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Title: Análise multiescalar dos condicionantes da gênese e evolução de voçorocas nas bacias do Rio das Velhas e do Rio Paraopeba, MG.
Authors: Lana, Júlio Cesar
metadata.dc.contributor.advisor: Castro, Paulo de Tarso Amorim
Lana, Cláudio Eduardo
Keywords: Geomorfologia
Erosão
Voçoroca
Inteligência artificial
Drone
Issue Date: 2022
metadata.dc.contributor.referee: Castro, Paulo de Tarso Amorim
Morais, Fernando de
Parisi, Maria Giovana
Citation: LANA, Júlio Cesar. Análise multiescalar dos condicionantes da gênese e evolução de voçorocas nas bacias do Rio das Velhas e do Rio Paraopeba, MG. 2022. Dissertação (Mestrado em Evolução Crustal e Recursos Naturais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2022.
Abstract: As voçorocas são mundialmente reconhecidas como uma das principais formas de expressão da erosão hídrica e estão frequentemente associadas a danos ambientiais e sócio-econômicos. Por este motivo, diversos pesquisadores têm centrado esforços para compreender os fatores e mecanismos que atuam na sua deflagração e desenvolvimento. No entanto, a maior parte dos estudos sobre o tema adotam uma abordagem estritamente local, a qual contrasta com a ampla distribuição destas feições no território. Assim, na busca de contribuir para a redução desta lacuna, este trabalho apresenta uma análise multiescalar dos fatores e mecanismos envolvidos na gênese e evolução de voçorocas. Para tanto, as investigações em escala regional se embasaram em técnicas de aprendizado de máquina e estatística bivariada para construir modelos preditivos e avaliar a influência de quinze fatores geo-ambientais na suscetibilidade ao voçorocamento nas bacias do Rio das Velhas e do Rio Paraopeba. As análises locais foram realizadas no alto Rio das Velhas e no alto Rio Paraopeba e compreenderam o monitoramento da evolução de duas voçorocas com emprego de veículo aéreo não tripulado, além da investigação da erodibilidade, composição química e distribuição granulométrica de solos derivados de gnaisses e granitoides, utilizando, respectivamente, as técnicas de peneiramento a úmido, fluorescência de raios-X e difração de raios laser. Sob a ótica regional, os resultados obtidos mostram que as atividades antrópicas apresentam baixa influência na distribuição das voçorocas, as quais se desenvolvem naturalmente sob condições ambientais específicas, condicionadas principalmente pelas características litoestruturais, elevação, pluviosidade e declividade da região. Em adição, as áreas mais suscetíveis ao voçorocamento estão localizadas em regiões que experimentaram eventos de soerguimento epirogenético durante o Cenozoico, os quais podem ter provocado a intensificação dos processos de incisão e erosão remontante, a partir do rebaixamento relativo do nível de base regional. A evolução inicial das voçorocas parece ocorrer predominantemente por processos de incisão, até que o exutório da feição se conecte ao nível de base local. A partir desta etapa, passam a dominar os mecanismos de alargamento e retração das bordas, que provocam o preenchimento gradativo da forma erosiva. Além disso, mesmo durante a fase de incisão, as voçorocas podem experimentar pulsos de preenchimento provocados pelo excesso de solo erodido durante eventos pluviométricos intensos. Foi constatado que a erodibilidade dos solos analisados aumenta em profundidade e apresenta forte correlação positiva com a presença de silte e de minerais primários, o que corrobora informações disponíveis na literatura. Assim, o horizonte C do solo é mais vulnerável à desagregação que os horizontes superficiais, especialmente quando exposto ao impacto das gotas de chuva e à ação dos fluxos superficiais turbulentos. Por fim, os solos investigados apresentam índices similares de estabilidade dos agregados, o que mostra que a grande diferença de concentração de voçorocas entre os terrenos que constituem o embasamento cristalino da região de estudo não tem relação com o grau de erodibilidade.
metadata.dc.description.abstracten: Gullies are recognized worldwide as one of the main expressions of water erosion and are often associated with environmental and socio-economic damage. For this reason, several researchers have focused efforts to understand the factors and mechanisms that act in its triggering and development. However, most studies on the subject adopt a strictly local approach, which contrasts with the wide distribution of these features in the territory. Thus, in an attempt to contribute to the reduction of this gap, this work presents a multiscale analysis of the factors and mechanisms involved in the genesis and evolution of gullies. Therefore, investigations on a regional scale were based on machine learning techniques and bivariate statistics to build predictive models and assess the influence of fifteen geoenvironmental factors on the gully erosion susceptibility along the Rio das Velhas and Rio Paraopeba basins. The local analyzes were carried out on the upper Rio das Velhas and the upper Rio Paraopeba and included monitoring the evolution of two gullies using an unmanned aerial vehicle, in addition to investigating the erodibility, chemical composition and granulometric distribution of soils derived from gneisses and granites, using, respectively, the techniques of wet sieving, X-ray fluorescence and laser diffraction. From a regional perspective, the results obtained show that human activities have little influence on the distribution of gullies, which develop naturally in specific environmental conditions, mainly conditioned by the lithostructural characteristics, elevation, rainfall and slope of the region. In addition, the areas most susceptible to gullies are located in regions that experienced epeirogenic uplift events during the Cenozoic, which may have caused the intensification of the incision and backward erosion processes, from the relative lowering of the regional base level. The initial evolution of gullies seems to occur predominantly by incisional processes, until the feature outlet is connected to the local base level. From this stage onwards, the mechanisms of widening and retraction of the edges dominate and cause the gradual filling of the erosive form. Furthermore, even during the incision phase, gullies can experience infill pulses influenced by excess soil eroded during heavy rainfall events. It was found that the erodibility of the analyzed soils increases in depth and presents a strong positive correlation with the presence of silt and primary minerals, which confirms informations available in the literature. Thus, the soil C horizon is more vulnerable to disaggregation than the surface horizons, especially when exposed to the impact of raindrops and the action of turbulent surface flows. Finally, the investigated soils present similar aggregate stability indices, which shows that the large difference in gully concentration along the crystalline basement of the study region is not related to the erodibility.
Description: Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/15032
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 27/06/2022 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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