Mapa gerado pelo Modelo SHALSTAB

Para simplificar a aplicação do modelo, Michel (2013) desenvolveu um algoritmo que pode ser aplicado no software ArcMap. O principal objetivo do autor foi inserir mais duas variáveis na equação do SHALSTAB, uma de coesão de raízes e outra de peso de vegetação. Com esse algoritmo, tem-se a possibilidade de tornar espaciais os parâmetros geotécnicos em função das respectivas unidades geotécnicas que forem encontradas na área de estudo.

Michel (2013) afirma que a coesão de raízes, que contribui para elevar a resistência ao cisalhamento do solo, atua somente até uma profundidade de 3m, sendo que a partir desta profundidade o valor da coesão de raízes tende a zero.

O algoritmo consiste na aplicação das equações do modelo SHALSTAB em ambiente SIG, onde mapas da área de estudo em formato matricial correspondem às variáveis das equações.

Com a finalidade de facilitar a aplicação do modelo, tornar o processo mais célere, eliminar a possibilidade de erro humano nas etapas do processo e possibilitar a iteração por meio da alteração de parâmetros de forma ágil, Sbroglia et al. (2017) desenvolveram uma ferramenta que automatiza o modelo SHALSTAB no ArcGIS. A ferramenta é chamada de Automatic SHALSTAB Analysis (ASA).

Dessa forma, esta pesquisa faz uso da ferramenta, visto todas as vantagens oferecidas por ela. A ASA é inserida no Toolbox do ArcGIS e o processamento do algoritmo do SHALTAB pode ser realizado por meio de duas técnicas:

 Técnica ASA – Oito direções;  Técnica ASA – Infinitas direções.

A diferença entre as técnicas consiste na quantidade de vetores de direção de fluxo, um dos atributos do modelo.

A direção de fluxo representa a direção do escoamento da água analisando-se as células vizinhas do MDT. Na camada por oito direções, a direção é obtida a partir do valor de altitude das células vizinhas (pixels do MDT), conforme pode ser observado na Figura 18; e por infinitas direções, a partir da faceta triangular mais íngreme do pixel. Assim, neste caso, o fluxo pode abastecer mais de uma célula e se divide entre elas em função dos ângulos que as contemplam, conforme pode ser observado na Figura 19 (CARVALHO et al., 2010).

Figura 18 - Vetores de direção de fluxo (8 direções)

Fonte: Bortoloti (2013), adaptado pela autora. Figura 19 - Esquema de fluxo de água em infintas direções

Nesta pesquisa, optou-se pela utilização da Técnica ASA – Infinitas direções, uma vez que esta apresenta maior precisão na verificação de áreas instáveis. A Figura 20 apresenta os dados necessários para a execução da ferramenta ASA na técnica escolhida.

Figura 20 - Dados necessários para processar a ferramenta ASA pela técnica de infinitas direções

Fonte: Autora

Como pode-se observar na Figura 20, os dados de entrada são Workspace, Inserir MDE, Inserir camada Geotécnica e ab.tif.

De acordo com Sbroglia et al. (2017), o campo Workspace consiste no endereço da pasta onde serão desenvolvidos os cálculos do modelo.

No campo inserir MDE foi inserido o Modelo Digital de Elevação (MDE). O MDE utilizado consiste no MDT contendo a correção das discrepâncias (picos e sumidouros – Figura 21) que podem surgir quando o mesmo é gerado. Tais discrepâncias podem afetar a análise da distribuição do fluxo d’água e, por isso, devem ser corrigidas.

Figura 21 - Discrepâncias que podem surgir na criação do MDT

Assim, o MDE foi gerado utilizando-se o software ArcGIS fazendo-se uso da ferramenta fill, no menu Hidrology, tomando-se como base o MDT da bacia.

A Figura 22 apresenta o referido mapa, na escala 1:10.000.

Figura 22 - Modelo Digital de Elevações da bacia do rio Forquilhas

No campo Camada Geotécnica, por sua vez, é inserido o mapa geotécnico da bacia do rio Forquilhas contendo como atributo parâmetros da caracterização dos solos que compõem a bacia e parâmetros de resistência dos solos, além das variáveis coesão de raízes e carga proveniente de vegetação, ambas adicionadas por Michel (2013).

Os referidos parâmetros são discriminados abaixo:

 Intercepto coesivo efetivo do solo (c’), em N/m²;  Ângulo de atrito interno efetivo do solo (ϕ’), em graus;  Peso específico saturado do solo (γsat), em kg/m³;  Espessura do solo (z), em metros;

 Coesão de raízes (cr), em N/m²;

 Carga proveniente de vegetação (w), em kg/m²;

Os valores dos parâmetros relacionados ao solo (c’, ϕ’ e γsat) foram obtidos da pesquisa elaborada por LAMGEO (2015) e são apresentados no Quadro 8.

Quadro 8 - Parâmetros de caracterização e de resistência dos solos da bacia do rio Forquilhas

Unidade Geotécnica c’ [N/m²] ϕ’ [graus] γsat [kg/m³]

Aterro 30.000 30 1.800 Cde 17.100 31 1.840 Cg1 15.800 30 1.710 Cg2 15.900 24 1.730 Cgn,m 9.700 29 1.760 Cto 8.200 29 1.780 Gsq 30.000 33 1.800 PVde 13.400 30 1.640 PVg1 15.800 30 1.710 PVg2 15.900 24 1.730 PVgn,m 13.200 24 1.760 PVto 8.200 29 1.780 Fonte: LAMGEO (2015).

De acordo com Sbroglia et al. (2017), a espessura do solo (z) pode ser estimada com investigações in situ durante as saídas a campo, relatórios técnicos, referências bibliográficas, consulta aos técnicos ou elaboração de cenários com diferentes espessuras. Ainda, há a

possibilidade na ferramenta ASA da camada z ser um dado de entrada, assim, pode-se adicionar uma camada em formato matricial da espessura do solo espacializada.

Para o cenário analisado, foi considerada uma profundidade de ruptura de 5 metros, no limite entre deslizamentos rasos e profundos. Nessa profundidade, a coesão das raízes da vegetação das encostas não influencia significativamente a resistência ao deslizamento e, por isso, serão consideradas igual a zero.

Por fim, no campo ab.tif é inserido o mapa de contribuição (área de contribuição por comprimento de contorno unitário), o qual consiste na criação de uma superfície de acúmulo de fluxo a partir da direção de fluxo, conforme apresentado na Figura 23.

Figura 23 - Criação de uma superfície de acúmulo de fluxo a partir das direções de fluxo

Fonte: Bortoloti (2013).

Dessa forma, é gerada a rede de acumulação de fluxo, formando a rede de drenagem da bacia hidrográfica do rio Forquilhas.

Para a elaboração do mapa, foi utilizada a ferramenta de acumulação de fluxo do TauDEM (Terrain Analysis Using Digital Elevation Models – Análise do terreno usando Modelo Digital de Elevação), desenvolvida pelo Grupo de Pesquisa Hidrológica da Utah State University (Estados Unidos) (TARBOTON, 2003), tomando-se como base o mapa de direções de fluxo da bacia do rio Forquilhas.

O mapa de contribuição é apresentado na Figura 24, com escala de detalhamento 1:10.000.

Figura 24 - Mapa de Contribuição da bacia do rio Forquilhas

Dessa forma, após a elaboração de todas as informações necessárias, a ferramenta ASA pode ser executada. O resultado obtido após o processamento da ferramenta corresponde ao mapa de suscetibilidade a deslizamentos translacionais rasos da bacia do rio Forquilhas.