VII Simpósio Nacional de Controle de Erosão
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METODOLOGIA DE CARACTERIZAÇÃO E DE CONTROLE DE
PROCESSOS EROSIVOS E DE MOVIMENTOS DE MASSA NA ÁREA
DE INFLUÊNCIA DO RESERVATÓRIO DA PCH FUMAÇA – MG.
CHAPADEIRO, E.1; PILÓ, L.B.2; ROCHA, D. L.1 ; GOMBOSSY, Z.M.3 CASTRO, W.J.1
RESUMO
A PCH - Pequena Central Hidrelétrica Fumaça é um aproveitamento com 10 MW de
potência, planejado pela ALCAN Alumínio do Brasil Ltda. num afluente da bacia
hidrográfica do rio Doce, em Minas Gerais. Os estudos ambientais identificaram a degradação
de algumas vertentes por processos erosivos e de movimentos de massa. Foi desenvolvido um
programa de controle e monitoramento, baseado no agrupamento e classificação das feições
de desequilíbrio. A metodologia propiciou a concepção de medidas coerentes com a
fenomenologia dos processos e com a suscetibilidade destes à aceleração ou reativação, a
partir da elevação do lençol freático. Considerou-se o aproveitamento de parte das obras de
engenharia como medida preventiva ou corretiva de uma parcela das feições identificadas.
Palavras-chave: processos erosivos; elevação do freático; programa de controle
ABSTRACT
Fumaça HPP is a 10 MW hydroelectric plant planned by ALCAN Alumínio do Brasil
Ltda. in one of the rivers of rio Doce hydrographic basin, in Minas Gerais. The environmental
studies indicate some slope processes which can be increased due to the reservoir formation
and consequent phreatic level uplift. A program of erosion and landslides control was
prepared considering each class of process detected. A few works related to the construction
itself were planned to correct or prevent some of the identified critical features.
Key- words: erosive processes; phreatic level uplift; control program.
1. INTRODUÇÃO
A PCH Fumaça (10 MW) configura um aproveitamento hidrelétrico planejado pela
ALCAN Alumínio do Brasil Ltda., no rio Gualaxo do Sul, bacia hidrográfica do rio Doce, que
formará um reservatório de cerca de 2 km2, atingindo diretamente terras dos municípios de
Mariana e Diogo de Vasconcelos, em Minas Gerais (ESC, 1997). Do total anual de
precipitação média na área, que varia de 1.500 a 1.300 mm, na região da foz da bacia, em
geral 85% estão concentrados no semestre outubro-março. Como é uma usina destinada a
operar a fio d’água, as depleções do reservatório ocorrerão nos horários de ponta dos períodos
secos, não ultrapassando 0,5 m diário.
Os estudos de diagnóstico e de prognóstico ambientais para o Meio Físico
identificaram, tanto nos cenários atual quanto no tendencial, a possibilidade de degradação de
algumas áreas localizadas na Área Diretamente Afetada – ADA e na Área de Entorno – AE
por processos erosivos e pela ocorrência de movimentos de massa. Em termos potenciais,
esses fenômenos poderão vir a ser acentuados pela elevação do nível freático (conforme
processos típicos descritos por Silva et al., 1998), pela construção e relocação de acessos e
pela implementação de obras de apoio, caso estas atividades não sejam acompanhadas da
adoção de procedimentos de controle dos impactos. Por outro lado, o aproveitamento parcial
das obras em si permitirá atenuar tais efeitos.
1
2
GOLDER Associates Brasil Ltda. ([email protected])
PRCZ Consultores Associados Ltda. ([email protected])
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As ADA e AE do empreendimento são geologicamente caracterizadas por unidades
lito-estratigráficas de idade precambriana. As rochas mais antigas da região são gnaisses e
migmatitos, ocupando, aproximadamente, 80% das ADA e AE. Ocorrem ainda lentes de
quartzito, xistos e rochas metabásicas e meta-ultrabásicas. Quase não se encontram
remanescentes das rochas frescas em superfície, observando-se um manto de intemperismo
heterogêneo, sobreposto por colúvio. Na passagem gradual dos solos saprolíticos para o topo
rochoso é que, em geral, está situado o lençol freático na região. A dissecação fluvial atuante
nas rochas predominantemente granito-gnáissicas resultou em formas de colinas e cristas.
Normalmente, o relevo é forte ondulado e montanhoso, com declividade entre 20 e 60%.
2. OBJETIVO GERAL
A finalidade do trabalho é a de detalhar procedimentos eficazes para o controle e
monitoramento da erosão e dos movimentos de massa no entorno do futuro empreendimento,
em função do grau de suscetibilidade de cada tipo de processo identificado e classificado,
conforme as condições de solicitação a que serão submetidas as encostas.
3. METODOLOGIA
 Análise dos estudos ambientais preliminares e seleção das bases de serviço
Com base no mapeamento de focos erosivos e de movimentos de massa elaborado
previamente, foi definido o esforço de amostragem e, indiretamente, o número de dias para a
campanha de levantamentos de campo. Dos documentos consultados, foram selecionadas
cartas topográficas (1:50.000), ortofotocartas (1:10.000), uma restituição aerofotogramétrica
de toda a área do empreendimento (1:5.000) e aerofotos (1:30.000), além dos mapas
geológico, pedológico, de uso do solo e de delimitação do futuro reservatório e das
propriedades, todos das áreas Diretamente Afetada e de Entorno (1:10.000).
 Elaboração da Ficha de Cadastro dos Processos de Encosta
Tendo por objetivo tornar ágeis e uniformes os procedimentos de campo, e também
coletar informações geológico-geotécnicas essenciais para as análises de estabilidade das
encostas, foi elaborada uma ficha de cadastro dos focos erosivos e dos movimentos de massa
previamente cartografados. Nessa ficha, foram discriminados campos de preenchimento
expedito, referentes aos dados gerais da feição, à natureza do processo, aos principais
agentes ou causas mais freqüentemente identificadas, à morfometria da feição e às
características da bacia de contribuição posicionada a montante da forma inventariada. Além
desses aspectos, foram incluídos na ficha campos de preenchimento para descrição da
fenomenologia de cada processo cadastrado (diagnóstico detalhado do problema), para
elaboração de croquis e para uma primeira avaliação do grau de criticidade da feição e das
soluções de projeto e/ou monitoramento antevistas para quando da implantação da usina.
 Levantamentos de Campo
Durante a etapa de campo, realizada em quatro dias, foi feito o cadastro detalhado e a
caracterização dos processos geomorfológicos correspondentes à maioria das feições (se
ativas ou não) mapeadas na fase de diagnóstico ambiental. Os trabalhos de campo foram
realizados por um geólogo-geotécnico e por um geomorfólogo, ambos seniores, e os
procedimentos seguidos foram os convencionais em levantamentos dessa natureza.
Primeiramente, realizou-se o reconhecimento geral das ADA e AE, procurando-se identificar
as feições previamente cartografadas e outras que se desenvolveram no intervalo de tempo
decorrido entre os primeiros levantamentos ambientais e os atuais. Em um segundo momento,
cada uma das formas mapeadas foi cadastrada e caracterizada, utilizando-se as fichas de
cadastro.
 Cadastro dos Processos de Instabilização e Elaboração dos Modelos Geomecânicos
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Inicialmente, foi realizada a análise individual de cada feição inventariada. Em seguida,
essas foram agrupadas em cinco modelos de comportamento dos terrenos, diante de critérios
preestabelecidos: mecanismos principais de instabilização, posição topográfica das feições
nas vertentes e possibilidade de serem afetadas pela formação e operação do reservatório. A
definição desses modelos teve como principal objetivo a obtenção de suporte técnico para a
hierarquização das feições quanto ao grau de criticidade.
 Avaliação da Estabilidade das Vertentes
Foram realizadas análises de estabilidade paramétricas das vertentes típicas dos modelos
definidos, utilizando-se o software CLARA (Hungr, 1988). As análises foram feitas para a
condição atual e para a condição de reservatório formado e em oscilação. Os parâmetros de
resistência ao cisalhamento (coesão e ângulo de atrito) e os pesos específicos dos materiais
foram estimados a partir dos resultados das sondagens realizadas na área de implantação das
estruturas da usina e aferidos por retroanálises. A exemplo da etapa de classificação das
feições em modelos, os resultados das análises de estabilidade também contribuíram para a
seleção das feições críticas e para a definição de diretrizes do programa de controle.
 Hierarquização das feições e seleção das áreas potencialmente críticas
Estabelecidos os modelos de instabilização das vertentes e realizadas as análises de
estabilidade dos taludes típicos, foi feita uma reclassificação das feições, baseada na
criticidade destas, com o objetivo de direcionar o programa de controle para projetos
específicos, aplicáveis a cada tipo de problema diagnosticado. Para a determinação dessa
hierarquia das feições, foram estabelecidos 4 critérios que variaram da tipologia do fenômeno
caracterizado à possibilidade de se aproveitar parte das obras de engenharia (disposição de
materiais de desaterro e relocação de acessos, dentre outras) para estabilizar algumas das
áreas afetadas pelos processos cadastrados.
 Definição dos Projetos de Controle de Processos nas ADA e AE
Após a definição dos modelos geomecânicos para as feições inventariadas e a
hierarquização dessas feições, foi possível dividir o programa de controle em projetos
compatíveis com as características dos processos típicos de cada modelo proposto. Levou-se
em conta, dessa forma, o risco de os processos afetarem as estruturas do empreendimento, a
suscetibilidade à aceleração ou à reativação, a partir da formação do reservatório, e também a
tendência de manutenção de estabilidade das feições a médio prazo. Previu-se que a
periodicidade dos procedimentos propostos em cada projeto será reavaliada após os primeiros
dezoito meses de operação do reservatório. Diante disso, foram propostos cronogramas físicos
para três situações: etapa anterior à formação do reservatório; etapa de formação do
reservatório (enchimento e período posterior de seis meses) e etapa de operação do
reservatório (cerca de 18 meses após sua formação).
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A maioria dos processos que foram detalhadamente caracterizados, através da ficha
individual de cadastro, faz parte do grupo de feições previamente mapeadas. Porém, algumas
outras feições recentes, sobretudo deslizamentos, foram mapeadas ainda nesta etapa de
trabalho e incluídas no rol das instabilizações passíveis de ser intensificadas com a formação e
operação do reservatório.
Foram inventariadas ao todo, com maior ou menor detalhe, 27 feições de
instabilização, sendo 23 (85%) associadas a movimentos de massa e 4 (15%) a processos de
erosão por escoamento tipicamente superficial (2 ravinamentos) ou pela combinação de
concentração do escoamento superficial, com “piping” e movimentos de massa menores e
localizados (2 voçorocamentos). Além desses processos, há que se mencionar a presença de
erosão laminar ou em lençol nas ADA e AE, presente em diversas vertentes dessas áreas.
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A caracterização de cada um dos mecanismos inventariados tomou por base os
conceitos expostos em: Guidicini & Nieble (1984), IPT (1991) e Salomão & Iwasa (1995).
Modelos de instabilização das vertentes
Em função dos mecanismos de instabilização, da posição topográfica das feições nas
vertentes e da possibilidade de serem afetadas pela formação e operação do reservatório, foi
possível agrupar as formas erosivas e de movimentos de massa das ADA e AE em cinco
modelos geomecânicos, e, com isto, evidenciar o número de feições ativas, estabilizadas e
parcialmente estabilizadas por tipo de modelo (Quadro 1).
Modelo A - Deslizamentos rotacionais ativos de baixa a média vertente, associados à
saturação comprovada dos terrenos, envolvendo colúvios, solos residuais e saprolitos, e
que podem ser afetados pelo reservatório.
Modelo B - Deslizamentos rotacionais parcialmente estabilizados ou estabilizados, de
baixa a média vertente, associados à possível saturação dos terrenos ou mudança de
geometria, envolvendo principalmente colúvios, e que podem ser afetados pelo
reservatório.
Modelo C - Deslizamentos translacionais ativos de baixa a média vertente, envolvendo
colúvios e solos residuais (com ou sem desenvolvimento de solo câmbico sobre eles),
que, embora não estejam associados à presença do lençol freático, podem ser reativados
/ evoluir com a formação do lago.
Modelo D - Deslizamentos rotacionais e translacionais de alta a média vertente ou
processos erosivos, estabilizados / colonizados por vegetação de porte ou simplesmente
por gramíneas, resultantes da evolução geomorfológica pretérita da área e com
tendência de se manterem estáveis no médio prazo.
Modelo E - Processos de erosão concentrada (ativos, parcialmente estabilizados ou
estabilizados), na baixa a média vertente, envolvendo colúvios, solos residuais e
saprolitos, e que podem ser afetados pelo reservatório.
Quadro 1. Estatística da condição de estabilidade das feições por modelo descrito
Modelos
Tipo de feição
A
B
C
D
E
Ativa
2
0
4
0
1
Parc. Estabilizada
1
6
1
1
1
Estabilizada
0
2
0
6
2
n°
3
8
5
7
4
TOTAL
%
11,0
29,6
18,5
26,0
14,8
Análises de estabilidade das encostas instáveis
Excluídas as feições típicas dos modelos D e E – no primeiro caso porque se trata de
fenômenos que dificilmente serão reativados mesmo com a presença do reservatório e, no
segundo, simplesmente porque são processos predominantemente erosivos – as análises de
estabilidade foram feitas para, pelo menos, uma feição de cada modelo geomecânico.
Os resultados das análises de estabilidade confirmaram o que já se previra com a
classificação das diferentes feições segundo os vários modelos. Os processos agrupados no
modelo A, embora em menor número, são, do ponto de vista intrínseco do mecanismo de
instabilização, mais críticos que os demais e devem demandar acompanhamento durante a
operação do reservatório.
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Hierarquização das feições e seleção das áreas potencialmente críticas
Para fins de definição das diretrizes do programa de controle e monitoramento, a
hierarquização dos focos erosivos e dos movimentos de massa, no que diz respeito a sua
criticidade, levou em conta os seguintes aspectos ou critérios:
a tipologia (ou modelo) e a condição de estabilidade observada para cada feição
(estabilizada, parcialmente estabilizada ou ativa);
os resultados das análises de estabilidade para a condição atual e para a condição de
reservatório formado e nível freático elevado;
a distância das feições caracterizadas às estruturas do empreendimento, considerando o
risco devido a essa proximidade;
a possibilidade de os processos caracterizados serem mitigados por obras de engenharia
associadas ao próprio empreendimento.
Com base nestes critérios, concluiu-se que:
-
-
-
-
-
as feições incluídas no Modelo D (26,0%) não são relevantes, pois não afetarão a vida
útil do empreendimento, nem os processos serão intensificados com a formação do
reservatório;
os focos erosivos ativos do Modelo E (14,8%), se comparados com as demais feições de
deslizamento, estão situados bem mais próximos das estruturas de barramento e tomada
d’água, sendo por isso mais críticos em termos do risco ao empreendimento, risco este
que se traduz principalmente na possibilidade de danos à tomada d’água e assoreamento
acelerado do reservatório próximo à barragem; em razão disto tais feições foram
selecionadas para serem previamente tratadas e estabilizadas;
nenhuma das feições classificadas como estabilizadas apresenta potencial relevante de
reativação ou de risco para o empreendimento, seja pela tipologia do processo
caracterizado, pela posição topográfica na vertente ou pela distância às estruturas civis;
as feições incluídas no Modelo B (29,6%) e que, dentro desta classe, são as mais críticas
em termos de dimensões e de potencial de reativação, estão muito distantes da usina,
significando baixo risco intrínseco;
as feições do Modelo A (11%) são as mais críticas em termos de dimensões e de
tipologia do fenômeno de instabilização em si, embora todas apresentem baixo risco às
estruturas da usina. São aquelas que demandam maiores cuidados em termos de
monitoramento, devido ao potencial aumento da instabilidade em cada uma delas.
Traduzindo o exposto acima em números absolutos, das 27 feições potenciais de instabilidade
apenas 6 (22%) permaneceram como merecedoras de tratamento ou de acompanhamento,
como a seguir descrito.
Projetos de Controle de Processos Erosivos e de Movimentos de Massa na ADA e AE
Projeto de tratamento de quatro feições, considerando sua criticidade, a proximidade do
canteiro de obras e a disponibilização de materiais (enrocamento, brita, solos argilosos e
areia), em razão, sobretudo, das obras de terraplenagem previstas no projeto da PCH
 Levantamento topográfico das feições e de sua área de entorno imediato, em escala
de detalhe (maior ou igual a 1:500), identificando pontos de surgência d’água e
trechos de concentração do escoamento superficial e determinando volume de
material de enrocamento e de aterro em solo necessários para contenção dos
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

processos, valendo-se dos materiais de bota-fora ou aproveitando as obras de
relocação dos trechos de acessos a ser inundados.
Preparação de projeto executivo para estabilização, com indicação das soluções de
engenharia a ser adotadas.
Implantação do projeto de estabilização, durante as obras da usina.
Projeto para acompanhamento de duas feições mais críticas
 Levantamento topográfico inicial de cada uma das feições e de sua área de entorno
imediato, em escala de detalhe (maior ou igual a 1:500), identificando pontos de
surgência d’água, paredes instáveis da feição, declividades diferenciadas dentro e
fora da feição, trechos de concentração do escoamento superficial, áreas com
cobertura vegetal, cota e posição de cursos d’água mais próximos. O levantamento
deverá ser atualizado sempre que ocorrer alteração significativa da feição, seja por
instabilização, seja por intervenção antrópica nela ou em sua área de entorno.
 Inspeção técnica periódica da evolução dos processos antes, durante e até 18 meses
após a implantação do reservatório.
 Implementação de ações corretivas e de monitoramento, em caso de aceleração dos
processos por influência da formação ou oscilação do reservatório. Tais ações
deverão constar de:
a) inspeção detalhada das feições, com avaliação, dentre outros aspectos, da
necessidade de serem abertos acessos até elas, de se instalar drenos
suborizontais ou sistemas de contenção para acessos a ser afetados;
b) elaboração de laudo expedito com indicação das soluções de engenharia a
ser adotadas e acompanhamento técnico das obras de mitigação.
c) atualização topográfica das feições e elaboração de relatório técnico
contendo detalhes das medidas e procedimentos adotados.
Projeto de inspeção periódica geral da AE e das feições já cadastradas
Será preciso verificar a eficácia dos tratamentos definidos, a não evolução dos focos erosivos
e/ou de instabilidade não tratados e a eventual formação de novos processos desta natureza.
Assim, durante o enchimento do reservatório e nos 18 meses subseqüentes, será realizada uma
inspeção periódica com esta finalidade nas encostas da AE. Caso se identifiquem novos
processos, eles serão cadastrados e classificados, seguindo-se a definição de medidas de
mitigação.
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A atualização cartográfica, o cadastro e a tipificação dos processos de erosão e de
movimentos de massa na ADA e AE da PCH Fumaça mostraram que o panorama atual
relacionado aos processos erosivos e de movimentos de massa é de intensidade reduzida e de
baixo grau de criticidade, se considerado o contexto da bacia do rio Gualaxo do Sul. Não se
identificou um grande número de situações de risco associadas às feições cadastradas nem os
terrenos apresentam suscetibilidade natural acentuada.
Esta condição, a princípio favorável à implementação do projeto da usina, enseja a
necessidade de acompanhamento de algumas das feições cadastradas e de adoção de medidas
localizadas de controle, uma vez que a elevação geral do lençol freático e, em menor
incidência, a ação das ondas do reservatório sobre algumas dessas feições podem alterar o
quadro atual, a despeito da pequena depleção prevista.
O aproveitamento de parte das próprias obras de engenharia para implementar
medidas preventivas dos principais focos erosivos ou de instabilidade permitiu minimizar os
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recursos a ser envolvidos nos procedimentos subseqüentes de monitoramento da AE, com
evidentes reflexos nos prazos e custos ambientais do empreendimento como um todo.
6. AGRADECIMENTOS
Os autores do trabalho agradecem à ALCAN Alumínio do Brasil Ltda. e à Golder
Associates Brasil Ltda. pela possibilidade de elaboração e de publicação deste artigo.
7. BIBLIOGRAFIA
ESC CONSULTORIA E ENGENHARIA. 1997. UHE Fumaça – RCA – Relatório de
Controle Ambiental. Volumes I, II e III.
GUIDICINI, G.; NIEBLE, C. M. 1984. Estabilidade de taludes naturais e de escavação. São
Paulo: Edgard Blücher, 1984. 196p.
HUNGR, O. 1988. Clara: Slope stability analysis in two or three dimensions for IBM
compatible microcomputers. O. Hungr Geotechnical Research Inc.: Vancouver, Canada.
77p.
IPT. INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS DO ESTADO DE SÃO PAULO.
1991. Manual de Geotecnia: Taludes de rodovias. Orientação para diagnóstico e
solução de seus problemas. São Paulo: IPT, 1991. Publicação IPT nº 1843. 388p.
SALOMÃO, F. X. T.; IWASA, O. Y. 1995. Erosão e a ocupação rural e urbana. In: Curso de
Geologia Aplicada ao Meio Ambiente. São Paulo: ABGE / IPT, 1995. p. 31-57.
SILVA, A. L. B. et al. 1998. Modificações no lençol freático induzidas pela criação de
reservatórios de barragens. O Empreiteiro, p. 44-47.