SANCHESBRITO_Avaliação do Potencial de Erosão Natural e Acelerado do Riberão Nilza no Município de Sinop-MT

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Avaliação do Potencial de Erosão Natural e Acelerado do Riberão Nilza no Município

de Sinop-MT

Letícia Karine Sanches Brito¹, Ana Elza Dalla Roza²

Resumo: O potencial natural de erosão é avaliado principalmente em função de fatores do solo, da pluviometria da região e relevo. O objetivo da presente pesquisa foi avaliar o potencial natural e acelerado de erosão do Ribeirão Nilza, situado no município de Sinop, o qual tem como predominância o latossolo, que são solos de alta atividade de intemperismo. Além das características do solo, foram levantados dados relativos às características da bacia hidrográfica; como vegetação e topografia, para assim realizar a análise. Para a erosão acelerada foram levantadas as áreas de contribuição; escoamento superficial; vazões e energia cinética dos dissipadores. A metodologia de pesquisa aplicada é a Equação Universal da perda de solos proposta por Wischmeier e Smith (1978). No decorrer da pesquisa, foi obtido cada um dos fatores da equação, precipitação, classificação do solo (SUCS), relevo, cobertura vegetal e prática conservacionista, por meio de pesquisas de campo e em ambiente SIG – Sistema de Informações Geográficas. Ao final da pesquisa foi obtida a massa de solo em tonelada por hectares perdidos em cada ano, assim pode haver perspectivas para projetos de conservação do solo, minimizando assim as perdas de solo neste corpo de água estudado, diminuindo então os efeitos da erosão.

Palavras-chave: Meio Ambiente, Perda de solo, Potencial de erosão, Ribeirão Nilza.

Abstract: The aim of the present research is to check the natural and accelerated erosion potential of Ribeirão Nilza. For this purpose, it is necessary to realize the contribution areas as well identify the characteristics of the Watershed, such as soil type, vegetation and topography, to do an analysis of the natural erosion potential. The method applied is the Universal Soil Loss Equation by Wischmeier and Smith, 1978. This model estimates the erosion in short and long period, through the multiplication of factors. The factor "R" is a function of the kinetic energy of precipitations, the factor "K" is soil rate, the factors "L" and "S" are linked to topography, the "C" is related to vegetation cover, and finally, the "P" factor is due to the conservationist practice applied to this soil. Through field surveys, and in GIS environment - Geographic Information System it will be obtained the factors of the equation. As a conclusion of this study will be achieved the soil volume in tons per hectare lost in each year, therefore easing prospects for soil conservation projects, decreasing soil losses.

Keywords: Environment, erosion, hydrological cycle. 1 Introdução

Dentro da área urbanizada, onde antigamente havia um ambiente inexplorado, a partir da supressão vegetal, impermeabilização do solo e o começo de um ambiente construído, as características alteram, principalmente tratando-se do ciclo hidrológico, onde com a impermeabilização aumenta o coeficiente de escoamento superficial e o pico das cheias devido às precipitações (CANHOLI, 2005).

Com o surgimento de novas ruas e avenidas são necessários para coleta e direcionamento das águas da chuva os dispositivos de drenagem urbana, que podem ser classificados em macro e microdrenagem. A quebra do equilíbrio no ambiente pelas atividades antrópicas, principalmente as alterações da cobertura vegetal, acelera os processos de erosão (FENDRICH, 1997). Assim a formação de voçorocas, que são erosões em sulcos formadas por enxurradas, que passam diversas vezes em um mesmo sulco que se amplia em profundidade e extensão, e desloca grandes massas de solo é cada vez mais frequente (BERTONI E LOMBARDI NETO,1992). O deslocamento e depósito de grandes massas de solo, quando um corpo receptor, não possui vazão suficiente para continuar o transporte das partículas, é instaurado o processo de assoreamento.

No noroeste do perímetro urbano do município de Sinop, um dos principais corpos receptores do 1_{Graduando, Universidade do Estado de Mato Grosso,} Sinop-MT, Brasil, E-mail: sanchesbrito.leticia@gmail.com

2_{Professora Graduada, Universidade do Estado de Mato} Grosso, Sinop-MT, Brasil, E-mail: anaelza00@hotmail.com

escoamento superficial da precipitação é o córrego Nilza, como pode ser observado na Figura 1, o mesmo se encontra na área urbana do município.

Figura 1– Situação do Ribeirão Nilza dentro do Perímetro Urbano.

Fonte: Google Earth, 2013.

O desrespeito às áreas de preservação permanente é marcante em todo o perímetro, o que contribui para aceleração da erosão no ribeirão, pois o solo desprotegido tende a desagregar com mais facilidade. Outro agente é o destino final das águas pluviais, dissipadores de energia, que se localizam próximos ao corpo receptor, muitos não respeitando as APP’s, com concepção inadequada e sem manutenção, conforme Figura 2.

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Figura 2– Dissipador Inadequado. Fonte: O autor, 2016.

A erosão, como observado na Figura 3, está ocorrendo em forma de voçorocas, que é um processo erosivo semi-superficial e ocasiona desmontes de solo (FENDRICH et. al., 1997).

Figura 3– Processo erosivo, depósito de lixo. Fonte: O autor, 2016.

Junto ao processo erosivo, vem ocorrendo descarte de resíduos junto às margens, em sua maioria proveniente da construção civil.

A presente pesquisa teve como objetivo, avaliar o potencial de erosão do Ribeirão Nilza do município de Sinop-MT. Desta forma, foi necessário identificar as características da bacia hidrográfica que compõe o Ribeirão Nilza - micro bacias, localização das nascentes, tipo de solo, vegetação, topografia e áreas urbanizadas; levantar dados das áreas de contribuição da drenagem (bairros, loteamentos), assim como os dissipadores de energia que estão alocados no Ribeirão ou em um de seus afluentes, como também, avaliar o potencial de erosão do Ribeirão levando em consideração os fatores de escoamento naturais e condutos de drenagem urbana que deságuam no Ribeirão e por fim, prever medidas de intervenção ao impacto ambiental causado.

2 Fundamentação teórica

2.4 Erosão

A erosão é um processo de desagregação e transporte de partículas de solo por meio de agentes como, por exemplo, a água e o vento. A erosão se inicia nos horizontes superficiais se alastrando até a as camadas de rocha. Divide-se em dois tipos principais, a natural que acontece espontaneamente na superfície da terra por seus processos de intemperismo e a acelerada que acontece em meio à quebra do equilíbrio natural,

causada por atividades do homem, principalmente pela remoção da vegetação superficial.

O agente a ser estudado no seguinte trabalho é a água, que se classifica em erosão hídrica. Esse tipo de erosão inicia-se com o impacto da água da chuva sob o solo até a formação de uma lamina d’água sobre o mesmo. A cobertura vegetal age neste caso, diminuindo o impacto da gota por meio das copas de arvores e, o escoamento por meio de vegetação rasteira, assim diminuindo a energia cinética que carrega as partículas, caso o solo estar sem esta cobertura não há diminuição da energia.

2.5 Equação Universal da Perda de Solos

Wischmeier e Smith (1978) propõem uma metodologia para a quantificação da perda de solo. Este modelo faz uma estimativa da erosão em médio e longo prazo, podendo haver perspectivas para projetos de conservação do solo, minimizando assim as perdas de solo. A equação é uma multiplicação de fatores empíricos, que relacionam as causas da perda de solo a partir da erosão hídrica.

A = R ∗ K ∗ L ∗ S ∗ C ∗ P (Equação 01)

Onde o fator R, é determinado pela soma das médias mensais dos índices de erosão EI, este, é relacionado a erosividade da chuva, a Equação 02 é a proposta por Bertoni e Lombardi Neto (1992), Conservação do Solo:

EI = 67,355 . (r²_P)0,85 (Equação 02) Onde:

EI: Média mensal do índice de erosão (MJ/ha-mm) r: Precipitação média mensal em mm

P: Precipitação média anual em mm

Bertoni e Lombardi Neto (1992), recomendam a observação de um período longo de tempo, 20 anos ou mais.

Para obtenção direta do fator K, Wischmeier e Smith (1978), propõem a equação, onde entra-se com a porcentagem de areia e a porcentagem de areia fina + silte, matéria orgânica, coeficiente de estrutura do solo e o coeficiente em relação a permeabilidade.

100𝐾 = 2,1 𝑀1,14_{. 10}−4_{(12 − 𝑎) + 3,25 (𝑏 − 2) + 2,5 (𝑐 − 3)} (Equação 03)

Onde:

M: Parâmetro de tamanho da partícula, obtido pela % argila, % Areia fina + Silte.

a: Porcentagem de matéria orgânica

b: Parâmetro da estrutura do solo, b=1, solo fino c: Parâmetro de permeabilidade, c=5, baixa.

Para transformação de K em unidades do SI, multiplica-se o valor obtido por 0,1317 (LIMA et. al., 2016). L e S referem-se ao fator topográfico, comprimento de rampa e declividade do terreno, contanto, quanto maior o comprimento de rampa, maior a velocidade de escoamento superficial, assim ocasionando elevadas quantidades de perdas de solo.

Bertoni e Lombardi Neto propõem para o cálculo do fator topográfico a equação:

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Onde:

LS: Fator Topográfico

L: Comprimento de rampa em m S: Declividade em porcentagem

O fator C é determinado a partir do uso do terreno na Tabela 01, estão os fatores de cobertura propostos por Pimenta (1998).

Tabela 1 – Valores do Fator C

Uso Fator C

Espaço Urbano 0,01

Tecido Urbano contínuo 0,005 Tecido Urbano

Descontínuo

0,01

Áreas Degradadas 0,5 Espaços Verdes Urbanos

(Florestais)

0,02

Vegetação Arbustiva Alta e Floresta Degradada ou

de Transição

0,1

Fonte: Pimenta(1998) Adaptada.

A prática conservacionista aplicada, P, é relacionada ao tipo de cobertura, sendo: Plantio morro abaixo igual a 1,0, Plantio em contorno, 0,5, cordões de vegetação permanente 0,2 e áreas edificadas 1,0 de acordo com Bertoni e Lombardi Neto (1999).

2.3 Drenagem Urbana e a Perda de solo

Segundo o (DNIT,2006) a função primordial do projeto de drenagem é escoar a água da chuva que atinge a via pública, captando-a e dirigindo-a ao local adequado. Miguez et. al (2016) definem os objetivos de um sistema de drenagem: Reduzir o risco de exposição da população à inundações; minimizar alterações hidrológicas; problemas de erosão e sedimentação que revertem em desequilíbrios morfológicos e ainda, preservar as várzeas não urbanizadas em uma condição que diminua impactos com o escoamento nas cheias.

O sistema de drenagem é dividido em dois subsistemas: microdrenagem, que trata das águas precipitadas na zona urbana, considerando edificações, parques e vias. Este sistema deve captar a água e direcioná-la para o segundo subsistema, que é a macrodrenagem, que por sua vez, trata da seção que receberá o escoamento resultante das chuvas sobre a cidade é composto pelos rios e córregos que formam a bacia hidrográfica (MIGUEZ et. al., 2016). As tubulações que compõe os sistemas de micro e macrodrenagem são direcionadas a estruturas que diminuem a energia (velocidade) do escoamento chamados de dissipadores (FENDRICH et. al.,1997). É preciso prever os efeitos erosivos no solo dos leitos de terra. Se a energia ultrapassar limites aceitáveis torna-se necessária a implantação de um dissipador de energia (AZEVEDO NETTO, 1998).

O dissipador mais utilizado é do tipo de impacto, conhecido como dissipador tipo Peterka. Segundo seu desenvolvedor, é um dissipador do tipo de impacto que

é contido em uma pequena estrutura, ou seja, não exige muito espaço para executar sua função. Suporta velocidades de até 9 m/s e volumes de 8,6 m³. A estrutura não requer um fluxo intenso de água (PETERKA, 1958). Segue, na Figura 04 a estrutura em planta e corte, para visualização de sua concepção.

Figura 4 – Dissipador do tipo Peterka. Fonte: DALLA ROZA, 2011.

Na sua execução deverão ser tomadas medidas de proteção à erosão do vale receptor, utilizando brita, sacos de solo-cimento entre outros por no mínimo 10 m de extensão, que deve cobrir totalmente os taludes acima do nível da água a jusante (FENDRICH et.

al.,1997).

No entanto, medidas para preservação dos vales receptores nem sempre são tomadas, causando impacto nos taludes e no leito dos córregos e rios. Este impacto desagrega o solo e o carrega, iniciando assim o processo de erosão.

Este impacto é causado pela energia cinética da água captada pelas estruturas de drenagem. Para mitigar estes efeitos é possível calcular o impacto que as descargas causam ao leito do corpo receptor, determinando a erosão acelerada do solo.

A proposição que pode ser inferida para equação da erosão acelerada é apresentada por Wischmeier e Smith (1978):

𝐴 = 𝑅 . 𝐾. 𝐿𝑆 (Equação 05) Onde:

A: Perda de Solo em t/ano

R: Energia cinética dos dissipadores, MJ/ano K: Erodibilidade do solo, t/MJ

LS: Fator Topográfico, adimensional

O cálculo da energia cinética pode ser determinado por meio da Equação 06.

𝐸𝑐 =1₂ 𝑉2_{. 𝛾 (Equação 06)} Onde:

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V: Velocidade do fluido, m/s ϒ: Densidade da água, 10 kN/m³

A velocidade do fluido pode ser determinada pelas equações da vazão do método racional (Equação 07) e da continuidade (Equação 08):

𝑄 = 𝐶. 𝑖. 𝐴 (Equação 07) Q=As.V (Equação 08) Onde:

Q: Vazão em m³/s

C: Coeficiente de escoamento superficial, adimensional

i: Intensidade da precipitação (m-s) A: Área de Contribuição (m²)

As: Área da seção transversal do conduto (m²) V: Velocidade do Fluido (m/s)

A intensidade da precipitação foi obtida a partir das curvas intensidade – duração – frequência (IDF), proposta por Botan e Crispim (2014).

𝑖 = 672,36 𝑇𝑅_(𝑡+10,69)0,35_0,74 (Equação 09) Onde:

TR: Tempo de retorno, adotado 10 anos. t: Tempo de Concentração em min.

O tempo de concentração foi obtido pela equação 5 de Kirpich (TOMAZ,2013).

𝑇𝑐 = 57 . ( 𝐿³_𝐻)0,385 (Equação 10) Onde:

Tc: Tempo de concentração em minutos L: Comprimento do Talvegue, km H: Diferença de Cotas, metros. 3 Metodologia

3.1 Materiais 3.1.1 Área de Estudo

A área de estudo está localizada no município de Sinop, Estado do Mato Grosso, ao longo do Ribeirão Nilza e áreas de contribuição no perímetro urbano, como observado na Figura 05.

Figura 5 – Área de Estudo – Estado do Mato Grosso Município de Sinop.

Fonte: O autor, 2017.

Em visitas a campo foram coletadas 5 amostras de solo conforme Figura 06, próximos às margens e em áreas diretamente afetadas pelo processo erosivo para caracterização pedológica e granulométrica.

Figura 6 – Pontos de Coleta de Solo Fonte: Google Earth, 2017, adaptado.

Foram utilizados dados de Estações Meteorológicas credenciadas, para análise das precipitações, onde foram obtidas séries históricas, no site da Agência Nacional de Águas (ANA), e do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). A estação credenciada a ANA, Cachoeirão, está localizada próxima ao Rio Teles Pires, dentro do perímetro do município, nas coordenadas 641434.89 m E ; 8711701.88 m S Fuso 21S, a estação monitorada pelo INMET, Gleba Celeste, coordenadas 685979.99 m E ; 8641893.80 m S Fuso 21S, locada no município de Vera, proximidades ao município de Sinop.

Em ambiente SIG (Sistema de Informações Geográficas), foram tratados dados de relevo, topografia e declividade, para caracterização da região.

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3.2 Métodos

3.2.1 Obtenção dos Fatores da EUPS

O fator R foi determinado a partir da Equação 02, relacionado à erosividade da chuva, obtido por meio de tratamento das séries históricas das precipitações em planilhas eletrônicas. Este tratamento seguiu-se primeiramente pelo cálculo das médias mensais, analisando os anos coletados e os totais de cada mês, assim em seguida obtendo os totais por ano, calculando também a média anual das precipitações. As estações consultadas, INMET e ANA, têm respectivamente 26 e 34 anos de observação, assim atendendo os critérios propostos para utilização do método.

O mapa com os índices de erosão totais foi feito em ambiente SIG, por meio da geração do mapa de Isoietas, por interpolação IDW (inverso peso da distância), transformação de dados pontuais em Raster de acordo com a distância, sendo a técnica mais eficiente se tratando de dados de precipitação segundo (MAGALHÃES et. al., 2013).

O fator k é a erodibilidade do solo, em função de sua classificação pedológica. No município de Sinop há predominância de Latossolos Vermelho – Amarelo, de acordo com o mapa de solos do Brasil, disponibilizado pela EMBRAPA (2011).

Figura 7 – Caracterização Pedológica do Município de Sinop - MT.

Fonte:EMBRAPA,2011,Adaptado.

Na figura 07, observa-se a presença de 5 tipos de solos, LVA 19 (Latossolo Vermelho-Amarelos Distrófico + Latossolo Vermelhos Distróficos + Neossolos Quartzarênicos Órticos), LVA 3 (Latossolos Vermelho-Amarelos Distróficos + Latossolos Vermelhos Distróficos) , LVA 34 (Latossolos Vermelho-Amarelos Distróficos + Argissolos Vermelho-Vermelho-Amarelos Distróficos + Plintossolos Pétricos Concrecionários) , LVA 5 (Latossolos Vermelho-Amarelos Distróficos + Argissolos Vermelho-Amarelos Distróficos) e por fim RU 11 (Neossolos Flúvicos Ta Eutróficos).

Após a coleta de solos, foi feita a análise granulométrica, seguindo a NBR 7181/1984, com sedimentação utilizando amostras com defloculante Hexametafosfato de Sódio Puro e sem defloculante. A análise pedológica seguiu-se pela caracterização do perfil de solo superficial, por meio de sua coloração, utilizando a tabela de cores CMYK, RGB e Pantone no Manual de Pedologia (IBGE, 2007)

Os fatores L e S obteve-se por meio de ambiente GIS, confeccionando-se o mapa de declividade do terreno, utilizando imagem SRTM, para o município.

O comprimento de rampa será obtido por meio da soma das poligonais que constituem o Ribeirão.

3.2.1.4 Fator C e P

O fator C é função da cobertura vegetal, como pode-se observar na Figura 01, a região é predominantemente urbana, e a área de preservação permanente em suas margens encontra-se degradada, por isso foi adotado o valor de 0,01 para o fator C, conforme Tabela 01. Para este estudo utilizou-se o fator P da prática conservacionista igual a 1,0 por se tratar de perímetro urbano.

3.2.2 Drenagem Urbana – Erosão acelerada

A análise da erosão acelerada foi realizada a partir dos projetos de drenagem urbana dos 18 loteamentos contribuintes, sendo 5 deles desaguando em um só dissipador de energia e 2 sem presença de dissipador. O cálculo da vazão e velocidade prosseguiu verificando o escoamento superficial e intensidade da precipitação.

Nota: Os polígonos representam as áreas de contribuição consideradas neste estudo. (Anexo IV)

Figura 8 – Áreas de contribuição e dissipadores. Fonte: O autor, 2017.

O cálculo da vazão das áreas de contribuição dos 18 loteamentos foi feito por meio do método racional, utilizando para o coeficiente de escoamento superficial os valores propostos por Tomaz (2013) Sendo, áreas pavimentadas 0,9; edificação com poucas superfícies livres 0,6; lotes vazios, áreas institucionais e parques 0,30, a obtenção das áreas foi feita por meio do contorno de cada área pavimentada, área institucional, área verde e lotes, assim seguindo o cálculo do coeficiente de escoamento superficial por meio de uma média ponderada.

Com a vazão dos dissipadores determinada a partir do cálculo das vazões, pode-se obter a energia cinética destas estruturas utilizando a fórmula clássica

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(Equação 06), considerando dissipadores sem eficiência de dissipação (0%) e eficiência completa do dispositivo, proposta por Peterka (1958), de 60 à 70%. Nos destinos finais, onde foi observada a ausência de dissipador de energia este último fator não foi calculado.

A energia obtida neste primeiro momento é por descarga do dissipador, ou seja, em um dia de chuva, a água coletada é direcionada ao dissipador e assim é feita a descarga. Para se ter um parâmetro de quanta energia é descarregada por ano, multiplica-se a descarga unitária pela quantidade média de dias chuvosos por mês, para obtermos assim a energia de cada mês e efetuando o somatório para obtenção da energia total no ano.

Sabendo-se da energia cinética de cada dissipador pode-se efetuar o cálculo da erosão acelerada por meio da Equação 05.

A junção do potencial natural e acelerado foi realizada efetuando a soma da perda de solo natural e a perda acelerada.

Os fatores das práticas conservacionistas não foram utilizados, pois se busca a análise e prevenção da pior situação.

3.2.3 Tolerância de Perdas de Solo

Bertoni e Lombardi Neto (1992) define a tolerância de perda de solo como a quantidade de terra que pode ser perdida por erosão, em toneladas por hectare, para que o solo ainda possa manter sua produtividade por um longo período de tempo, ou seja, para que a vegetação consiga desenvolver-se e proteger o solo.

Os fatores de influência na tolerância podem ser sintetizados:

(a) Profundidade do solo: a profundidade do solo para desenvolvimento do sistema de raízes das plantas é de 1,00 metro.

(b) Textura: A presença de argila no horizonte subsuperficial dificulta o desenvolvimento das raízes e diminui a capacidade de infiltração, assim acelerando a intensidade da erosão nos horizontes superficiais

(c) Cálculo da tolerância, considerando o período para desgastar a quantidade de solo na unidade de superfície:

𝑃 = 0,1 . ℎ . 𝑑 (Equação 11)

P: Tolerância de perda de solo em t/ha h: espessura do horizonte, cm

d: Densidade do solo, g/cm³

4 Apresentação e Análise de Resultados

4.1 Fator R

A erosividade da chuva encontrada para a estação Cachoeirão, monitorada pela ANA, foi de 9.329,82 MJ.mm/ ha.h.ano. A estação Gleba Celeste, monitorada pelo INMET, apresentou 10.484,10 MJ.mm/ ha.h.ano. A Figura 9 mostra a evolução do EI (índice de erosividade da chuva por mês) para cada uma das estações estudadas, em que se destacam os meses de chuva mais intensa, Janeiro, Fevereiro e Dezembro, e decai conforme chega a época de seca, chegando ao índice mais baixo no mês de Agosto.

Figura 9 – Gráfico EI x Tempo em Meses. Fonte: O autor, 2017.

O Ribeirão Nilza encontra-se em uma região de R em 3000 a 4350 MJ.mm/ ha.h.ano, segundo o layout gerado pelo interpolador IDW.

Figura 10 – Fator R. Fonte: O autor, 2017.

O valor a ser utilizado na equação de perda de solos é o mais crítico, 4350 MJ.mm/ ha.h.ano.

4.2 Fator K

Os pontos coletados estão localizados em Datum SIRGAS 2000, UTM Fuso 21S e as coordenadas estão indicadas nas figuras.

O ponto 01, apresentou uma camada de 15 centímetros de matéria orgânica, 120 cm de Latossolo Vermelho Amarelo e 60 cm de um aparente cambissolo húmico. A amostra retirada foi na cota 110 cm, no perfil de Latossolo.

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Nota: Longitude 661558.00 m L , Latitude 8686899.00 m S Figura 11 – Caracterização Pedológica da Amostra 01.

O ponto 02, por sua vez, apresentou 10 cm de matéria orgânica e 130 cm de Latossolo Vermelho. A cota de retirada da amostra foi 100 cm, na camada de Latossolo.

Nota: Longitude 661506.00 m L, Latitude 8686838.00 m S Figura 12 – Caracterização Pedológica da Amostra 02.Fonte:

O autor, 2017.

O ponto 03 apresentou 20 cm de matéria orgânica e 210 cm de Latossolo Vermelho. A cota de retirada da amostra foi 170 cm, na camada de Latossolo.

Nota: Longitude 661405.00 m L, Latitude 8686802.00 m S Figura 13 – Caracterização Pedológica da Amostra 03.

O ponto 04, apresentou 20 cm de matéria orgânica e 210 cm de Latossolo Amarelo. A cota de retirada da amostra foi 170 cm, na camada de Latossolo.

Nota: Longitude 661398.00 m L, Latitude 8686499.00 m S Figura 14 – Caracterização Pedológica da Amostra 03.

O ponto 05, localizado nas coordenadas Datum SIRGAS 2000, UTM Fuso 21S Longitude 661688.00 m E, Latitude 8687036.00 m S, foi retirada a amostra escavando 0,3 m, na superfície próxima ao bueiro, desta forma não apresentando perfil característico. As curvas granulométricas para cada solo encontram-se no Anexo V, a Tabela 2 apreencontram-senta a porcentagem de areia, silte e argila, limite de plasticidade e limite de liquidez de cada solo.

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Tabela 2 – Granulometria, Limite de Liquidez (LL) e Limite de Plasticidade (LP). Ponto Areia % Silte % Argila % LL LP 01 Com Def 43 3 54 31 22 Sem Def 49 37 14 02 Com Def 35,4 10,2 54,4 25 21 Sem Def 45,2 38,7 16,2 03 Com Def 41,2 2,2 56,6 31 NP Sem Def 43,9 41,9 14,2 04 Com Def 34,2 8,6 57,2 39 NP Sem Def 27,5 17,2 55,3 05 Com Def 46,3 2,5 51,2 34 21 Sem Def 62,6 5,4 32 Fonte: O autor (2017)

Um dos ensaios para análise da erodibilidade de solos é o ensaio de dispersão, NBR 13602, onde consiste a avaliação granulométrica realizando o ensaio de sedimentação com e sem defloculante.

A porcentagem de dispersão da argila é dada dividindo a porcentagem de argila obtida sem defloculante, e a porcentagem com defloculante.

A norma ainda preconiza a susceptibilidade de ocorrer erosão interna por dispersão e está associada principalmente com a relação entre a quantidade de cátions de sódio, potássio, cálcio e magnésio dissolvidos na água intersticial. O sódio age no sentido de aumentar a espessura da dupla camada difusa, que envolve as partículas individuais de argila, daí decorrendo uma redução nas forças de atração entre partículas, possibilitando assim que estas sejam destacadas da massa de argila com mais facilidade. O comportamento das amostras com a presença do defloculante permitiu o aumento da porcentagem da fração argila, uma vez que essa substância separa as partículas de argila das partículas de silte. Com o uso de defloculante, as partículas tendem a sedimentar isoladamente; sem defloculante, as partículas que se encontram agrupadas naturalmente, sedimentam-se mais rapidamente, indicando diâmetros maiores que são os das agregações e não os das partículas (PINTO, 2006). Segundo o mesmo autor, solos que manifestam comportamentos diferenciados com e sem o uso de defloculante, são solos que exibem estrutura floculada.

A classificação dos solos seguiu-se utilizando o Sistema Unificado de Classificação de Solos (SUCS) os resultados estão apresentados na Tabela 3.

Tabela 3 – Classificação dos solos Ponto SUCS Descrição

01 CL Argila de Baixa plasticidade 02 CL Argila de Baixa plasticidade 03 CL Argila de Baixa plasticidade 04 CL Argila de baixa plasticidade 05 CL Argila de baixa plasticidade Fonte: O autor (2017)

Carvalho (2015), relata que a erodibilidade de solos está ligada diretamente às características intrínsecas do material, a erosão hídrica resulta o destacamento dos grãos pela força exercida pela água, assim estando diretamente relacionada à resistência ao cisalhamento e tração. O autor ainda afirma que no escoamento superficial, a coesão é o único fator a ser considerado. Carvalho (2015) classifica a suscetibilidade à erosão hídrica dos solos, segundo a classificação unificada na sequência: pedregulho bem graduado, pedregulho mal graduado, areia bem graduada, pedregulho siltoso, argila de alta plasticidade, argila de baixa plasticidade, solo orgânico de baixa plasticidade, silte de alta plasticidade, areia argilosa, areia siltosa e silte de baixa plasticidade.

Na ordem feita por Carvalho (2015) o solo CL está em 6° como mais suscetível à erosão hídrica.

A Tabela 4 mostra os valores do fator de erodibilidade para os pontos estudados.

Tabela 4 - Fator de Erodibilidade

Ponto S+AF Arg M K K (SI) 01 7% 54% 322 0,036 0,005 02 25,6% 54,4% 1167,36 0,097 0,013 03 12,4% 56,6% 538,16 0,050 0,007 04 12,8% 57,2% 547,84 0,051 0,007 05 9,8% 51,2% 478,24 0,046 0,006 Fonte: O autor (2017)

O valor médio de K a ser utilizado na USLE é de 0,008. A amplitude do fator, observada por Bertoni e Lombardi Neto (1992), para solos com horizonte latossólico é de 0,004 à 0,022, dependendo de sua textura, já SILVA et.

al. (1994) observou valores de K de até 0,033. 4.3 Fator LS (Relevo)

O relevo da região é plano, com declividades variando de 0,12 a 2,53%. O comprimento total encontrado do Ribeirão, conforme as poligonais mapeadas pela SEMA (Secretaria do Meio Ambiente), é de 14.936,00 metros.

A Figura 15 mostra o mapa de declividades gerado pelas imagens SRTM a região é caracterizada pelo relevo plano, com declividade predominante de 0 a 3%.

(9)

Figura 15 – Mapa de Declividade do Município de Sinop-MT. Fonte: O autor, 2017.

Deste modo, para o cálculo do fator, foi dividindo o comprimento total em 05 trechos de pontos notáveis, assim conforme Figura 16.

Figura 16 – Trechos Ribeirão. Fonte: O autor, 2017.

O trecho com maior declividade foi o da Nascente até o Bueiro que atravessa a Avenida Itaúbas, após as cotas foram decrescendo até a chegada ao final do curso no Ribeirão Preto.

4.4 Cálculo do Potencial Natural de Erosão

Unindo todos os fatores apresentados, erodibilidade do solo, topografia, declive e comprimentos de rampa, seguiu-se o cálculo final do potencial natural de erosão, apresentado na Tabela 6.

Correa e Sanjos Pinto (2012), em uma compilação de diversos autores, elaboraram a categorização dos potenciais de erosão, sendo de 0 – 50 t/ha.ano (muito baixo), 50 – 100 t/ha.ano (baixo), 100 – 200 t/ha.ano (médio), 200 – 600 t/ha.ano (alto), 600 – 1000 t/ha.ano (muito alto) e por fim >1000 t/ha.ano (extremamente alto).

Para elaboração da cartografia do potencial natural de erosão ilustrado no Anexo I foi utilizado a metodologia de Desmet e Govers (1996) adaptada, onde foi necessária a elaboração dos mapas direção do fluxo, acumulação de fluxo e declividade.

4.5 Cálculo do Potencial de Erosão Acelerado

Para cada mês foi multiplicada a energia cinética da descarga pela média de dias chuvosos, tendo assim a energia cinética por mês.

Tabela 5 – Energia Cinética de Acordo com a eficiência Dissipador Eficiente (MJ) Ineficiente (MJ)

C 1 0,77 1,10 C 2 0,75 1,07 C 3 41,44 59,19 JP 1,90 2,71 BH 1,65 2,36 BH 2 0,07 0,10 CB 7,50 10,71 BS 1 0,84 1,20 BS 2 0,28 0,40 JM 18,15 25,92 B 1 1,22 1,74 B 2 4,88 6,97 JI 16,57 23,68 Total 96,01 137,16 Fonte: O autor (2017)

A energia cinética total por ano lançada pelos dissipadores é de 96,01 MJ/ano para eficiente e 137,16 MJ/ano para ineficiente.

A Tabela 7 mostra o potencial natural e acelerado de erosão do Ribeirão Nilza somando o potencial acelerado

O potencial acelerado de erosão para a situação de dissipadores eficientes e ineficientes está no Anexo II e III respectivamente.

O trecho que obteve maior quantidade de pontos com perda >100 t/ano foi do ponto 03 ao ponto 04, tanto para situação de dissipadores eficientes quanto para ineficientes.

Observa-se que há pontos específicos em cada trecho onde o potencial de erosão aumentou de muito baixo, para baixo. Comparando o potencial natural e acelerado no trecho crítico houve um aumento de perda de 10 t/ha.ano.

(10)

Tabela 6 – Potencial Natural de Erosão.

ID R LS K (t.h/MJ.mm) PNE (t/ha.ano) Classificação (MJ.mm/ha.h.ano) P01 - P02 4350 0,19 0,008 6,612 Muito Baixo P02 - P03 4350 0,08 0,008 2,784 Muito Baixo P03 - P04 4350 0,02 0,008 0,696 Muito Baixo P04 - P05 4350 0,04 0,008 1,392 Muito Baixo P05 - P06 4350 0,01 0,008 0,348 Muito Baixo Fonte: O autor (2017)

Tabela 7 – Potencial Natural e Acelerado de Erosão

ID R0 R70 LS K (t.h/MJ.mm) P0 (t/ha.ano) P70 (t/ha.ano) PNE (t/ha.ano) PAC0 (t/ha.ano) PAC70 (t/ha.ano) (MJ.mm/ha.h.ano) (MJ.mm/ha.h.ano) P01 - P02 137,16 96,01 0,19 0,008 0,208 0,1459 6,612 6,820 6,758 P02 - P03 137,16 96,01 0,08 0,008 0,088 0,0614 2,784 2,872 2,845 P03 - P04 137,16 96,01 0,02 0,008 0,022 0,0154 0,696 0,718 0,711 P04 - P05 137,16 96,01 0,04 0,008 0,044 0,0307 1,392 1,436 1,423 P05 - P06 137,16 96,01 0,01 0,008 0,011 0,0077 0,348 0,359 0,356 Fonte: O autor (2017)

4.6 Tolerância de perdas de solo

Para um solo CL, estima-se a densidade em 1,5 g/cm³ (MARAGON, 2009), assim a tolerância de perda é de 15 t/ha.

Em pesquisas em diversas localidades Bertoni e Lombardi Neto (1992) observaram uma tolerância de perda de solo para solos com horizontes latossólicos no Estado de São Paulo de 4,3 a 15,7 t/ha.

Desta forma ao observar a perda obtida nos mapas de potencial de erosão (Anexo I ao III) pela perda natural e acelerada, temos uma perda superior à tolerada. 4.7 Medidas mitigatórias

Uma das medidas mitigatórias mais importante a ser implementada no local é a proteção do vale receptor da drenagem, nas proximidades dos dissipadores, por meio de estruturas permanentes, (FENDRICH, 1997), que são utilizadas para controlar a vazão no topo de uma grande voçoroca, assim diminuindo o aumento de sua extensão pelo impacto da água.

A utilização da plantação de espécies de vegetais como o capim vetiver (ANDRADE E CHAVES, 2014), com raízes densas e profundas, classificadas como barreiras vivas que são estruturas vegetais dispostas no sentido transversal ao fluxo descendente das águas pluviais superficiais que se formam sobre o solo em períodos de chuvas intensas, tem como função principal reduzir a velocidade e o volume do escoamento superficial, impedindo assim, a formação de enxurradas e reduzindo sua ação em solos já degradados. Além de ser uma solução barata, tem se mostrado eficiente como barreira contra as enxurradas. A utilização de pneus inteiros na estabilização de margens dos rios, também é uma alternativa. Uma experiência de sucesso ocorreu na cidade de Joinville, Santa Catarina (RODRIGUES, 2004). O autor citou que em relação à custos, a obra de Joinville, utilizando pneus, ficou ¼ mais barato, considerando o valor da construção de um muro de arrimo convencional. A

Figura 16 mostra a seção em corte de uma obra de contenção utilizando pneus.

Figura 17 - Estabilização de Taludes por pneus inteiros. Fonte: RODRIGUES,2004.

Segundo Almeida Filho (2015), a conservação das obras de micro e macro drenagem é de suma importância, pois com o colapso de uma estrutura, seu efeito destruidor se multiplica, comprometendo toda a obra, dessa forma, medidas de manutenção, como a limpeza e desobstrução de canais e tubulações e ainda, reparos em canais e dissipadores podem prolongar a vida útil dos dispositivos. Como visto em visitas a campo, os dissipadores encontram-se com muitos resíduos sólidos carregados pela estrutura de micro drenagem, além de poluir o corpo receptor, há uma grande chance de estes resíduos estarem obstruindo o escoamento, assim causando enchentes no núcleo urbano.

Além de medidas para mitigação do impacto, a elaboração dos futuros projetos de drenagem deve estar interligada ao planejamento urbano, e a ocupação do solo. Segundo (ALMEIDA FILHO, 2015) a ocupação do solo sem planejamento, atua como importante agente desencadeador de processos erosivos, pois aumenta o surgimento de loteamentos em locais impróprios sem a utilização de instrumentos técnicos adequados, como Planos Diretores compatíveis com a realidade regional, e uma infraestrutura adequada,

(11)

aliado ainda às características do meio físico, como a deficiência de cobertura de vegetal e solo com suscetibilidade à erosão. O autor ainda afirma que os projetos de loteamentos devem ser concebidos a partir de um planejamento urbanístico integrado, que contemple de forma eficiente um sistema de drenagem além de contemplar a correta concepção de obras de correção para os processos erosivos já instalados. 5 Conclusão

Com a implantação de loteamentos aos arredores do Ribeirão Nilza a tendência é o crescimento da parcela da energia cinética dos dissipadores.

Os projetos de drenagem observados não são concebidos de forma integrada, e a concepção dos mesmos não visa a conservação dos vales receptores, além da crescente impermeabilização do solo e modificações na bacia hidrográfica aos arredores. Desta forma ocorrerá aumento na ocorrência de cheias, e será necessária a implantação de dispositivos cada vez mais robustos assim a ocorrência dos processos erosivos é inevitável.

Mesmo abaixo dos limites compilados por Correa e Sanjos Pinto (2012), a perda de solo total no ribeirão está acima da tolerância de perda de solo, ou seja, dificultando a recuperação da mata ciliar e o desenvolvimento da vegetação, assim deixando o solo desprotegido do agente impactante.

A principal dificuldade encontrada na realização da pesquisa foi reunir todos os projetos de drenagem contribuintes na área, e a inexistência de uma estação meteorológica na bacia, que seria essencial para uma melhor análise do comportamento das chuvas na região. A falta de alguns projetos pode ser sanada fazendo-se uma estimativa do coeficiente de escoamento superficial, utilizando os coeficientes propostos por Tomaz (2013).

A sugestão é a de realização de pesquisas e desenvolvimento de equipamentos de laboratório na universidade que propiciem a realização de ensaios de erodibilidade de solos.

Para o município é imprescindível a atualização do plano diretor visto que foi oficializado em 2006, visando a integração dos projetos de infraestrutura urbana, drenagem, pavimentação, distribuição de água e coleta de esgoto, e estabelecimento de um plano de manutenção aos dispositivos.

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Anexos

Anexo I – Mapa do Potencial Natural de Erosão Anexo II – Mapa do potencial acelerado de erosão do Ribeirão Nilza, considerando a eficiência dos dissipadores

Anexo III – Mapa do potencial acelerado de erosão do Ribeirão Nilza, considerando a ineficiência dos dissipadores

Anexo IV - Áreas de contribuição e localização dos dissipadores

Anexo V- Curvas Granulométricas – Com e Sem defloculante

Anexo VI- Limite de Liquidez (LL) e Limite de Plasticidade (LP)

(13)

! ! ! ! ! ! 645000 645000 650000 650000 655000 655000 660000 660000 665000 665000 670000 670000 86 70 00 0 86 70 00 0 86 75 00 0 86 75 00 0 86 80 00 0 86 80 00 0 86 85 00 0 86 85 00 0 86 90 00 0 86 90 00 0

Rib

eir

ão

Ni

lza

Legenda

!

Pontos

Hidrografia

Perda > 100 t/ha.ano

PAC 70%

t/ha.ano

1 - 17

18 - 49

50 - 150

150 - 424

µ

Universidade do Estado de Mato Grosso - UNEMAT

Assunto:

Mapa do potencial acelerado de erosão do Ribeirão Nilza considerando a eficiência dos

dissipadores

Acadêmica: Orientadora:

Letícia Karine Sanches Brito Ana Elza Dalla Roza

Escala 1:300.000 Datum SIRGAS 2000, UTM, FUSO 21S Data: 20/06/2017 Folha 02/03

P01

P02

P03

P04

P05

P06

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! ! ! ! ! ! 645000 645000 650000 650000 655000 655000 660000 660000 665000 665000 670000 670000 86 70 00 0 86 70 00 0 86 75 00 0 86 75 00 0 86 80 00 0 86 80 00 0 86 85 00 0 86 85 00 0 86 90 00 0 86 90 00 0

Rib

eir

ão

Ni

lza

Legenda

!

Pontos

Hidrografia

Perda > 100 t/ha.ano .

PAC 0%

t/ha.ano

1 - 17

18 - 49

50 - 150

150 - 427

µ

Universidade do Estado de Mato Grosso - UNEMAT

Assunto:

Mapa do potencial acelerado de erosão do Ribeirão Nilza considerando a ineficiência dos

dissipadores

Letícia Karine Sanches Brito Ana Elza Dalla Roza

Escala 1:300.000 Datum SIRGAS 2000, UTM, FUSO 21S Data: 20/06/2017 Folha 03/03

P01

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P03

P04

P05

P06

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Rib

eir

ão

Ni

lza

Legenda

Dissipadores

Áreas de Contribuição

µ

Universidade do Estado de Mato Grosso - UNEMAT

Assunto:

Áreas de contribuição e localização dos dissipadores

Letícia Karine Sanches Brito Ana Elza Dalla Roza

Data 20/06/2016 Sem Escala Folha Única

P01

P02

P03

P04

P05

P06

(16)

Latitude 11°52'28,02"S Longitude 55°31'0,24"O

m

1,0 Operador Letícia Brito Procedência Data do ensaio 14/06/2017

Ensaio GR 002

Av. dos Ingás, 3001 - Jd. Imperial - Cx. Postal 680 - Sinop/MT CEP: 78.555-000

Interessado Análise - Ribeirão Nilza Data amostragem 12/10/2016

Amostra Ribeirão Nilza P02 Prof.

LABORATÓRIO DE ENGENHARIA CIVIL _{Granulometria NBR} 7181

Amostra Ribeirão Nilza P01 Prof. 1,1 Operador Letícia Brito Procedência Data do ensaio 14/06/2017 Interessado Análise - Ribeirão Nilza Data amostragem 12/10/2016

Ensaio GR 001

Av. dos Ingás, 3001 - Jd. Imperial - Cx. Postal 680 - Sinop/MT CEP: 78.555-000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,0001 0,0010 0,0100 0,1000 1,0000 10,0000 100,0000 P or centag em que passa (% ) Diâmetro da partícula (mm)

Silte Areia Pedregulho

Argila ABNT - NBR 6502 (1995) Silte Argila Legenda Com Defloculante Sem Defloculante 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,0001 0,0010 0,0100 0,1000 1,0000 10,0000 100,0000 P o rce n tag em qu e p as sa ( % ) Diâmetro da partícula (mm)

Argila ABNT - NBR 6502 (1995) Silte Argila Legenda Com Defloculante Sem Defloculante

(17)

m

Ensaio GR 003

Interessado Análise - Ribeirão Nilza Data amostragem 12/10/2016 Procedência Data do ensaio 14/06/2017

Granulometria NBR 7181

Amostra Ribeirão Nilza P03 Prof. 1,7 Operador Letícia Brito

Amostra Ribeirão Nilza P04 Prof.

LABORATÓRIO DE ENGENHARIA CIVIL

Ensaio GR 004

Interessado Análise - Ribeirão Nilza Data amostragem 12/10/2016

1,7 Operador Letícia Brito Procedência Data do ensaio 14/06/2017

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,0001 0,0010 0,0100 0,1000 1,0000 10,0000 100,0000 P o rce n tag em qu e p as sa ( % ) Diâmetro da partícula (mm)

Argila ABNT - NBR 6502 (1995) Silte Argila Legenda Com Defloculante Sem Defloculante 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,0001 0,0010 0,0100 0,1000 1,0000 10,0000 100,0000 P or cent agem que passa (% ) Diâmetro da partícula (mm)

(18)

Latitude 11°52'23,54"S Longitude 55°30'55,97"O m

Ensaio GR 005

Interessado Análise - Ribeirão Nilza Data amostragem 12/10/2016 Procedência Data do ensaio 14/06/2017 Amostra Ribeirão Nilza P05 Prof. 0,5 Operador Letícia Brito

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,0001 0,0010 0,0100 0,1000 1,0000 10,0000 100,0000 P or cent agem q ue passa ( % ) Diâmetro da partícula (mm)

(19)

Latitude 11°52'28,02"S Longitude 55°31'0,24"O m LL = LP = IP = Obs.: Limite de liquidez 31% 35,03 Número de golpes 30 28 23 20 15 Teor de umidade % 29,82 29,51 31,88 32,40 Tara da cápsula g 5,986 5,981 6,796 6,513 6,170 11,043

Massa bruta seca g 10,604 9,891 10,755 13,568 9,779

Massa bruta úmida g 11,981 11,045 12,018 15,854

4 5 Cápsula nº 607 8B 1B 38 602 Limite de plasticidade % 22% LIMITE DE LIQUIDEZ - NBR 6459/84 Determinação nº 1 2 3 Teor de umidade % 19,51 25,25 21,85 21,61 Tara da cápsula g 5,993 6,170 6,007 6,887

Massa bruta seca g 6,901 6,828 7,483 7,715

Cápsula nº 8B 602 607 F

LIMITE DE PLASTICIDADE - NBR 7180/84

Determinação nº 1 2 3 4 5

31% 22% 9%

RESULTADO

Amostra Ribeirão Nilza P01 Prof. 1,1 Operador Letícia Brito Procedência Data do ensaio 14/06/2017 Interessado Análise - Ribeirão Nilza Data amostragem 12/10/2016_,

LABORATÓRIO DE ENGENHARIA CIVIL LIMITES DE ATTERBERG Ensaio LLP 001

Av. dos Ingás, 3001 - Jd. Imperial - Cx. Postal 680 - Sinop/MT CEP: 78.555-000 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 55,00 60,00 10 100 T eor de Um idade (% ) Número de Golpes LL = -8,55420 . Ln (nº golpes) + 58,23453

(20)

4 5 Cápsula nº 1 13 B 5 4 3 Limite de plasticidade % 21% LIMITE DE LIQUIDEZ - NBR 6459/84 Determinação nº 1 2 3 Teor de umidade % 21,35 20,53 21,56 21,55 Tara da cápsula g 6,124 6,597 6,505 6,790

Cápsula nº 606 G 38 1B

25% 21% 4%

RESULTADO

Amostra Ribeirão Nilza P02 Prof. 1 Operador Letícia Brito Procedência Data do ensaio 14/06/2017 Interessado Análise - Ribeirão Nilza Data amostragem 12/10/2016_,

(21)

4 5 Cápsula nº 91 15 B 504 832 10 B Limite de plasticidade % 0% LIMITE DE LIQUIDEZ - NBR 6459/84 Determinação nº 1 2 3 Teor de umidade % Tara da cápsula g Massa bruta seca g Massa bruta úmida g Cápsula nº

31% 0% 31%

RESULTADO

(22)

m

LL = LP = IP =

Obs.:

Interessado Análise - Ribeirão Nilza Data amostragem 12/10/2016_, Procedência Data do ensaio 14/06/2017 Amostra Ribeirão Nilza P04 Prof. 1,7 Operador Letícia Brito

RESULTADO

39% 0% 39%

Cápsula nº

Massa bruta úmida g

Tara da cápsula g Massa bruta seca g

Teor de umidade %

Limite de plasticidade % 0%

LIMITE DE LIQUIDEZ - NBR 6459/84

Cápsula nº 601 5B D H 9B

6,611 5,961

11,559

40,55 40,99 41,75 42,80 Tara da cápsula g 6,167 7,128 6,007 44,55 Número de golpes 25 20 20 18 15 Teor de umidade % Limite de liquidez 39% 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 55,00 60,00 10 100 T eor de Um idade (% ) Número de Golpes LL = -11,09269 . Ln (nº golpes) + 74,66300

(23)

4 5 Cápsula nº 15 B D F 5B 832 21,87 Limite de plasticidade % 21% LIMITE DE LIQUIDEZ - NBR 6459/84 Determinação nº 1 2 3 Teor de umidade % 20,02 19,48 22,54 22,03 14,290 Tara da cápsula g 17,295 15,898 16,278 15,514 12,917

11

Massa bruta úmida g 17,997 16,688 17,932 18,987 14,590

Cápsula nº 504 506 520 91

34% 21% 13%

RESULTADO

Av. dos Ingás, 3001 - Jd. Imperial - Cx. Postal 680 - Sinop/MT CEP: 78.555-000 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 55,00 60,00 10 100 T eor de Um idade (% ) Número de Golpes LL = 13,71108 . Ln (nº golpes) + -9,73602