária.
Humidade Relativa
A região apresenta valores de humidade relativa mais elevados no Inverno do que no Verão, valores
estes que variam entre 85%, em Janeiro, e 74%, em Julho.
Classificação Climática
A enorme variabilidade inter anual, quer da precipitação total quer estacional ou mensal, tem como
consequência um elevado factor de risco para a manutenção das espécies. Este factor é naturalmente
agravado pelas deficientes condições edáficas dominantes. Os solos delgados de baixa capacidade
de retenção de água, não conseguem armazenar grande parte da precipitação ocorrida, conduzindo a
deficiências a partir do mês de Maio.
O balanço hídrico (Fig. 3.4) realizado pelo método de Thornthwaite, permite determinar quais os
meses em que se verifica risco de défice ou excesso de água no solo.
66
Cap. 4 – Resultados e Discussão
Balanço Hídrico
120
100
mm
80
D
Rs
60
S
Cs
40
20
0
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Meses
ETP(mm/mês)
R(mm)
ETR (mm/mês)
Fig. 3.4 - Balanço hídrico. As áreas entre as curvas representam S (excesso de água), Cs
(cedência de água pelo solo, ∆A>0), D (défice de água) e Rs (restituição de água )
O gráfico anterior permite considerar um semestre húmido de Outubro a Abril no qual se concentra
mais de 84% da queda pluviométrica e um semestre seco de Maio a Setembro de acentuada
estiagem e durante o qual se verifica nítida carência de água no solo.
A classificação climática de Thornthwaite baseia-se em quatro índices, sendo dois indicadores do
regime térmico e outros dois do regime hídrico. A concentração estival da eficiência térmica
expressa a importância do trimestre mais quente do ano e a eficiência térmica expressa as
exigências de água em valor anual de ETP(mm); os índices de humidade e de aridez caracterizam o
regime hídrico em termos sazonais .
Quadro 3.4 - Classificação Climática
Índices
Valores
Classificação
Índice de aridez (Ia)
35 %
s2
Índice de humidade (Ih)
28 %
Índice hídrico (IH)
7%
C2
Concentração estival da eficiência térmica (CEET)
41 %
a’
760 mm
B´2
Eficiência térmica
A classificação climática resultante dos valores obtidos é:
C2 B´2 s a’ – Clima sub-húmido chuvoso, mesotérmico, com nula ou pequena concentração da
eficiência térmica na estação quente e grande deficiência de água no verão.
67
Segundo a classificação de Köppen:
Csb
C - clima mesotérmico sem queda regular de neve
s - estação seca no Verão
b - Verão pouco quente
De acordo com os dados da estação meteorológica em causa, verificou-se a ocorrência de geadas na
região no período de Novembro-Março, com especial incidência nos meses de Dezembro e Janeiro.
3.1.2.2 Solos
Apesar deste trabalho se desenvolver numa formação geológica à qual não se deve dar a designação
de solo, será interessante fazer uma pequena caracterização dos solos da região.
Para obter a representatividade das várias famílias de solos, procedeu-se à quantificação das áreas
ocupadas pelas mesmas (método da contagem das quadrículas, descrito no Projecto de Arborização
parcial do Concelho de Torres Vedras).
Quadro 3.5 - Áreas e percentagens correspondentes às famílias de solos existentes
Famílias
Vato
Vcst/Vcst’/Vcs
Pato
Aac
Pcst
Lvt
Vto
Vt
Sbc/Sb
Ac/Atc/Atl/At
Área social
Total
Legenda:
- Vato
- Vcst/Vcst’/Vcs
- Sbc/Sb
- Ac/Atc/Atl/At
Área (ha)
248,2
182,3
93,15
84,56
67,6
54,9
32,2
25,2
54,56
11,33
55
909
Percentagem (%)
27,3
20,0
10,24
9,3
7,43
6,03
3,5
2,7
6
1,24
6,05
100
Solos Mediterrânicos vermelhos ou amarelos
Solos Calcários vermelhos
Solos de Baixas (Coluviossolos)
Aluviossolos
As famílias de solos mais representativas da região são:
- Solos Mediterrânicos vermelhos ou amarelos (Vato)
- Solos Calcários vermelhos (Vcst/Vcst’/Vcs)
Os Solos Mediterrânicos Vermelhos de Materiais não Calcários são formados a partir de rochas não
calcárias. Evoluindo, de perfil A BA C, ou seja, solos argiluviados de cores avermelhadas,
relacionando-se com argilas ou margas argilosas, em geral de espessura mediana, texturas
finas/médias ou finas e grau de saturação com bases acima de 35%.
68
Cap. 4 – Resultados e Discussão
Os Solos Calcários Vermelhos são solos pouco evoluídos, de perfil A C, ou frequentemente A Bc C,
originários de rochas calcárias, com percentagem variável de carbonatos ao longo do perfil, de
coloração avermelhada.
3.2 SISTEMA DE APOIO À DECISÃO (SAD)
Para a orientação na escolha da técnica de estabilização recorremos ao sistema de apoio à decisão
(SAD) desenvolvido por Gamito (2002), como referido no ponto 2.1.3.3, utilizando a página
disponível online http://sbdss.no.sapo.pt/
Fig. 3.5 - Modelo de cálculo de susceptibilidade de erosão em taludes: entrada de dados
Fig. 3.6 - Riscos de susceptibilidade de erosão
69
Fig. 3.7 - Técnica de bioengenharia sugerida pelo modelo
Segundo este modelo o talude S/N apresenta um risco de erosão baixa e a técnica de Bioengenharia
recomendada é a hidrossementeira. No talude N/S, apesar de ter uma textura diferente do primeiro,
quando introduzidos os valores no modelo SAD os resultados são os mesmos e recomenda-se
igualmente a hidrossementeira.
3.3 INVENTÁRIOS FLORÍSTICOS E ESCOLHA DAS ESPÉCIES
Para a selecção das espécies das misturas a utilizar no ensaio foram considerados os seguintes
passos:
1 - Recolha bibliográfica das espécies características da zona de Lisboa e Vale do Tejo
(projectos de integração paisagística e Quercetea)
2 - Listagem de sementes disponíveis no mercado vs. preço
3 - Inventário local
4 - Caracterização/adequação das espécies indicadas (boa capacidade de uso temporão da
água, boa resistência à seca, boa capacidade de crescimento em povoamentos densos, boa
capacidade de resistência a variações intensas de biomassa).
Foram efectuadas pesquisas aos estudos de integração paisagística elaborados para a rede rodoviária
da zona de Lisboa e Vale do Tejo, extraindo-se uma lista com as espécies herbáceas e arbustivas
(Quadro 3.6) que mais frequentemente eram aconselhadas para a estabilização de taludes nesta
região.
70
Cap. 4 – Resultados e Discussão
Quadro 3.6 - Espécies pioneiras e arbustivas referidas com maior frequência em projectos de
integração paisagística realizados na região de Lisboa e Vale do Tejo
Espécie herbáceas
Agrostis tenuis
Cynodon dactylon (L.) Pers.
Dactylus glomerata
Festuca arundinacea
Festuca rubra var fallax
Festuca rubra var rubra
Lolium multiflorum Lam.
Lolium perenne L.
Lotus corniculatus
Lupinus luteus
Trifolium fragiferum
Trifolium incarnatum
Trifolium repens
Trifolium subterraneum
Espécie arbustivas
Acanthus mollis L.
Cistus crispus L.
Cistus ladanifer L.
Cistus salvifolius L.
Crataegus monogyna Jacq.
Cytisus multiflorus (L'Hér.) Sweet
Daphne gnidium L.
Lavandula luisieri (Rozeira) Rivas Mart.
Lygos sphaerocarpa (L.) Heywood
Ononis natrix L. Spp.ramosissima (Desf.) Batt.
Phillyrea latifolia L.
Pistacia lentiscus L.
Teucrium fruticans
Viburnum tinus
Dos estudos de impacto ambiental e dos projectos de execução de integração paisagística
elaborados para a rede viária da A8, troço Torres Vedras-Bombarral, obtiveram-se as espécies
arbustivas projectadas para estabilização dos taludes do troço em estudo e as respectivas densidades
(Quadro 3.7).
Quadro 3.7 - Espécies arbustivas descritas no projecto de execução, elaborado para o troço
Torres Vedras-Bombarral na A8 (Estudocivil, 1997)
Espécie
Cistus crispus
Cistus ladanifer
Crataegus monogyna Jacq.
Daphne gnidium
Erica scoparia
Lavandula luisieri
Lygus sphaerocarpa
Rhamnus alaternus
Rosa canina
Teucrium fruticans
Viburnum tinus
Quantidade aplicada (g/m2)
0,0125
0,0125
0,05
0,075
0,1
0,025
0,1
0,075
0,04
0,06
0,125
Fig. 3.8 - Taludes estabilizados com revestimento vegetal, existentes na A8, onde foram
realizados os inventários
71
Paralelamente foram realizados diversos inventários florísticos (Fig. 3.8) aos taludes já
intervencionados da Auto-estrada A8 e que apresentavam um revestimento vegetal satisfatório, com
arbustos bem estabelecidos e desenvolvidos, constituindo por isso exemplos de sucesso
relativamente à estabilização de taludes através de espécies vegetais. Os resultados destes
inventários encontram-se descritos no Quadro 3.8.
Quadro 3.8 - Espécies arbustivas inventariadas em taludes com revestimento vegetal já bem
estabelecido da A8
Grau de
cobertura (%)
1
1
1
2
2
2
28
5
5
5
5
5
5
5
6
7
7
8
Espécie
Salix salvifolia
Spartium junceum
Tamarix sp.
Calluna vulgaris
Centaurea sphaerocephala ssp lusitanica (?)
Cistus ladanifer
Ulex jussiaei
Cistus albidus
Cistus salvifolius
Coronilla valentina glauca
Dittrichia viscosa
Erica scoparia
Ononis natrix
Teline monspessulana
Cistus crispus
Lavandula luisieri
Retama shaerocarpa
Cytisus striatus
Com base nos factores anteriormente enumerados definiram-se as seguintes misturas de sementes:
Quadro 3.9 - Mistura A - Mistura com base nas espécies que constam no Inventário efectuado
aos taludes, cujo revestimento vegetal foi bem sucedido na auto-estrada A8
Espécie
Acanthus mollis L,
Cistus crispus
Cistus salvifolius
Cytisus multiflorus (L'Hér,) Sweet
Daphne gnidium
Lygus sphaerocarpa
Ononis natrix
Phillyrea latifolia L,
Pistacia lentiscus L,
Total
72
% na mistura
3
2
2
7
6
28
3
21
28
100
Quantidade
aplicada (g/m2)
0,07
0,04
0,04
0,18
0,15
0,71
0,07
0,53
0,71
2,5
Cap. 4 – Resultados e Discussão
Quadro 3.10 - Mistura B - Mistura com base nas espécies que constam maioritariamente nos
estudos de integração paisagística, elaborados para redes rodoviárias da
região de Lisboa e Vale do Tejo
Espécie
Calluna vulgaris
Centaurea sphaerocephala ssp lusitanica (?)
Cistus albidus
Coronilla valentina glauca
Cytisus striatus
Erica scoparia
Lavandula luisieri
Ononis natrix
Spartium junceum
Teline monspessulana
Total
% na mistura
1
7
3
13
16
4
5
7
7
37
100
Quantidade aplicada
(g/m2)
0,03
0,16
0,05
0,28
0,35
0,08
0,10
0,14
0,15
0,80
2,14
Quadro 3.11 - Mistura C - Mistura de sementes de espécies pioneiras existente no mercado,
recomendada para controlo de erosão em taludes com inclinações elevadas
Espécie
Dactylis glomerata “Amba”
Festuca arundinacea “Eldorado”
Lolium perenne “Aviara”
Lolium multiflorum “Labelle”
Trifolium repens “Huia”
Trifolium pratensis “Lucrum”
% na mistura
25%
20%
30%
20%
2,5%
2,5%
3.5 TÉCNICAS DE REVESTIMENTO VEGETAL
A sementeira das espécies vegetais foi efectuada recorrendo à técnica de hidrossementeira e
consistindo na projecção de uma mistura constituída por sementes, fertilizantes, “mulch” e água.
Existem no mercado diversos tipos de “mulch” que podem ser utilizados na hidrossementeira. Neste
ensaio foram seleccionados três tipos de “mulch” com características bastante distintas e abaixo
descritos. Avaliaram-se e compararam-se os resultados da sua aplicação, relacionados não só com o
controlo da erosão, mas também com o desenvolvimento da cobertura vegetal. Foi igualmente
comparado o preço dos diferentes tipos de “mulch” estudados (Quadro 3.13).
- Mulch 1- Fibras de madeira
Este tipo de “mulch” é o mais utilizado actualmente e é produzido através do desfibramento
de pedaços de madeiras inteiros. Apresenta fibras longas que quando aplicadas se interligam e
se colam umas às outras, formando uma manta contínua na superfície do solo;.
- Mulch 2 - BFM (Bonded Fiber Matrix)
As BFM fazem parte de uma nova classe de produtos de controlo da erosão, que ao serem
aplicados hidraulicamente originam uma matriz tridimensional, a qual auxilia a prevenção da
erosão e potencia o crescimento das plantas. Apresentam características semelhantes às das
mantas biodegradáveis, sendo porém a sua aplicação menos dispendiosa e mais fácil.
73
- Mulch 3- Compostos resultantes de processos de compostagem de material vegetal
A utilização deste tipo de produtos compostados tem sido objecto de diversos estudos de
forma a tirar partido das múltiplas vantagens destes, relacionadas não só com as suas
características físicas e químicas, mas também com o facto da sua aplicação constituir uma
solução ambiental económica e acessível.
Após análise a diversos produtos compostados, seleccionou-se o composto proveniente da empresa
de Valorização e Tratamento de Resíduos Sólidos S.A. do Algarve – Algar, por esta apresentar um
processo de compostagem de maior qualidade conforme descrito seguidamente.
A transformação de Resíduos Verdes (sobras resultantes da manutenção de jardins e de espaços
verdes) em composto consiste, numa primeira fase, na desfibração dos resíduos em pequenos
pedaços, visando a aceleração da compostagem e também um manuseamento mais fácil.
Esta matéria-prima é depois colocada em pilhas homogéneas, onde decorre a sua decomposição
natural. A temperatura das pilhas é monitorizada com frequência, servindo estas informações para
determinar o estado da sua decomposição.
Regularmente, as pilhas do material são revolvidas com um equipamento próprio (o volteador), de
forma a garantir uma decomposição uniforme de toda a matéria através da oxigenação das pilhas,
acelerando o processo de compostagem. Simultaneamente, é efectuada a injecção de água de forma
a controlar o teor de humidade do material a compostar.
Quando o material atinge a sua fase de estabilização (passados cerca de 2 meses), é colocado num
crivo rotativo que o separa em 2 tipos de produtos: composto e mulching
(algar.com.pt/pt/rsu/compostagem.htm).
Quadro 3.12 - Análise Química e Biológica do Mulch (Mulch 3) utilizado na modalidade B
(Composto)
Parâmetro
Matéria seca
Matéria Orgânica
pH (1:6) a 22 ºC
Condutividade a 20º C (1:5)
Fósforo Total
Azoto Total
Carbono Orgânico Total
Relação C:N
Potássio
Cobre
Zinco
Chumbo
Selénio
Cádmio
Crólmio Total
74
Resultado
Expressão de Resultados
80.8
29.3
8.5
1091
436
1.2
16.3
13:1
381
14.8
48.9
1.0
<0.3
0.1
4
% (m/m)
% (m/m)
Unidades de pH (em matéria fresca)
µS/cm (na matéria fresca)
mg/Kg P2O5
% (m/m)
% (m/m)
mg/Kg K
mg/Kg Cu
mg/Kg Zn
mg/Kg Pb
mg/Kg Se
mg/Kg Cd
mg/Kg Cr
Cap. 4 – Resultados e Discussão
Parâmetro
Arsénio Total
Níquel
Mercúrio
Salmonella sp.
Clostridium perfrigens
Resultado
Expressão de Resultados
4.2
24
<0.07
Ausência
0
mg/Kg As
mg/Kg Ni
mg/Kg Hg
Presença ou Ausência/g (na matéria fresca)
UFC/g (na matéria fresca)
Quadro 3.13 - Preço unitário e por Kg e m2 dos “mulch” estudados
Mulch
Peso
unitário
22,7 Kg
Dose de aplicação
€/embalagem*
€/Kg
€/m2**
135 a 300 g/m2
23€
1,01€
0,22€
Fibra de madeira
“Bond Fibre
2
22, 7 Kg
300 a 450 g/m
64€
2,82€
1,06€
Matrix”-BFM
3
2
1m
500 g/m
25€
Composto**
* Preço de tabela
** Valor referente apenas ao custo do mulch, não tendo sido considerado o custo da aplicação
3.6 DESENHO EXPERIMENTAL
Em cada talude, estabeleceram-se 15 talhões, com dimensões de 1 m de largura e 8 m de
comprimento, definindo-se um intervalo de 50 cm de separação entre eles. Nestes 15 talhões foram
testadas 4 modalidades e 1 branco, repetidos 3 vezes aleatoriamente em cada talude (Fig.3.9).
Fig. 3.9 - Desenho experimental do ensaio instalado nos taludes
75
Os materiais e equipamentos utilizados no ensaio são enumerados seguidamente:
- 30 caixas de chapa galvanizada
- 30 bidões de 65 L e 30 bidões de 25 L
- 30 garrafas de 1,5 L
- 2 misturas de sementes (9 Kg)
- fibras de madeira com fixadores – 45 Kg
- BFM – 60 Kg
- adubo de libertação lenta (22-27-7)
- composto resultante de processo de compostagem
- hidrossemeador de 1000 L
- retroescavadora
3.7 TRABALHOS REALIZADOS NA PRÉ- INSTALAÇÃO
3.7.1 Recolha e análise do solo
Colheita e amostragem da terra
As amostras do solo foram recolhidas após limpeza de ervas, pedras e detritos vegetais e através de
abertura de covas. Foram recolhidas e misturadas diversas amostras retiradas de toda a superfície
dos taludes a estudar.
Análises de solo
Os dados obtidos estão descritos no Quadro 3.14.
Quadro 3.14 - Resultados da análise do solo dos taludes onde foram instalados os ensaios
(Laboratório Rebelo da Silva)
Parâmetro
Classificação textural
Argila (%)
Limo (%)
Areia (%)
pH (H2O)
Matéria Orgânica (%)
Magnésio (ppm)
Potássio (ppm)
Fósforo (ppm)
Talude S/N
Franco-Arenoso
13,3
7,9
78,8
5,7 (pouco ácido)
0,24 (muito baixo)
>125 (muito alto)
49 (médio)
8 (muito baixo)
Talude N/S
Areno-Franco
9,6
3,8
86,6
8,5 (pouco alcalino)
0,24 (média)
>125 (muito alto)
98 (alto)
>200 (muito alto)
3.7.2. Mobilização do solo
Três dias antes da Hidrossementeira efectuou-se a mobilização do solo recorrendo ao uso de uma
retroescavadora (Fig. 3.10). A mobilização da camada superficial (5-10cm de solo) permitiu o
reperfilamento do talude sendo, desta forma, eliminadas as ravinas já existentes e preparada a cama
para as sementes.
76
Cap. 4 – Resultados e Discussão
Fig. 3.10 – Trabalhos de mobilização do solo com uma retroescavadora
3.7.3 Construção e colocação das caixas e recipientes próprios para a recolha de água
e sedimentos
O método escolhido para determinar as perdas de solo foi adaptado de Gerlach (1966). Consiste na
utilização de caixas simples de metal (Fig. 3.11 e 3.12), com 1m de comprimento por 0,15 m de
largura e com 7 aberturas no fundo, de forma a permitir o escoamento da água. A caixa deve ser
bem fixada ao talude e ficar completamente nivelada, possibilitando assim a saída uniforme da água
por todos os orifícios. Na abertura posicionada a meio da caixa coloca-se uma mangueira que fica
ligada a um recipiente com capacidade para 65L localizado na base do talude, e que se destina a
recolher a água do escoamento. Como medida de segurança, colocou-se outro recipiente de 25L,
igado através de uma mangueira ao bidon de 65L, de modo a receber a água excedente. Em cada
talhão foi instalada uma caixa de recolha de sedimentos (Fig. 3.13).
Fig. 3.11 - Modelo do método de recolha de sedimentos simplificado de Gerlach (Morgan 1986)
77
Fig. 3.12 - Modelo da caixa usada no ensaio
Caixas de
metal
Bidon 65ltrs
Bidon 25ltrs
Fig. 3.13 - Instalação de caixas nos taludes ao pK 50+850
3.8 HIDROSSEMENTEIRA
Efectuou-se esta operação no dia 14 de Dezembro de 2004 (Fig. 3.14). Para tal recorreu-se a um
hidrossemeador Finn com um depósito de 1000L. As misturas para cada talhão apresentaram a
seguinte constituição:
Modalidade A
- água
- fibras de madeira com fixador (mulch 1) -150g/m2
- bioestimulante de origem natural – 500ml/1000L
- adubo de libertação lenta (22-27-7) - 35 g/m2
- mistura de sementes pioneiras (mistura C) -35 g/m2
- mistura de sementes arbustivas (mistura A) - 2,5 g/m2
78
Cap. 4 – Resultados e Discussão
Modalidade B
-composto de resíduos verdes (mulch 3) - camada de 5 cm
- água
- bioestimulante de origem natural – 500ml/1000L
- adubo de libertação lenta (22-27-7) - 35 g/m2
- mistura de sementes pioneiras (mistura C) -35 g/m2
- mistura de sementes arbustivas (mistura B) - 2,1 g/m2
Modalidade C
- água
- fibras de madeira + fixador (mulch 1) - 150g/m2
- bioestimulante de origem natural – 500ml/1000L
- adubo de libertação lenta (22-27-7) - 35 g/m2
- mistura de sementes pioneiras (mistura C) -35 g/m2
- mistura de sementes arbustivas (mistura B) - 2,1 g/m2
Modalidade D
- água
- BFM - (Bonded Fibre Matrix) (mulch 2) - 300g/m2
- bioestimulante de origem natural – 500ml/1000L
- adubo de libertação lenta (22-27-7) - 35 g/m2
- mistura de sementes pioneiras (mistura C) - 35 g/m2
- mistura de sementes arbustivas (mistura B) - 2,1 g/m2
Modalidade N
Não se efectuou a hidrossementeira, ficando o solo a descoberto.
Quadro 3.15 - Quadro resumo das modalidades usadas no ensaio
Modalidade
Mobilização do solo
Fibras de madeira + fixador
Bioestimulante
Adubo
Sementes pioneiras (mistura C)
Sementes arbustivas (mistura B)
Sementes arbustivas (mistura A)
Composto
BFM
A
X
X
X
X
X
B
X
X
X
X
X
C
X
X
X
X
X
X
D
X
N
X
X
X
X
X
X
X
X
Na modalidade B, dada a grande dimensão das partículas que constituem o composto, não foi viável
a aplicação, juntamente com a restante mistura, através do hidrossemeador. O composto foi por isso
espalhado manualmente e posteriormente realizou-se uma hidrossementeira só com sementes,
adubo e bioestimulante.
79
Fig. 3.14 - Hidrossementeira nos taludes, realizada durante a instalação do ensaio
Fig. 3.15 - Fotografia do ensaio ao pK 59+400
3.9 RECOLHA DE DADOS
Foram realizadas visitas periódicas ao ensaio, para recolha da água escoada e depositada nos
reservatórios e dos sedimentos armazenados nas caixas. A periodicidade das recolhas variou com a
precipitação que ocorreu durante o período do ensaio. Houve a preocupação constante de manter os
recipientes de recolha nivelados e sem obstáculos que pudessem impedir a saída normal da água
através dos seus orifícios.
O ensaio iniciou-se em Setembro de 2004 e as últimas recolhas que serviram de base para este
trabalho foram efectuadas em Março de 2006.
3.9.1 Medição das perdas de solo
Todos os sedimentos existentes nas caixas foram recolhidos e secos em estufa e posteriormente
pesados. Para quantificar os sedimentos depositados no recipiente de recolha da água, que foram
arrastados pelo movimento desta ao longo do talude, retirou-se uma amostra de água de 1,5 L,
secou-se o solo e, mediante o conhecimento do volume de água existente no bidão, efectuaram-se os
cálculos necessários, tendo também em consideração as 7 repartições da caixa de recolha.
80
Cap. 4 – Resultados e Discussão
3.9.2 Medição da quantidade de água escoada (“run-off”)
A quantidade de água escoada existente no bidão foi quantificada e posteriormente, calculou-se o
volume total de água escoada por talhão tendo em conta as 7 repartições da caixa.
3.9.3 Vegetação
Nesta fase do trabalho, a caracterização da vegetação foi efectuada com base na percentagem de
cobertura vegetal desenvolvida nos diferentes talhões, considerando em cada um deles 3 zonas
distintas (superior, média e inferior) e a média respectiva.
Na data em que foi realizada a última observação dos talhões, a qualidade de arbustos germinados
não foi considerada significativa, pelo que não apresentaremos nesta fase a discussão sobre a
dominância de arbustos, nem a comparação das características geométricas das raízes e densidade
radical.
3.10 TRATAMENTO ESTATÍSTICO DOS DADOS
O tratamento estatístico foi realizado recorrendo à ANOVA e ao teste de Duncan.
81
82
Cap. 4 – Resultados e Discussão
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os dados analisados correspondem a um período de observação compreendido entre Dezembro de
2004 e Março de 2006.
Todos os dados monitorizados, no decorrer do ensaio, estão directa ou indirectamente dependentes
das condições climatéricas a que o talude se encontra sujeito. No período de germinação e
instalação do ensaio (Dez. 2004 - Abr. 2005) registaram-se condições meteorológicas anormais para
a época, com precipitações escassas e pouco intensas, consideradas de seca extrema (Quadro 4.1).
Quadro 4.1- Valores de precipitação total (mm) registados na Estação de Dois Portos entre
Fevereiro de 2005 e Março de 2006 (Instituto de Meteorologia)
Totais
Nº Dias
Totais
Nº Dias
Fev.
12,2
21
Set.
16,1
30
Mar.
45,3
30
Out.
96,6
29
Abr.
20,3
28
Nov.
36,5
20
Mai.
17,8
29
Dez.
20,0
17
Jun.
0,8
28
Jan.
31
17
Jul.
5,0
31
Fev.
42,7
17
Ago.
0,5
31
Mar.
45,1
14
Estas condições climatéricas influenciaram negativamente os resultados do ensaio, nomeadamente a
taxa de germinação, taxa de crescimento das espécies vegetais e os valores de escoamento
superficial e consequentemente do material erodido.
Contudo, a falta de precipitação verificada nesse período, embora prejudicial para testar a
capacidade dos “mulchs” no controlo da erosão, através da sua protecção superficial contra o
impacto das gotas de água provenientes da precipitação e da redução da velocidade de escoamento
superficial, permitiu testar as suas potencialidades para criarem microclimas propícios à germinação
das sementes e desenvolvimento das plantas, uma vez que estes ao provocarem uma redução na
evapotranspiração, aumentam a humidade disponível, aspecto particularmente importante em anos
secos.
Sendo o objectivo do ensaio comparar o desempenho de diferentes “mulchs” aplicados de modo
semelhante, através da hidrossementeira, e comparar o desenvolvimento de duas misturas de
sementes com arbustos diferentes, deve salientar-se que, apesar de algumas tentativas para aplicar o
“mulch” (composto) com o hidrossemeador, teve que se recorrer a uma aplicação manual, uma vez
que o tamanho e a densidade das partículas do composto bloqueavam a sua passagem através do
bico do hidrossemeador.
No segundo período de germinação Outono/Inverno (Setembro 2005-Março 2006) as condições
climatéricas foram consideradas normais para a época e favoráveis para o aumento do revestimento
vegetal dos taludes. Em Março de 2006 eram já visíveis alguns arbustos, numa fase muito inicial
do seu desenvolvimento, de difícil quantificação, pelo que considerámos como não vantajosa a
descriminação do grau de cobertura nesta fase.
83
4.1 QUANTIFICAÇÃO DAS PEDRAS DE SOLO
Para efectuar a quantificação e predição da erosão recorreu-se ao método directo de recolha de
material erodido em campos experimentais (ver ponto 2.1.3.1.1). Este método é o mais
recomendado e acessível para estudar o efeito global das características da cobertura vegetal, das
práticas culturais e, especialmente, das práticas conservacionistas (Schaefer et al., 2002).
Para a recolha do escoamento superficial e do material erodido optou-se por uma adaptação do
método de Gerlach (Morgan, 1986).
A recolha dos sedimentos foi efectuada periodicamente ao longo do ensaio e englobou:
• o solo que se armazenou na caixa de metal. Este foi pesado após secagem (Fig.4.2);
• o solo que foi arrastado pela água proveniente do escoamento superficial e se depositou no
bidon. Neste caso foi necessário recolher uma amostra, provocar a evaporação da água,
posteriormente secar e quantificar as partículas de solo.
Para a análise estatística dos resultados obtidos no ensaio, recorreu-se ao programa de computador
STATISTICA/ANOVA, e realizou-se o teste LSD (ou DMS - Diferença Mínima Significativa) de
comparação de médias.
Caixas
Os valores das recolhas podem ser observados no quadro que se segue.
Quadro 4.2- Média, desvio padrão e rácio comparativo de partículas erodidas recolhidas nas
caixas durante o ensaio (g/talhão)
MODALIDADES
TALUDE S/N
M ÉDIA
DP
TALUDE N/S
R ÁC IO
M ÉDIA
DP
R ÁC IO
N
3.860
2.978
1,00
2.230
1.810
1,00
A
970
591
0,25
500
320
0,22
B
1.637
1.841
0,42
384
280
0,17
C
1.217
439
0,32
640
354
0,29
D
1.390
855
0,36
346
304
0,16
Nota: O rácio estabelece a relação das perdas de solo das várias modalidades com o nu.
Com base nos valores obtidos para o desvio padrão verifica-se a ocorrência de uma grande variação
dentro das três repetições correspondentes à mesma modalidade. A análise estatística (aplicação do
método de Duncan) demonstra que as diferenças de perda de solo entre as modalidades não foram
significativas (Quadro 4.4).
Observa-se que todos os “mulch” aplicados no ensaio contribuíram para diminuir as perdas de solo
em valores absolutos. No talude S/N os valores de perdas de solo foram superiores aos do talude
N/S. No primeiro a modalidade A (fibras de madeira) registou menos 75% de perdas que o nu,
sendo das quatro modalidades estudadas a que apresentou melhores resultados. A modalidade B
84
Cap. 4 – Resultados e Discussão
(composto) foi a que demonstrou menos eficácia no controlo da erosão com valores 58% inferiores
ao nu.
Este aspecto deve-se fundamentalmente às características do “mulch” (composto) usado, pois as
partículas que o constituem são muito leves e pouco coesas destacando-se facilmente sendo
arrastadas pela água com facilidade e acumulando-se na caixa de recolha.
No talude N/S foi a modalidade D (BFM) que apresentou melhores resultados Nesta as perdas de
solo foram inferiores a quase um terço das registadas na modalidade N (Nú). No entanto, apesar do
BFM ser uma técnica eficaz para controlo da erosão é muito desvantajosa economicamente, com
custos quase 3 vezes superiores ao das outras modalidades (Quadro 3.13).
A modalidade C, com valores 71% inferiores ao nu, foi a que apresentou piores resultados, no
entanto apresentou um comportamento semelhante em termos percentuais nos dois taludes.
Bidons
Quadro 4.3- Média, desvio padrão e rácio comparativo de partículas em suspensão na água
escoada e armazenadas nos bidons durante o ensaio (g/talhão)
MODALIDADES
TALUDE S/N
MÉDIA
DP
TALUDE N/S
RÁCIO
MÉDIA
DP
RÁCIO
N
994
873
1,00
338
321
1,00
A
141
116
0,14
174
207
0,51
B
500
234
0,50
90
22
0,27
C
538
703
0,54
140
107
0,42
D
215
36
0,22
62
37
Nota: O rácio estabelece a relação das perdas de solo das várias modalidades com o nu.
0,18
Comparando os resultados obtidos da quantificação das partículas em suspensão na água escoada
com os das partículas erodidas recolhidas nas caixas, verifica-se que os primeiros representam cerca
de 1/5 do total. Segundo análises granulométricas realizadas, descritas no quadro 4.5 as partículas
de solo existentes na água, correspondem sobretudo a argilas, no caso da modalidade B
correspondem também a matéria orgânica proveniente da aplicação do composto. As argilas,
embora existam em pequena quantidade, desempenham um papel importante na estabilização dos
taludes. A argila é, em geral, da fracção mineral, a parte responsável pela retenção de elementos
nutritivos e pela agregação de solos. Dela depende essencialmente a consistência do solo e por isso
estes valores são fundamentais numa avaliação global (Costa,1995).
85
Pe rdas Terra
N
4000
3500
3000
2500
N
2000
B
D
1500
C
N
A
1000
C
A
B
D
C
B
500
N
D
A
A
C
B
D
0
Bidon
Ca ixa
Bidon
Ca ixa
Gráfico 4.1- Valores médios de partículas erodidas recolhidas nas caixas e nos bidons durante
o ensaio (g/talhão)
As análises químicas e texturais efectuadas à composição do solo, recolhido na modalidade B,
confirmam a presença de uma elevada percentagem de matéria orgânica (Quadro 4.4).
Quadro 4.4 - Resultados da análise textural das partículas recolhidas nas caixas e nos bidões
utilizando 3 tipos de amostra resultantes de misturas de material (i) Material
das caixas dos talhões da modalidade B(Composto) (ii) Material das caixas dos
restantes talhões (iii) Partículas em suspensão na água escoada e armazenadas
nos bidons de todas as modalidades durante o ensaio (Laboratório Rebelo da
Silva)
CAIXAS
CAIXAS RESTANTES
MODALIDADE B
MODALIDADES.
Franco-Arenoso
Franco-Argilo-Arenoso
Argilo-Arenoso
Argila (%)
19,2
28,2
54,2
Limo (%)
11,9
12,9
31,9
Areia (%)
68,9
58,9
13,9
4,9 (Alto)
0,8 (Baixo)
4,5 (Alto)
PARÂMETRO
Classificação textural
Matéria Orgânica (%)
BIDÕES
Apesar de não haver diferenças significativas entre modalidade, como se pode observar no quadro
4.5, podemos fazer algumas observações em relação aos valores obtidos.
Quadro 4.5- Análise estatística de perdas de solo (teste de Duncan)
MODALIDADES
TALUDE S/N
TALUDE N/S
B IDON
C AIXA
B IDON
C AIXA
N
994a
3860a
338a
2230a
A
141a
970a
174a
500a
B
500a
1637a
90a
384a
C
538a
1217a
140a
640a
D
215a
1390a
62a
346a
Nota: As médias seguidas pela mesma letra ao longo de cada coluna não
diferem significativamente a p≤ 0,05
86
Cap. 4 – Resultados e Discussão
No talude N/S foi a modalidade D (BFM) que apresentou melhores resultados. Nesta as perdas de
solo foram inferiores em mais de um terço às registadas na modalidade N (Nu).
No talude S/N a modalidade A aparece com o melhor resultado, valores quase 90% inferiores de
partículas em suspensão na água escoada e a modalidade C é a que apresenta piores resultados
(valores 40% abaixo do nu).
4.2 QUANTIFICAÇÃO DA ÁGUA ESCOADA
A água que cai no talhão proveniente da precipitação pode ter dois potenciais destinos: escoar pelo
talude, podendo originar zonas privilegiadas de escoamento, levando à erosão laminar e à posterior
formação de sulcos superficiais, ou infiltrar-se no solo. Neste estudo, considerou-se que a
precipitação escoada na superfície do solo, é quantificada como “run off” (quadro 4.6).
Quadro 4.6 - Média, desvio padrão e rácio comparativo do valor de água total escoado
durante o ensaio (l)
MODALIDADES
TALUDE S/N
MÉDIA
DP
N
13,46
A
TALUDE N/S
RÁCIO
MÉDIA
DP
RÁCIO
7,09
1,00
11,41
3,64
1,00
20,01
10,55
1,49
11,28
2,65
0,99
B
14,97
1,84
1,11
13,17
1,59
1,15
C
43,66
23,17
3,24
12,87
2,53
1,13
D
25,92
14,56
1,93
9,52
0,89
0,83
A colocação de “mulch” nos taludes possibilita o aumento da infiltração da água proveniente da
precipitação e diminui o escoamento. Contudo, neste ensaio os valores registados não sustentam
esta hipótese. Nas modalidades Nu, verificou-se o aparecimento de ravinas que provocou a
canalização da água para as laterais do talhão. Apesar dos talhões estarem afastados 50cm, a
inexistência de separadores laterais permitiu a passagem de água através dos sulcos duns talhões
para os outros, influenciando deste modo os resultados obtidos. No talude S/N, a modalidade A
apresentou valores mais elevados de escoamento do que a modalidade N enquanto no talude N/S
apenas na modalidade D, se obteve menores quantidades (Quadro 4.6). Os graus de cobertura
observados para cada uma das modalidades vem corroborar com os valores do “Run off”. Nas
modalidades em que se verificam maiores graus de cobertura, registam-se menores valores de “Run
off” com excepção da modalidade A pelo motivo já descrito
87
Run off
50,00
C
45,00
40,00
l/talhão
35,00
30,00
D
25,00
20,00
15,00
A
N
B
N
A
B
10,00
C
D
5,00
0,00
Sul/Norte
Norte/Sul
Gráfico 4.2-Valores médios de água escoada e recolhida nos bidons (l/talhão)
4.3 VEGETAÇÃO
Observando o Quadro 4.7 e o Gráfico 4.3 verifica-se que em todas as modalidades houve um grau
de cobertura superior a 25%. Na última monitorização realizada em Março 2006 verificou-se uma
evolução no coberto vegetal com a germinação de algumas espécies arbustivas como Ulex sp,
Cistus albidus, acompanhadas por uma importante proliferação de Trifolium sp, nos locais onde se
observa maior acumulação de matéria orgânica e humidade, e de Dittrichia viscosa, que apareceu de
forma bastante uniforme no talude N/S (60 exemplares), mas também no talude S/N (14
exemplares).
Destas quatro espécies referidas, apenas o Cistus albidus faz parte da composição inicial de uma das
misturas de sementes - a mistura B – que foi colocada nos talhões com as modalidades B, C e D.
Portanto as espécies referidas surgiram nos ensaios por disseminação a partir da vegetação
circundante e fazem parte da flora natural da região, que se enquadra no Subsector Fitogeográfico
Oeste-Estremenho
Os talhões de nus– sobre os quais não foi aplicada nenhuma mistura de sementes ou mulch, tendo
apenas sofrido mobilização - sofreram um processo de ravinamento bastante significativo como se
pode constatar pela figura 4.1.
88
Cap. 4 – Resultados e Discussão
Fig. 4.1 - Talhão nu erosionado no talude S/N
Os talhões onde foi aplicado composto têm uma cobertura vegetal menos uniforme, provavelmente
devido ao erosionamento das próprias partículas do composto com arrastamento das sementes da
mistura.
Apesar do ravinamento das partículas de composto, esta modalidade é a que apresenta maior
diversidade de espécies com predominância de compostas. Esta situação é mais favorável à fixação
do solo devido à coexistência de diferentes tipos de raízes que atingem diferentes profundidades.
No que diz respeito ao grau de cobertura vegetal dos dois taludes observou-se, durante o período do
ensaio, uma inversão dos valores. Enquanto que no Verão seco de 2005 era o talude da via
Sul/Norte (mais exposto aos ventos e humidade do mar) que apresentava um maior grau de
cobertura, em Março de 2006, após uma época de chuvas mais ou menos contínuas com reflexos
evidentes no erosionamento preferencial do talude da via Sul/Norte, observámos que foi o talude da
via Norte/Sul (com uma exposição a nascente e por consequência mais seco e quente o que reflectiu
menor erosionamento) e apresenta um grau de cobertura mais elevado.
Desta forma, se concluiu que o desenvolvimento da vegetação variou, anualmente, de acordo com a
exposição e as condições climatéricas observadas. Nos anos de maior precipitação, a cobertura dos
taludes com uma orientação Sul, Sudeste ou Este esteve favorecida, devido ao menor grau de
humidade, uma exposição solar mais intensa, que promoveu a produção de biomassa, e uma menor
exposição à acção erosiva das gotas de chuva. Nos anos de maior secura, foram os taludes com
exposição Norte, Noroeste ou Oeste, mais sujeitos aos ventos húmidos vindos do mar, que
apresentaram um maior grau de cobertura, apesar do efeito mais erosivo da chuva que se fez sentir,
sobretudo no primeiro ano.
Nota-se, que existe alguma tendência para uma cobertura mais densa na parte média e inferior
(quadro 4.7) em todas as modalidades e em ambos os taludes. Estas diferenças têm provavelmente
origem no rolamento e/ou arrastamento das sementes ao longo do talude.
89
Quadro 4.7- Percentagem de cobertura e análise estatística (teste de Duncan)
TALUDE N/S
MODALIDADES
TALUDE S/N
SUPERIOR
MÉDIO
INFERIOR
GERAL
SUPERIOR
MÉDIO
INFERIOR
N
10% a
32%a
50%a
31%a
3%a
3%a
3%a
GERAL
3%a
A
60%b
37%a
74%a
57%a
80%c
80%c
77%c
79%c
B
87%c
87%b
87%a
87%c
30%b
27%b
30%b
29%b
C
73%bc
57%ab
87%a
72%bc
30%b
30%b
30%b
30%b
D
87%c
73%b
87%a
82%c
40%b
37%b
33%b
37%b
Da análise estatística conclui-se que há diferenças significativas de cobertura vegetal entre todas as
modalidades e o nu, muito embora estas diferenças não se reflitam nas perdas de solo verificadas
(Quadro 4.7).
As diferenças entre os taludes das vias S/N e N/S são visíveis e observa-se que no geral, há uma
maior cobertura no talude da via N/S que no da via S/N, sendo nas modalidades N e A onde a
diferença é mais visível. Na modalidade C também se regista uma diferença acentuada. Na
modalidade D, observa-se uma inversão dos valores gerais, sendo maior a cobertura no talude da via
N/S em relação ao da via S/N. Se tivermos em atenção o período temporal em questão (Dez 2005Mai 2006), podemos dizer que a exposição poente do talude S/N foi favorável à germinação por ser
naturalmente mais quente. A presença de mais argila no talude S/N também justifica estas
diferenças principalmente se tivermos em conta as condições climatéricas adversas que ocorreram
neste período (Quadro 4.1).
Percentagem de Cobertura
100,00
N/S
90,00
N/S
S/N
80,00
N/S
70,00
N/S
%
60,00
50,00
S/N
40,00
N/S
S/N
S/N
30,00
20,00
10,00
S/N
0,00
N
A
B
C
D
Modalidades
Gráfico 4.3- Percentagem de cobertura em ambos os talhões.
A diferença textural dos solos nos dois taludes não é muito marcada (Quadro 3.14). No entanto, o
talude da via N/S encontrava-se mais estabilizado que o da via S/N o que justifica, de certa forma,
os resultados de perdas de solo referidos nos Quadros 4.2 e 4.3.
Estatisticamente verifica-se que no talude da via S/N todas as modalidades diferem do nu e entre
elas à excepção da modalidade B (Quadro 4.8). No talude da via N/S todas as modalidades diferem
do nu mas não se registam diferenças significativas entre elas.
90
Cap. 4 – Resultados e Discussão
N(1)
A(2)
A(1)
C(2)
B(1)
C(1)
D(1)
D(2)
B(2)
N(2)
D(3)
B(3)
N(3)
A(3)
C (3)
Fig. 4.2- Cobertura vegetal do talude da via (S/N) nas várias modalidades
91
N(1)
A(2)
A(1)
C(2)
B(1)
C(1)
D(1)
D(2)
B(2)
N(2)
D(3)
B(3)
N(3)
A(3)
B(3)
Fig. 4.3 - Cobertura vegetal do talude da via (N/S) nas várias modalidades
92
Cap. 4 – Resultados e Discussão
Dez
2004
Sementeira
Jun
2005
1ª Avaliação
Resultados
1 ano e 3 meses
Dez
2005
Out Dez
2006 2006
Mar
2006
2ª Avaliação
Resultados
Mar
2007
Observação
Ensaio
12 meses sem observações e
colheitas
3 colheitas de sedimentos e água (23-2-2005 / 11-5-2005 / 7-3-2006)
1 colheita de água (1-4-2005)
2 observações do revestimento vegetal (5-11-2005 / 7-3-2006)
As visitas realizadas ao ensaio em Março e .Outubro. de 2006 permitiram fazer observações
importantes, sobretudo, relacionadas com o grau de revestimento, tipo de revestimento, evolução
do solo e erodibilidade registada.
1. Talhões S/N
O revestimento vegetal dos taludes evidencia uma clara melhoria com importante acréscimo do seu
grau de cobertura, sendo que das quatro modalidades ensaiadas, a B é a que apresenta melhor e mais
uniforme comportamento seguido da A. A modalidade B suplanta a A em cerca de 40% quanto ao
coberto vegetal. Entre as espécies herbáceas presentes, destacam-se os Trifolium repens “Huia”
(trevo branco) e Trifolium pratensis “Lucrum” (trevo violeta), pelo elevado grau de germinação e
adaptação.
Não se observam, diferenças significativas relativamente às misturas de plantas arbustivas utilizadas
– misturas A e B – porque se está apenas no segundo ano do ensaio e porque o ano de instalação foi
muito seco, o que não facilitou o desenvolvimento dessas espécies.
Apesar das circunstâncias climáticas adversas ainda se podem observar diversas plantas arbustivas
das quais se destacam o Cytisus multiflorus (L’Hér) Sweet (giesta branca), o ononis natrix (joina
dos matos), a Erica scoparia (urze das vassouras) e a Lavandula luisieri (rosmaninho), pertencentes
às misturas A e B e encontrando-se diversos exemplares nos talhões de ensaio.
As observações recolhidas podem ser evidenciadas através das fotografias dos talhões e dos gráficos
que ajudam a interpretar as condições actuais do ensaio neste talude e as respostas em cada
modalidade.
93
Figura 4.4 - Cobertura vegetal do talude na via S/N
Revestimento (0-10)
10
8
6
grau de cobertura S/N
4
2
0
N1 A1
B1 C1 D1 A2 C2 D2 B2 N2 D3 B3 N3 A3 C3
Talhões
Gráfico 4.4 - Grau de revestimento no talude da via S/N
O talude S/N na área do ensaio encontra-se mais estabilizado e estruturado que na data da
instalação, em 2004, e apresenta já uma camada de solo de cerca de 5cm de espessura com alguma
matéria orgânica, sobretudo, nos talhões das modalidades B e A, o que permite já a existência de
fauna característica, como evidenciam as diversas galerias de toupeira existentes.
Quanto à erosão verificada nos primeiros dois anos do ensaio, é bem evidente o efeito positivo do
revestimento vegetal e da cobertura do solo (mulch), em todas as quatro modalidades mas,
sobretudo, nas B e A já referidas e mais ainda se compararmos os talhões dessas mesmas
94
Cap. 4 – Resultados e Discussão
modalidades com o talhão testemunha (N) ou com o ravinamento existente no talude que não foi
objecto de intervenção.
O talhão testemunha (N) evidencia, de facto, os efeitos da erosão sofrida, sobretudo, a hídrica e que
originou sulcos com cerca de 15 a 30cm de profundidade e apreciáveis arrastamentos de
sedimentos, nomeadamente, limo, argila, areias e algum calhau rolado. A erosão neste talhão pode
estimar-se em cerca de 80% superior (em média) à das quatro modalidades ensaiadas.
Os sulcos provocados deixaram mais à vista as argilas ou margas vermelhas e cinzentas, que são
parte importante do talude, com textura franco-arenosa.
Todos estes efeitos são perfeitamente visíveis nos talhões do ensaio e também nas fotografias dos
mesmos (Figura nº 4.4).
Devido a actos de vandalismo imprevisíveis não é possível quantificar as perdas de solo e a
quantidade de água escoada, porque cerca de 50% dos bidons de 65L foram destruídos ou
deslocados da sua posição.
2. Talhões N/S
O revestimento vegetal do ensaio na vertente N/S mostra também que as modalidades B e A são as
que proporcionam melhor desenvolvimento e fixação nos talhões, embora aqui apareça a
modalidade C também com um bom desenvolvimento, praticamente equivalente à A.
A vegetação que cobre a área do ensaio neste talude tem uma composição diferente da que encontra
no S/N, prevalecendo aqui o Lolium sp. (azevém), como herbácea, com maior povoamento e a
Cytisus multiflorus (L’Hér) Sweet (giesta branca), como arbustiva, com mais presença.
Pode dizer-se que o Lolium sp. (azevém) cobre cerca de 70 a 80% dos talhões das quatro
modalidades, enquanto que os trevos foram mais arrastados para o terço inferior dos talhões e
sobretudo para fora do ensaio. Este facto deve-se, certamente, às características do talude, bastante
mais consolidado e estabilizado que a S/N o que origina maior escoamento de água e menor
percentagem de matéria orgânica retida. O sombreamento mais acentuado neste talude contribui
também para um menor crescimento das espécies presentes e justifica as características do seu
povoamento.
A não observação de diferenças significativas quanto às espécies arbustivas das misturas A e B
deve-se, certamente, também ao facto de estarmos apenas no 2º ano do ensaio, de o ano de
instalação ter sido muito seco e de o talude ser bastante consolidado com fraca retenção de água.
As observações recolhidas podem também ser visíveis através das fotografias do talude e dos
talhões implantados e ainda nos gráficos relativos às respostas ao revestimento em cada
modalidade.
95
Figura 4.5 - Cobertura vegetal do talude na via N/S
Revestimento (0-10)
10
8
6
grau de cobertura N/S
4
2
0
N1 A1
B1 C1 D1 A2 C2 D2 B2 N2 D3 B3 N3 A3 C3
Talhões
Gráfico 4.5 - Grau de revestimento no talude da via N/S
É bem visível o efeito positivo dos tratamentos das modalidades A, B, C e D na defesa contra a
erosão, quando comparado com o talhão testemunha (N) e mais ainda com o talude original a
nascente e a poente. Apesar disso, o grau de erosão não é tão elevado como a S/N, devido,
sobretudo, ao facto do talude a N/S estar mais estabilizado, sob a forma de um arenito argiloso
consolidado (Figura nº 4.5).
96
Cap. 4 – Resultados e Discussão
Revestimento
Os actos de destruição sobre o material de recolha de água de escoamento repetiram-se neste talude,
inviabilizando igualmente as colheitas para determinação das perdas de solo e da quantidade de
água escoada.
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
grau de cobertura S/N
grau de cobertura N/S
N1 A1 B1 C1 D1 A2 C2 D2 B2 N2 D3 B3 N3 A3 C3
Talhões
Gráfico 4.6 - Grau de revestimento S/N versus N/S
97
98
Cap. 5 - Conclusões
5 - CONCLUSÕES
Todos os anos grandes quantidades de solo são erodidos em taludes de auto-estradas,
principalmente nas auto-estradas em construção. Este tipo de erosão é de difícil controlo devido à
grande extensão de solo perturbado e à dificuldade em controlar o escorrimento de água. As taxas
de erosão nestas zonas são tipicamente 10 a 20 vezes superiores às verificadas em regiões agrícolas.
A erosão nos taludes das auto-estradas acarreta grandes despesas (escavações, reposição de solo,
consolidação de taludes, etc.) e impactes ambientais negativos como a remoção de importantes
constituintes do solo (Muste et al.). Consequentemente, a prevenção da erosão é, cada vez mais, um
factor decisivo no planeamento, construção e manutenção de auto-estradas.
O controlo da erosão em taludes requer muitas vezes o uso de estruturas de engenharia. No entanto
estas medidas estruturais envolvem grandes investimentos e um alto grau de tecnologia, daí que o
uso racional de revestimentos vegetativos, mesmo que combinado, se necessário, com essas
soluções de engenharia, é sempre a melhor opção a tomar quando nos defrontamos com o problema
da erosão em taludes. Os benefícios estéticos acrescentados, devido ao uso de coberturas vegetais,
continuam a ganhar popularidade, uma vez que provam ser funcionais e uma alternativa
economicamente vantajosa em relação às outras formas de controlo de erosão
Quando se tem que resolver um problema de erosão é essencial saber quais as opções que existem
disponíveis no mercado. Existe uma diversidade de materiais e técnicas que solucionam quase todos
os problemas de erosão (ver ponto 2.3). No entanto, decidir quais os correctos, é uma tarefa
complicada. A chave para uma selecção correcta é definir os problemas encontrados, o tipo de
erosão prevalente e caracterizar a zona em estudo.
Na procura da solução mais eficiente para o problema em estudo recorremos à aplicação do sistema
de apoio à decisão (ver ponto2.5). A combinação dos factores: declive; comprimento do talude; e
constituição do solo apontam a hidrossementeira como a técnica de bioengenharia a utilizar e
permitem determinar um risco potencial de erosão baixo.
Por a hidrossementeira ser uma técnica que permite a utilização/combinação de vários tipos de
materiais e o objectivo deste estudo ser encontrar uma resposta especializada procedeu-se à
comparação entre BFM, composto orgânico e hidrossementeira clássica.
Sendo o BFM a técnica economicamente mais desvantajosa, pretendia-se obter resultados idênticos
aos publicados (Erosion Control and Highway planting) em que se verifica que a utilização de BFM
conduz a uma redução do nível de sedimentos provenientes do erosionamento do solo na ordem dos
95% quando comparado com o solo nu, diminuindo, por sua vez, o “runoff” em cerca de 30%.
Apesar da análise estatística realizada com os valores obtidos no nosso ensaio demonstrar que não
existem diferenças significativas de perdas de solo e de “run off” entre as modalidades e o nu, se
tivermos em conta que no estudo referido, apenas se faz uma análise em termos percentuais.
podemos dizer que no nosso ensaio se obtiveram reduções nas perdas de solo compreendidas entre
os 64-85%, valores estes que se aproximam dos pretendidos. Os valores de “run off” ficaram aquém
das expectativas em ambos os taludes. Este facto deve-se essencialmente à existência de sulcos no
Nu que canalizaram a água para os talhões anexos .
99
Para que o BFM possa mostrar uma das suas potencialidades, isto é, a diminuição do impacto da
gota de água no solo e consequentemente a diminuição do destacamento das partículas torna-se
necessário que se verifiquem períodos de precipitação intensa, facto que não se registou no período
de observação em causa. No entanto a sua capacidade de retenção de humidade à superfície
manifestou-se por um elevado grau de cobertura.
O composto actua principalmente a nível da retenção da humidade permitindo o aumento da taxa de
germinação. Estudos realizados nos E.U.A. para a Clean Washington Center indicam resultados
muito positivos obtidos com recurso à técnica de hidrossementeira, nomeadamente à utilização de
produtos compostados em que as taxas de germinação são 15 a 30 % superiores, quando
comparadas com as fibras de madeiras, mais usadas em hidrossementeira. O talude N/S tem uma
boa exposição solar (poente) o que aliado à precipitação que se registou no segundo ano de ensaio
permitiu uma boa taxa de germinação alcançando-se os 30% pretendidos. No S/N onde se verifica
um maior ensombramento obtivemos uma taxa de germinação muito mais baixa. Também o
Departamento de Protecção Ambiental de Connecticut colaborou dois anos no projecto de
investigação “Using compost to Control Erosion” que demonstrou que a utilização de composto é
eficaz no controlo de erosão (s/a, 2000ª). No entanto, não deve ser descurado o facto de, nestes
estudos se ter recorrido à utilização de sopradores pneumáticos próprios para o efeito, que
permitiram acrescentar colas a este “mulch”, tornando-o muito mais eficaz. Assim sendo,
acreditamos que recorrendo à sua utilização haja uma alteração dos valores registados a favor deste
mulch que é do ponto de vista económico e ambiental muito vantajoso.
Ao longo do período de observações do ensaio houve uma distribuição irregular de precipitação que
influenciou em grande medida os resultados porque o processo de erosão hídrica só se inicia quando
as gotas de água atingem o solo desprotegido destacando as partículas e fraccionando agregados
originado a erosão por salpicos. De acordo com os dados do quadro 4.1 observa-se que no decorrer
do primeiro ano do ensaio, a fraca precipitação não permitiu a ocorrência deste primeiro estado de
erosão, logo os resultados que obtivemos reportam essencialmente ao segundo ano de ensaio. onde
se registou um período de chuvas intensas que foi muito favorável ao erosionamento uma vez que o
solo se apresentava ainda muito desprotegido.
O talude N/S registou menos perdas de solo que o talude S/N. A textura do primeiro é areno-franco
e os solos com uma constituição maioritariamente arenosa possuem grandes espaços porosos,
durante uma chuvada pouco intensa absorvem a água que recebem sem originar grande escoamento
superficial e portanto sem sofrer uma erosão muito intensa. Por outro lado o talude S/N apresenta
uma textura franco-arenosa contendo maior proporção de partículas argilosas, que actuam ligando e
mantendo unidas as partículas mais grosseiras, ao fluir qualquer corrente de água sobre a sua
superfície arrasta grandes quantidades de solo. Esta característica destes solos também diminui a
capacidade de retenção da água;
Sendo os solos em estudo de texturas intermédias são os que se apresentam mais vantajosos por na
sua constituição possuírem partículas de diferentes tamanhos e misturadas em tais proporções que
minimiza os inconvenientes dos extremos.
100
Cap. 5 - Conclusões
A comparação entre os taludes S/N e N/S não pode ser conclusiva na medida em que os materiais
originários apresentavam à partida estabilidades estruturais completamente distintas – o talude N/S
apresenta-se muito mais consolidado que o S/N.
Outro factor com grande influência na erosão hídrica do solo é a vegetação. Toda a planta, desde a
mais pequena erva até à árvore mais corpulenta, defende o solo da acção prejudicial das chuvas.
Para prevenir a desagregação de partículas do solo, o início da erosão laminar e a formação de
sulcos, deve manter-se um grau de cobertura superior a 70% para solos com níveis de erosão baixos
e médios. Embora ainda não se tenha verificado o cumprimento deste requisito em todas as
modalidades deve aguardar-se mais dois anos que é o tempo esperado para o desenvolvimento e
estabilização dos arbustos utilizados no ensaio.
A existência de ravinas visíveis (na modalidade N-nu) evidencia níveis de erosão superiores, o que
demonstra a necessidade de se proteger o talude, principalmente quando estes são compostos
essencialmente de areia e argila, pois sabe-se que uma cobertura protectora bem estabelecida pode
reduzir as taxas de erosão na ordem dos 80% (Mc Cullah &Howard, 2000).
Apesar da curta duração do ensaio e das diferenças geológicas entre os taludes, pode concluir-se
que houve diferenças notórias entre as modalidades, com destaque positivo para as modalidades B e
A. De facto, ao fim de dois anos apresentavam um melhor revestimento vegetal e originaram o
desenvolvimento de uma nova estrutura do solo, que favorece a implantação e enraizamento das
espécies arbustivas.
Este estudo permitiu-nos determinar que todos os factores testados neste ensaio são passíveis de
optimização e melhorias, principalmente no que se refere às quantidades de “mulch” e sementes
usadas e à forma de aplicação do composto, que poderá ser feita recorrendo a sopradores
pneumáticos próprios para o efeito. Também a utilização de separadores laterais que individualizem
os talhões, não permitindo a passagem de água entre talhões adjacentes, poderá ser uma melhoria
importante a implementar num novo ensaio.
Apesar das melhorias que podem ser alcançadas com novos estudos demostrou-se que qualquer uma
das técnicas de bioengenharia estudadas oferecem tipicamente as seguintes vantagens:
• Estabilização imediata do talude e controlo da erosão
• Redução dos custos de manutenção
• Aumento de habitats de vida selvagem e da diversidade ecológica.
• Aumento da qualidade estética e beleza cénica através da revegetação e naturalização do
talude (Sotir el al., 1996)
De entre todas as técnicas estudadas conclui-se que a modalidade A(fibras de madeira) é a mais
vantajosa, já que reduz grandemente as perdas , tal como a modalidade D-BFM, mas apresenta
grandes vantagens económicas em relação a esta última .
101
102
Anexos
ANEXOS
103
104
Anexos
Quadro 1 - Valores de humidade relativa, horas de insolação, precipitação total (mm) e
temperatura máxima, média e mínima (ºC) registados na Estação de Dois Portos
entre Dezembro de 2004 e Maio de 2005 (Valores fornecidos pelo Instituto l de
Meteorologia)
Dez
Jan
Fev.
Mar.
Abr.
Mai.
HR9
85
85
76
77
77
73
I
*
*
167,5
194,5
236,3
290,4
R
*
*
12,2
45,3
20,3
17,8
T
9,8
11
8.6
12,8
14,4
17,4
Tmax
14,3
15,2
14,6
18,6
19,2
22,7
Tmin
6,1
5,6
3,1
7,3
9,6
12,4
*Valores não foram disponibilizados pelo Instituto de Meteorologia
Quadro 2- Dados meteorológicos referentes a um período de 30 anos (1958 a 1988) da estação
de Dois Portos
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
85
84
79
77
76
76
74
75
77
80
82
83
79
-
HR9
Média Total
I
131,0 131,6 180,8 197,5 252,5
260,8
298,3
301,5
234,4
185,6
144,9
143,2
-
2.462,1
R
98,8
90,5
71,5
58,1
50,7
25,7
5,2
6,3
22,5
75,2
108,3
94,2
-
707,0
T
10,2
10,8
12,2
13,7
15,5
18,2
20,0
20,4
19,9
16,9
13,0
10,5
15,1
-
Tmax 14,2
14,9
16,7
18,3
20,2
23,4
25,4
25,9
25,6
22,2
17,7
14,7
-
-
Tmin
6,7
7,6
9,0
10,5
13,1
14,6
14,8
14,2
11,6
8,3
6,9
-
-
6,2
Legenda:
HR9 - Valores médios de Humidade Relativa às 9UTC (%)
I - Insolação (h)
R - Precipitação (mm)
T - TEMPERATURA DO AR - Média diária (ºC)
Tmax - TEMPERATURA DO AR - Média das máximas (ºC)
Tmin - TEMPERATURA DO AR - Média das mínimas (ºC)
Vento - Velocidade Média do Vento (km/h)
105
Quadro 3. - Resultados da análise do solo dos taludes onde foram instalados os ensaios
(Laboratório Rebelo da Silva)
Parâmetro
Classificação textural
Argila (%)
Limo (%)
Areia (%)
pH (H2O)
Matéria Orgânica (%)
Magnésio (ppm)
Potássio (ppm)
Fósforo (ppm)
Talude S/N
Franco-Arenoso
13,3
7,9
78,8
5,7 (pouco ácido)
0,24 (muito baixo)
>125 (muito alto)
49 (médio)
8 (muito baixo)
Talude N/S
Areno-Franco
9,6
3,8
86,6
8,5 (pouco alcalino)
0,54 (média)
>125 (muito alto)
98 (alto)
>200 (muito alto)
Quadro 4 - Média, desvio padrão e rácio comparativo de partículas erodidas recolhidas nas
caixas durante o ensaio (g/talhão)
TALUDE S/N
M O D A LID A D E S
MÉDIA
DP
N
1.936,67
728,03
A
656,67
B
TALUDE N/S
RÁCIO
MÉDIA
DP
RÁCIO
1,00
960,00
870,69
1,00
370,72
0,34
130,00
111,36
0,14
1.376,67
1.770,15
0,71
197,00
238,26
0,21
C
746,67
325,63
0,39
300,00
170,00
0,31
D
510,00
209,52
0,26
254,00
290,63
0,26
Quadro 5- Média, desvio padrão e rácio comparativo de partículas em suspensão na água
escoada e armazenadas nos bidons durante o ensaio (g/talhão)
TALUDE S/N
MODALIDADES
MÉDIA
DP
TALUDE N/S
RÁCIO*
MÉDIA
DP
RÁCIO
N
40,76
32,08
1,00
23,62
38,20
1,00
A
8,55
4,95
0,21
4,49
6,84
0,19
B
48,22
24,83
1,18
4,97
3,46
0,21
C
17,12
19,31
0,42
4,61
2,07
0,20
D
5,96
3,01
0,15
3,80
3,76
0,16
* o rácio estabelece a relação das perdas de solo das várias modalidades com o nú.
Quadro 7- Média, desvio padrão e rácio comparativo do valor de água total escoado durante o
ensaio (l)
TALUDE S/N
M O D A LID A D E S
MÉDIA
DP
TALUDE N/S
RÁCIO
MÉDIA
DP
RÁCIO
N
6,96
4,51
1,00
4,41
1,25
1,00
A
8,18
1,04
1,18
5,28
0,42
1,20
B
6,22
1,84
0,89
6,34
0,85
1,44
C
5,83
2,77
0,84
5,04
0,96
1,14
D
5,84
0,38
0,84
3,69
1,07
0,84
106
Anexos
N(1)
A(2)
D(3)
A(1)
C(2)
B(3)
B(1)
C(1)
D(1)
D(2)
B(2)
N(2)
N(3)
A(3)
B (3)
Fig. 1- Cobertura vegetal do talude (S/N) nas várias modalidades
107
N(1)
A(2)
D(3)
A(1)
C(2)
B(3)
B(1)
C(1)
D(1)
D(2)
B(2)
N(2)
N(3)
A(3)
B(3)
Fig. 2 - Cobertura vegetal do talude (N/S) nas várias modalidades
108
Anexos
Quadro 8 - Média, desvio padrão e rácio comparativo da cobertura vegetal nas várias
modalidades em ambos os taludes:
Talude S/N
N
A
B
C
D
Parte Superior
Parte Média
Média
DP
Rácio Média
DP
Rácio
0% 0,01
1
2% 0,03
1,00
38% 0,16
115
70% 0,00
42,00
48% 0,13
145
67% 0,06
40,00
33% 0,15
100
57% 0,12
34,00
43% 0,12
130
67% 0,06
40,00
Parte Inferior
Média
DP
Rácio
5% 1,00
83% 0,13
16,67
63% 0,06
12,67
72% 0,03
14,33
68% 0,08
13,67
Média
2%
64%
59%
54%
59%
Geral
DP
0,01
0,04
0,03
0,10
0,06
Rácio
1,00
28,75
26,75
24,25
26,75
Parte Inferior
Média
DP
Rácio
15% 0,13
1,00
37% 0,06
2,44
43% 0,15
2,89
63% 0,06
4,22
82% 0,03
5,44
Média
12%
30%
39%
48%
68%
Geral
DP
0,02
0,03
0,07
0,05
0,13
Rácio
1,00
2,57
3,33
4,10
5,86
Talude N/S
N
A
B
C
D
Parte Superior
Média
DP
Rácio
2% 0,03
1,00
27% 0,06
16,00
30% 0,00
18,00
43% 0,25
26,00
50% 0,20
30,00
Média
18%
27%
43%
37%
73%
Parte Média
DP
Rácio
0,16
1,00
0,06
1,45
0,06
2,36
0,06
2,00
0,15
4,00
Quadro 9 - Preço unitário e por Kg e m2 dos “mulch” estudados.
Mulch
Peso
Unitário
Dose de Aplicação
€/embalagem1)
€/Kg
€/m22)
Fibra de madeira
22,7 Kg
135 a 300 g/m2
23€
1,01€
0,22€
“Bond Fibre
Matrix”-BFM
22, 7 Kg
300 a 450 g/m2
64€
2,82€
1,06€
Composto
700 Kg3)
1000 g/m2
25€4)
0,036€
0,036€
1)
Preço de tabela
Valor referente apenas ao custo do mulch, não tendo sido considerado o custo da aplicação
3)
Foi considerada uma densidade de 0,7 ton/m3
4)
Não foi considerado o custo com transporte
2)
109
110
Bibliografia
103