StopDebris - Projecto Açudes de Retenção de Material Sólido  

Os escoamentos habitualmente designados por debris flows (escoamentos de detritos) são escoamentos de água com uma mistura de detritos variados, nos quais a percentagem de materiais grosseiros (por exemplo, areias e cascalhos) é elevada (regra geral maior que 50%). Normalmente, neste tipo de escoamentos bifásicos, a quantidade de materiais finos (por exemplo, siltes e argilas) em suspensão turbulenta é, igualmente, elevada. De facto, os detritos envolvidos neste tipo de escoamento podem ter dimensões muito variadas, desde partículas muito pequenas, até blocos de grandes dimensões.

Vários investigadores tentaram definir propostas de classificação dos tipos de debris flow de forma a evitar abordagens ambíguas ao fenómeno por parte da comunidade científica.

Uma das classificações mais objetivas e práticas é a proposta por Tamotsu Takahashi. O autor refere que existem vários tipos de escoamento, podendo ser feita a sua distinção principalmente em função das características geológicas e geomorfológicas do local. Genericamente podem ser considerados três tipos de debris flows:

      - Stony-type debris flow
      - Turbulent-muddy-type debris flow
      - Viscous-type debris flow

Resumidamente, nos stony-type debris flows é usual verificar-se um escoamento com diferentes camadas, que deslizam umas sobre as outras. Neste tipo de escoamentos as tensões de cisalhamento resultam, em grande parte, da transferência da quantidade de movimento pela colisão entre partículas. Por outro lado, os turbulent-muddy-type debris flows são dominados por tensões de origem turbulenta do escoamento. Por fim, nos viscous-type debris flows são as tensões viscosas que desempenham um papel ativo, sendo que o escoamento apresenta, geralmente, um comportamento viscoplástico.

Referências bibliográficas:

Takahashi, T., 2007. Debris Flow: Mechanics, Prediction and Countermeasures. Taylor & Francis.

Tipicamente, o debris flow é constituído por três partes distintas: uma frente de onda abrupta que transporta o material sólido de maiores dimensões, seguida pelo corpo do escoamento, com material sólido de dimensões gradualmente inferiores e com menor altura de escoamento e, por fim, uma cauda caracterizada por uma matriz de finos e material sólido de pequenas dimensões e onde a fase líquida é abundante.

Esta configuração é verificada com frequência nos stony-type debris flows. No entanto, também se verifica nos turbulent ou viscous-type debris flows que apresentem capacidade de transportar blocos rochosos de grandes dimensões. Contudo, nestes casos, estes não se acumulam na frente do escoamento, sendo a sua presença esporádica ao longo do escoamento (Takahashi, 2007).

Referências bibliográficas:

Takahashi, T., 2007. Debris Flow: Mechanics, Prediction and Countermeasures. Taylor & Francis.

Os debris flows são caracterizados por uma mistura densa com grande capacidade de transporte em suspensão de elementos rochosos de grandes dimensões. Este fenómeno confere aos debris flows uma capacidade destrutiva incalculável, resultando em danos significativos nas infra-estruturas atingidas. Este tipo de escoamentos provoca ainda, em geral, uma erosão demarcada nos substratos por onde passa, aumentando assim a quantidade de sedimentos em suspensão e, por conseguinte, a respetiva capacidade erosiva. Os debris flows podem apresentar a capacidade de incorporar e transportar materiais sólidos de várias origens, mesmo que de grandes dimensões e devidamente ancorados (por exemplo, veículos, troncos de árvores, infraestruturas, grandes blocos rochosos) aumentando, desta forma, o seu potencial destrutivo.

Adicionalmente, nos trechos mais a jusante das linhas de água, onde a velocidade do escoamento se reduz e, consequentemente, se reduz também a capacidade de transporte, o debris flow pode dar origem a grandes deposições de material sólido (sedimentos), com os consequentes prejuízos que daí advêm. Nestes casos, as linhas de água podem ficar completamente colmatadas por sedimentos, conduzindo a uma redução brusca da secção útil do escoamento e à inundação dos terrenos adjacentes. Geralmente, esta ocorrência agrava os danos provocados pelos eventos de debris flows de forma significativa.

De facto, existem muitos registos de populações completamente soterradas por debris flows que mobilizaram milhares de toneladas de detritos, ao longo de vários quilómetros.

Após a ocorrência de um fenómeno de debris flow, é relativamente fácil identificar os locais que contribuíram para a iniciação e desenvolvimento do escoamento, principalmente por apresentarem uma configuração espacial bem particular e demarcada. Em regra, os locais onde a ocorrência de debris flow é frequente são caracterizados por apresentar uma zona de produção (source zone), um ou mais canais de transporte (usualmente coincidentes com a rede de drenagem superficial) e uma área de deposição (cone de deposição).

Fonte: (Nunes & Sayão, 2014) e (Calligaris & Zini, 2012).

Tipicamente, o debris flow segue as redes de drenagem superficial pré-existentes com declives acentuados. Contudo, poderá também deslocar-se pelas encostas, demarcando o seu próprio caminho por erosão nos substratos.

Analogamente a todos os escoamentos viscosos, os debris flows tendem a parar em zonas de declive pouco acentuado ou em zonas em que o escoamento deixa de estar confinado que, usualmente, se verificam a jusante de bacias hidrográficas, formando cones de deposição.

Em geral, as zonas de deposição são caracterizadas por apresentarem os blocos de maiores dimensões apoiados sobre uma matriz de materiais mais finos. Relativamente aos cones de deposição, estes apresentam, usualmente, uma segregação inversa de sedimentos, distribuídos por uma área que apresenta o alinhamento principal paralelo à direção do escoamento.

Referências bibliográficas:

Calligaris, C. & Zini, L., 2012. Debris Flow Phenomena: A Short Overview?

Nunes, A. L. & Sayão, A., 2014. Debris Flows e Técnicas de Mitigação e Convivência. 14º Congresso NAcional de Geotecnia. (in Portuguese)

Normalmente, os debris flows ocorrem quando os depósitos de cobertura se tornam, repentinamente, saturados por água e são transportados até uma linha de água ou, por outro lado, quando um escoamento tem uma capacidade de transporte suficiente para provocar erosão nos substratos das encostas ou no leito do rio. Do ponto de vista físico, os debris flows são iniciados quando as tensões tangenciais impostas pelo escoamento excedem as tensões resistentes do material sólido em repouso.

As principais condições para a ocorrência de debris flows são a disponibilidade de material sólido de cobertura desagregado, declives acentuados e escoamentos superficiais repentinos com grande capacidade de transporte, normalmente com origem em precipitações intensas, no colapso de açudes naturais ou artificiais, no degelo repentino, entre outros.

Assim, para a ocorrência de debris flows devem estar presentes não só fatores de predisposição mas também fatores desencadeadores. Uma característica usual deste tipo de escoamentos é a sua relação com eventos meteorológicos de grande intensidade. De facto, os debris flows são, em regra, desencadeados por precipitações de grande intensidade, com a capacidade de subir o nível freático para valores críticos ou quando a intensidade de precipitação excede a capacidade de infiltração do solo, formando uma camada superficial saturada.