Evolução hidrogeomorfológica de sistemas fluviais afetados por ruptura de barragem de rejeito

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Juni Silveira Cordeiro
• Orientador(a): Priscilla Macedo Moura
• Banca de defesa: Paulo Tarso Sanches de Oliveira, Danielle Piuzana Mucida, Hersília de Andrade e Santos, Aloysio Portugal Maia Saliba
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos
• Departamento: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Avaliação de desempenho; Equação universal de perda de solo; Impactos hidrossedimentológicos; Restauração fluvial; Taxa de erosão; Transporte de sedimentos
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/47355

Alterações no ciclo hidrológico e no aporte de sedimentos resultam em diferentes respostas do sistema fluvial na busca por um novo estado de equilíbrio geomorfológico. Quando esse aporte é resultante do colapso de uma barragem de rejeitos, a compreensão da resposta do sistema fluvial se mostra fundamental para a definição das estratégias empregadas para a restauração dos cursos hídricos impactados. Assim, esta pesquisa visou estabelecer uma metodologia, baseada no emprego da Universal Soil Loss Equation (USLE), para a avaliação da evolução temporal da erosão marginal e dinâmica de sedimentos de sistemas fluviais, utilizando como referência o estudo de caso do sistema fluvial afetado pelo rompimento da Barragem de Fundão, Mariana (MG). Buscaram-se também as caracterizações geomorfológica e a avaliação dos impactos hidrogeomorfológicos desencadeados nesse sistema fluvial. Para isso, os padrões fluviais foram caracterizados por meio de imagens de satélites anteriores ao evento de ruptura. A análise dos impactos hidromorfológicos foi realizada por meio de imagens de satélite e levantamentos de campo. A estimativa de perda de solo foi realizada por meio da USLE, enquanto a avaliação do transporte de sedimentos foi efetuada utilizando dados de monitoramento de estações mantidas pela Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico, Instituto Mineiro de Gestão das Águas e Fundação Renova. Notou-se que o sistema fluvial, antes da ruptura da Barragem de Fundão, possuía características meandrantes, com tendência de evolução para um padrão entrelaçado. As medidas adotadas para mitigar os impactos no sistema fluvial se mostraram muitas vezes inadequadas representadas, por exemplo, pela utilização de enrocamento em margens convexas dos meandros. A análise de sensibilidade em imagens anteriores à ruptura da Barragem de Fundão, utilizando diferentes dados e metodologias, permitiu a definição dos fatores da USLE. Nesta análise de sensibilidade, com relação ao fator erosividade, notou-se que as diferenças de valores médios são muito mais afetadas pela seleção da equação de erosividade do que pelo emprego dos dados provenientes de satélite ou de séries históricas pluviométricas completas. Quanto ao fator topográfico, observou-se que uma menor resolução do modelo digital de elevação (MDE) resulta em taxas de erosão 52% maiores do que aquelas obtidas com um MDE de resolução de maior detalhe. Além disso, a variação do algoritmo empregado (álgebra de mapas, fluxo único ou fluxo múltiplo) resulta em valores médios de erosão com diferenças de até 91%. Dessa forma, para a avaliação das taxas de erosão necessárias à esta pesquisa, o fator topográfico foi obtido a partir de um MDE com resolução de 10 m, considerando o algoritmo de direção de fluxo múltiplo. O fator erosividade foi determinado utilizando dados de precipitação de 62 estações pluviométricas situadas na área delimitada pela Bacia Hidrográfica do Rio Doce. O mapa de solos que contempla a área de estudo, elaborado pela Universidade Federal de Viçosa, aliado à bibliografia e informações fornecidas pela Fundação Renova, permitiram a determinação do fator erodibilidade dos solos e rejeitos. Os fatores de cobertura do solo e de prática conservacionista foram obtidos por meio do Índice de Vegetação de Diferença Normalizada aplicado em 26 imagens do satélite Landsat 8. A maior taxa de erosão foi identificada na imagem de satélite que representa o cenário logo após o rompimento da Barragem de Fundão, correspondendo a uma aumento de cerca de 23% quando comparado com os resultados obtidos na imagem de outubro de 2015. No entanto, a imagem obtida em junho de 2020, que retrata características mais atuais dessa área, indica uma diferença de pouco mais de 1% da taxa de erosão com relação ao cenário anterior ao evento de ruptura. Por sua vez, a avaliação do potencial natural à erosão indica um aumento de aproximadamente 5% na taxa de erosão após o rompimento da Barragem de Fundão. Com relação às medições associadas ao transporte de sedimentos, apenas uma estação de monitoramento mantida pela Fundação Renova possui informações relacionadas às descargas de sedimentos em suspensão, sedimentos de fundo e sólida total, com dados disponíveis apenas a partir de outubro de 2017. Considerando essa estação de monitoramento como exutório da bacia hidrográfica, notou-se que a taxa de erosão é 105 vezes maior do que a descarga sólida total determinada para essa estação. Além de um adequado gerenciamento de riscos associados às estruturas de disposição de rejeitos, ressalta-se a importância de um planejamento e gestão do solo e da água, visando a implementação de estratégias para mitigação dos efeitos das ações antrópicas no meio ambiente.