A erodibilidade, particularizada como a susceptibilidade a erosão hídrica por fluxo superficial concentrado, é uma das propriedades de comportamento dos solos de maior complexidade pelo grande número de variáveis intervenientes. Estudada por diferentes áreas do conhecimento (Agronomia, Hidráulica, Geologia de Engenharia e Engenharia Geotécnica), tem no meio geotécnico a maior lacuna na sua quantificação e entendimento dos mecanismos envolvidos. O presente trabalho apresenta um estudo sobre a erodibilidade de solos residuais tropicais e subtropicais não saturados a partir de quatro perfis representativos dos processos erosivos e solos envolvidos na Região Metropolitana de Porto Alegre. Os solos dos principais horizontes de cada um destes perfis foram caracterizados física, química e mineralogicamente. As propriedades de resistência ao cisalhamento e colapsibilidade foram avaliadas por ensaios de cisalhamento direto convencionais e com controle de sucção e por ensaios de colapsibilidade em oedômetros, respectivamente. A erodibilidade foi avaliada em laboratório, diretamente por meio de ensaios de Inderbitzen e indiretamente por diferentes critérios e parâmetros baseados em outras características físicas e propriedades dos solos. A análise conjunta do comportamento dos solos em campo frente a erosão, da avaliação direta e indireta da erodibilidade e das propriedades geomecânicas investigadas conduziram à formulação de uma proposta de abordagem geotécnica para a erodibilidade dos solos residuais tropicais e subtropicais não saturados. Nesta proposta destaca–se a avaliação direta da erodibilidade por ensaios de Inderbitzen e a indicação de solos potencialmente erodíveis baseada no teor de finos, na plasticidade, no parâmetro K da USLE, na Razão de Dispersão de Middleton, na classificação e critério de erodibilidade MCT e na variação da coesão com a saturação pelo parâmetro variação de coesão (Δc) proposto. A proposta de abordagem geotécnica para a previsão da erodibilidade dos solos visa dotar o engenheiro geotécnico de uma ferramenta destinada à avaliação do potencial erosivo dos terrenos antes de uma iniciativa de ocupação urbana ou implantação de qualquer outra obra de engenharia. Esta avaliação é o passo inicial no direcionamento de medidas preventivas e que visem minimizar o impacto da obra ao meio físico natural, no que se refere a erosão hídrica por fluxo superficial concentrado. / Erodibility, defined as the susceptibility to hydric erosion due to surface concentrated flow, is one of soils most complex behavior properties because of the great number of involved variables. Studied in different knowledge areas (Agronomy, Hydraulics, Engineering Geology and Geotechnical Engineering), erodibility has in Geotechnical Engineering the greatest deficiency in terms of quantification and comprehension of involved mechanisms. This thesis presents a study on the erodibility of residual tropical and subtropical unsaturated soils, carried out with four profiles representative of erosive processes and of soils found in Porto Alegre Metropolitan Region (Southern Brazil). The soils of the main horizons of these profiles were characterized physically, chemically and mineralogically. Shear strength and collapsibility properties were evaluated by means of both conventional and suction controlled direct shear tests and by collapsibility tests made in oedometric equipment, respectively. Erodibility was evaluated in laboratory, directly by means of Inderbitzen tests and indirectly by different criteria and parameters based in other soil physical characteristics and properties. The combined analysis of in situ soil behavior concerning erosion, direct and indirect evaluation of erodibility and investigated geomechanical properties, led to the formulation of a proposal of geotechnical approach to the erodibility of tropical and subtropical unsaturated soils. In the proposal, emphasis is given to the direct evaluation of erodibility by means of Inderbitzen tests and to the indication of potentially erodible soils, based in fines content, plasticity, USLE K-parameter, Middleton’s Dispersion Ratio, MCT classification and erodibility criterion and cohesion variation due to saturation evaluated by the cohesion variation proposed parameter ( c). The proposal of geotechnical approach to soils erodibility aims at providing the geotechnical engineer with a tool for evaluating the erosive potential of lands, prior to urban occupation or any other engineer work. This evaluation is the first step towards the establishment of preventive measures and also of measures destined to minimize the environmental impact of engineer works, concerning to hydric erosion due to surface concentrated flow.

A erodibilidade, particularizada como a susceptibilidade a erosão hídrica por fluxo superficial concentrado, é uma das propriedades de comportamento dos solos de maior complexidade pelo grande número de variáveis intervenientes. Estudada por diferentes áreas do conhecimento (Agronomia, Hidráulica, Geologia de Engenharia e Engenharia Geotécnica), tem no meio geotécnico a maior lacuna na sua quantificação e entendimento dos mecanismos envolvidos. O presente trabalho apresenta um estudo sobre a erodibilidade de solos residuais tropicais e subtropicais não saturados a partir de quatro perfis representativos dos processos erosivos e solos envolvidos na Região Metropolitana de Porto Alegre. Os solos dos principais horizontes de cada um destes perfis foram caracterizados física, química e mineralogicamente. As propriedades de resistência ao cisalhamento e colapsibilidade foram avaliadas por ensaios de cisalhamento direto convencionais e com controle de sucção e por ensaios de colapsibilidade em oedômetros, respectivamente. A erodibilidade foi avaliada em laboratório, diretamente por meio de ensaios de Inderbitzen e indiretamente por diferentes critérios e parâmetros baseados em outras características físicas e propriedades dos solos. A análise conjunta do comportamento dos solos em campo frente a erosão, da avaliação direta e indireta da erodibilidade e das propriedades geomecânicas investigadas conduziram à formulação de uma proposta de abordagem geotécnica para a erodibilidade dos solos residuais tropicais e subtropicais não saturados. Nesta proposta destaca–se a avaliação direta da erodibilidade por ensaios de Inderbitzen e a indicação de solos potencialmente erodíveis baseada no teor de finos, na plasticidade, no parâmetro K da USLE, na Razão de Dispersão de Middleton, na classificação e critério de erodibilidade MCT e na variação da coesão com a saturação pelo parâmetro variação de coesão (Δc) proposto. A proposta de abordagem geotécnica para a previsão da erodibilidade dos solos visa dotar o engenheiro geotécnico de uma ferramenta destinada à avaliação do potencial erosivo dos terrenos antes de uma iniciativa de ocupação urbana ou implantação de qualquer outra obra de engenharia. Esta avaliação é o passo inicial no direcionamento de medidas preventivas e que visem minimizar o impacto da obra ao meio físico natural, no que se refere a erosão hídrica por fluxo superficial concentrado. / Erodibility, defined as the susceptibility to hydric erosion due to surface concentrated flow, is one of soils most complex behavior properties because of the great number of involved variables. Studied in different knowledge areas (Agronomy, Hydraulics, Engineering Geology and Geotechnical Engineering), erodibility has in Geotechnical Engineering the greatest deficiency in terms of quantification and comprehension of involved mechanisms. This thesis presents a study on the erodibility of residual tropical and subtropical unsaturated soils, carried out with four profiles representative of erosive processes and of soils found in Porto Alegre Metropolitan Region (Southern Brazil). The soils of the main horizons of these profiles were characterized physically, chemically and mineralogically. Shear strength and collapsibility properties were evaluated by means of both conventional and suction controlled direct shear tests and by collapsibility tests made in oedometric equipment, respectively. Erodibility was evaluated in laboratory, directly by means of Inderbitzen tests and indirectly by different criteria and parameters based in other soil physical characteristics and properties. The combined analysis of in situ soil behavior concerning erosion, direct and indirect evaluation of erodibility and investigated geomechanical properties, led to the formulation of a proposal of geotechnical approach to the erodibility of tropical and subtropical unsaturated soils. In the proposal, emphasis is given to the direct evaluation of erodibility by means of Inderbitzen tests and to the indication of potentially erodible soils, based in fines content, plasticity, USLE K-parameter, Middleton’s Dispersion Ratio, MCT classification and erodibility criterion and cohesion variation due to saturation evaluated by the cohesion variation proposed parameter ( c). The proposal of geotechnical approach to soils erodibility aims at providing the geotechnical engineer with a tool for evaluating the erosive potential of lands, prior to urban occupation or any other engineer work. This evaluation is the first step towards the establishment of preventive measures and also of measures destined to minimize the environmental impact of engineer works, concerning to hydric erosion due to surface concentrated flow.

A erodibilidade, particularizada como a susceptibilidade a erosão hídrica por fluxo superficial concentrado, é uma das propriedades de comportamento dos solos de maior complexidade pelo grande número de variáveis intervenientes. Estudada por diferentes áreas do conhecimento (Agronomia, Hidráulica, Geologia de Engenharia e Engenharia Geotécnica), tem no meio geotécnico a maior lacuna na sua quantificação e entendimento dos mecanismos envolvidos. O presente trabalho apresenta um estudo sobre a erodibilidade de solos residuais tropicais e subtropicais não saturados a partir de quatro perfis representativos dos processos erosivos e solos envolvidos na Região Metropolitana de Porto Alegre. Os solos dos principais horizontes de cada um destes perfis foram caracterizados física, química e mineralogicamente. As propriedades de resistência ao cisalhamento e colapsibilidade foram avaliadas por ensaios de cisalhamento direto convencionais e com controle de sucção e por ensaios de colapsibilidade em oedômetros, respectivamente. A erodibilidade foi avaliada em laboratório, diretamente por meio de ensaios de Inderbitzen e indiretamente por diferentes critérios e parâmetros baseados em outras características físicas e propriedades dos solos. A análise conjunta do comportamento dos solos em campo frente a erosão, da avaliação direta e indireta da erodibilidade e das propriedades geomecânicas investigadas conduziram à formulação de uma proposta de abordagem geotécnica para a erodibilidade dos solos residuais tropicais e subtropicais não saturados. Nesta proposta destaca–se a avaliação direta da erodibilidade por ensaios de Inderbitzen e a indicação de solos potencialmente erodíveis baseada no teor de finos, na plasticidade, no parâmetro K da USLE, na Razão de Dispersão de Middleton, na classificação e critério de erodibilidade MCT e na variação da coesão com a saturação pelo parâmetro variação de coesão (Δc) proposto. A proposta de abordagem geotécnica para a previsão da erodibilidade dos solos visa dotar o engenheiro geotécnico de uma ferramenta destinada à avaliação do potencial erosivo dos terrenos antes de uma iniciativa de ocupação urbana ou implantação de qualquer outra obra de engenharia. Esta avaliação é o passo inicial no direcionamento de medidas preventivas e que visem minimizar o impacto da obra ao meio físico natural, no que se refere a erosão hídrica por fluxo superficial concentrado. / Erodibility, defined as the susceptibility to hydric erosion due to surface concentrated flow, is one of soils most complex behavior properties because of the great number of involved variables. Studied in different knowledge areas (Agronomy, Hydraulics, Engineering Geology and Geotechnical Engineering), erodibility has in Geotechnical Engineering the greatest deficiency in terms of quantification and comprehension of involved mechanisms. This thesis presents a study on the erodibility of residual tropical and subtropical unsaturated soils, carried out with four profiles representative of erosive processes and of soils found in Porto Alegre Metropolitan Region (Southern Brazil). The soils of the main horizons of these profiles were characterized physically, chemically and mineralogically. Shear strength and collapsibility properties were evaluated by means of both conventional and suction controlled direct shear tests and by collapsibility tests made in oedometric equipment, respectively. Erodibility was evaluated in laboratory, directly by means of Inderbitzen tests and indirectly by different criteria and parameters based in other soil physical characteristics and properties. The combined analysis of in situ soil behavior concerning erosion, direct and indirect evaluation of erodibility and investigated geomechanical properties, led to the formulation of a proposal of geotechnical approach to the erodibility of tropical and subtropical unsaturated soils. In the proposal, emphasis is given to the direct evaluation of erodibility by means of Inderbitzen tests and to the indication of potentially erodible soils, based in fines content, plasticity, USLE K-parameter, Middleton’s Dispersion Ratio, MCT classification and erodibility criterion and cohesion variation due to saturation evaluated by the cohesion variation proposed parameter ( c). The proposal of geotechnical approach to soils erodibility aims at providing the geotechnical engineer with a tool for evaluating the erosive potential of lands, prior to urban occupation or any other engineer work. This evaluation is the first step towards the establishment of preventive measures and also of measures destined to minimize the environmental impact of engineer works, concerning to hydric erosion due to surface concentrated flow.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-05-26T20:13:07Z No. of bitstreams: 1 2017_ElizabethHernándezZubeldia.pdf: 5346165 bytes, checksum: 7f1c1db1efc4694f63f446e4a9deef56 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-05-30T11:39:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_ElizabethHernándezZubeldia.pdf: 5346165 bytes, checksum: 7f1c1db1efc4694f63f446e4a9deef56 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-30T11:39:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_ElizabethHernándezZubeldia.pdf: 5346165 bytes, checksum: 7f1c1db1efc4694f63f446e4a9deef56 (MD5) Previous issue date: 2017-05-30 / Neste trabalho é apresentada uma abordagem multifásica, que combina modelos constitutivos de fluidos com conceitos da hidráulica de canais abertos e critérios de ruptura próprios da Geomecânica, para simular problemas de erosão superficial usando o método numérico Smoothed Particle Hydrodynamics - SPH. Pela natureza Lagrangeana e sem malha, o método SPH fornece uma ferramenta numérica ideal para tratar problemas multifásicos, que envolvem superfícies livres e grandes deslocamentos de material, permitindo realizar simulações sob diversas condições de fluxo, em tempos relativamente curtos. Na abordagem proposta neste trabalho, a água e o sedimento são tratados como fluidos newtoniano e pseudonewtoniano, respectivamente, utilizando uma partícula em cada ponto do espaço físico. Um critério hidráulico, fundamentado no parâmetro de Shields, é utilizado para determinar o início do movimento das partículas, pela ação da água, em um leito de sedimentos. O critério consegue estimar adequadamente a massa de material erodido sob condições de fluxo de baixa velocidade, mas não permite simular a dinâmica do sedimento nas regiões subsuperficiais. O critério hidráulico foi combinado com um critério mecânico, baseado no critério de ruptura de Drucker-Prager, para determinar a viscosidade aparente do sedimento, cuja dinâmica é simulada por meio de um modelo visco plástico tipo Bingham, denominado Herschel-Bulkley-Papanastasiou (BHP). O modelo permite simular comportamentos pseudoplásticos e dilatantes do material. Os resultados de simulações de ensaios de ruptura de coluna da água (dam break) mostram a capacidade do modelo proposto ao reproduzir de forma satisfatória a quantidade de material removido da superfície do leito. Além disso, é possível estimar as interfaces entre os diversos materiais existentes no processo. / This theses presents a multiphase approach to simulate surface erosion using Smoothed Particles Hydrodynamics - SPH. The model combines constitutive models of fluids, concepts of open channel hydraulics and failure criteria of Geomechanics. Because of its Lagrangean formulation, SPH is an ideal numerical tool for the simulation of multiphase problems envolving with free surfaces and large deformation. The numerical simulation allows simulating different flux conditions in relatively short times. The model herein presented simulates the water and the sediment as Newtonian and pseudo Newtonian fluids, respectively, using a single particle to represent the points at the physical space. A hydraulic criterion based on the Shields’ parameter is used to determine the onset of sediment motion at the bed surface. The criterion estimates correctly the mass of eroded material under low velocity flux, but it doesn’t allow tracking the dynamic of the sediment at the subsurface region. The hydraulic criterion was combined with a mechanical criterion based on DruckerPrager failure criterion to determine the apparent viscosity of the sediment. The dynamic of the sediment is modelled by the viscoplastic Bingham type Herschel-Bulkley-Papanastasiou (BHP) model. The model is capable to reproduce shear thinning and shear thickening materials. Dam break simulations showed the capability of the model to simulate the amount of material removed from the sediment bed at the end of the experiment. Also, the ideal interfaces developed during the erosion process were satisfactorily estimated.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2017. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-07-28T14:50:08Z No. of bitstreams: 1 2017_DenilsonPereiraPasso.pdf: 6897713 bytes, checksum: 384ffa46e3337ca7131df15652885de4 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-08-24T18:46:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_DenilsonPereiraPasso.pdf: 6897713 bytes, checksum: 384ffa46e3337ca7131df15652885de4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-24T18:46:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_DenilsonPereiraPasso.pdf: 6897713 bytes, checksum: 384ffa46e3337ca7131df15652885de4 (MD5) Previous issue date: 2017-08-24 / O solo tem papel fundamental para diversas atividades do homem, representando a base da produção na agricultura e é um dos principais atores para a produção de alimentos, por isso a importância de sua conservação. Um dos principais impactos ambientais responsáveis pela degradação dos solos é a erosão, acelerados pela ação antrópica. Estudos em torno dos focos erosivos vêm sendo desenvolvidos há muitos anos por diversos pesquisadores, normalmente, baseados em equações empíricas aplicadas a estudos de perda laminar, entretanto, existe uma grande lacuna nos estudos referentes à localização e ao mapeamento automático dos Focos Erosivos Lineares (FELs). O controle e monitoramento desses focos requerem medidas efetuadas in situ, causando, inevitavelmente, grande movimentação de pessoas e equipamentos nas bordas e interior dos mesmos, agravando-os ainda mais, além do risco para os executores destas atividades. Uma alternativa para localização e monitoramento de FELs é a utilização do sensoriamento remoto, baseada na classificação automática de imagens de alta resolução espacial com análise geográfica de imagens baseada em objeto (GEOBIA). Esta abordagem possibilita a modelagem do conhecimento humano referente às características específicas dos alvos, como brilho, textura, formato, contexto, tamanho, relações de vizinhança, entre outros, além da possibilidade de integração com algoritmos de mineração de dados, contribuindo com uma ferramenta para auxiliar as análises anteriores às atividades de campo. O presente trabalho teve como objetivo principal desenvolver ErObject - aplicativo para análise geográfica de imagens baseada em objeto, visando identificar e delimitar de forma automática, áreas susceptíveis ao desenvolvimento de focos erosivos lineares, a partir da classificação de imagens de satélite óticas e Modelos Digitais de Elevação (MDE). Para isto, foram desenvolvidas duas rotinas: a) árvores de decisão, com o uso de mineração de dados para localização indireta, por meio de modelagem matemática de áreas com susceptibilidade a ocorrências FELs; e b) árvores de decisão para delimitação automática de FEL, dentro das áreas susceptíveis, resultado da rotina “a”. Com as árvores construídas, o passo seguinte foi implementar, em MATLAB®, ErObject, que executa as árvores construídas, localizando FELs, em qualquer imagem de entrada. Testes para checar a eficiência de ErObject demonstraram boa correlação com mapeamentos de áreas susceptíveis a FELs realizados em áreas-teste com o software InterIMAGE, ferramenta de classificação baseada em objeto, open source. Para avaliação dos mapeamentos, foi realizada uma verificação da exatidão genérica (non-site specific accuracy), que efetua a comparação entre a área da classificação dos mapas gerados e os dados de referência (dados de campo). A exatidão também foi verificada por meio de coeficientes de concordância extraídos da matriz de confusão. Os dois métodos de avaliação alcançaram altos valores de assertividade da classificação. ErObject também se mostrou eficiente para construção independente de árvores de decisão para avaliação de outras áreas. O programa encontra-se disponível no endereço github.com/geodenilson/ERObject e pode ser modificado ou utilizado para outras aplicações e análises. / Soil plays an essential role in a number of our activities. It is the base for agricultural production and one of the main actors in producing food, therefore, it is important to preserve it. One of the main environmental impacts responsible for degradation of the soil is erosion, accelerated by the effects of entropy. Studies on erosion have been carried out for years by a number of researchers. Most of these studies apply empirical data to the study of laminar loss, however, there is a huge gap in studies on location and automatic mapping of Gully Erosion Hotspots (GEH). Controlling and monitoring these processes requires performing measures in situ, inevitably causing movements of a large number of people and equipment in and around the erosion areas, creating further risk of erosion as well as posing a risk to those carrying out these activities. One alternative for locating and monitoring GEH is using remote sensing based on automatic classification of high resolution spatial images with geographic analysis of object-based images (GEOBIA). This approach provides a model of human knowledge to be applied to specific features of the target such as brightness, texture, shape, context, size, relation to surrounding areas and more. It also integrates with data mining algorithms, assisting in previous analyses from field activities. The main objective of this paper is to develop ErObject – an application used for the geographic analysis of object-based images which automatically identifies and delimits areas susceptible to linear erosion through the classification of optical satellite images and Digital Elevation Models (DEM). Two steps were developed to accomplish this: a) decision trees (together with data mining for indirect locations) using mathematical models of areas susceptible to GEH; and b) decision trees for automatic GEH delimitation within the susceptible areas from step “a”. Once the trees have been built, the next step is to implement ErObject in MATLAB® to execute the built trees and locate the GEH in an image. Tests checking the efficiency of ErObject showed good correlation with the mappings of GEH susceptible areas carried out in test areas with InterIMAGE software, a tool for object-based classification; open source. General accuracy verification non-site specific accuracy was used to evaluate the maps and compare the classification area of generated maps to the reference data (field data). Accuracy was also verified using coefficients of concordance extracted from the confusion matrix. Both evaluation methods achieved highly accurate values of classification ErObject also effectively built independent decision trees for evaluating other areas. The program is available at the following address: github.com/geodenilson/ERObject and may be modified or used for other applications or analyses.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Florestal, Programa de Pós-graduação em Ciências Florestais, 2012. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2013-01-17T12:33:41Z No. of bitstreams: 1 2012_PatriciaVasconcelosFrota.pdf: 30634242 bytes, checksum: a5ce86216e6b86b7ade181375fcd0a36 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-01-21T14:54:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_PatriciaVasconcelosFrota.pdf: 30634242 bytes, checksum: a5ce86216e6b86b7ade181375fcd0a36 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-01-21T14:54:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_PatriciaVasconcelosFrota.pdf: 30634242 bytes, checksum: a5ce86216e6b86b7ade181375fcd0a36 (MD5) / A erosão do solo é um processo que ocorre em toda a superfície terrestre e, em conjunto com outros processos naturais, é responsável pela modelagem das formas de relevo. A atividade agrícola produz grandes impactos nos recursos naturais para garantir alimentos à população mundial, com isto necessita incorporar novas áreas e intensificar suas técnicas para aumentar a produção. O modelo de exploração vem causando degradação principalmente nas regiões áridas e semiáridas do planeta. Estudos sobre o meio físico são importantes para auxiliar a compreensão do risco ao processo erosivo. O semiárido brasileiro é vulnerável à erosão hídrica, principalmente devido às suas características climáticas, edáficas e às práticas de explorações insustentáveis, resultando no empobrecimento dos solos agrícolas e comprometendo a qualidade das águas dos reservatórios superficiais (principais reservas hídricas da região). O principal objetivo deste trabalho é indicar uma proposta metodológica para cálculo do potencial de erosão a partir de variáveis do meio físico da Bacia de Drenagem do Açude Orós – CE. A área de estudo é representada por terrenos do embasamento cristalino, com solos pouco desenvolvidos, rasos e pedregosos, bastantes susceptíveis aos processos erosivos. A vegetação típica é a caatinga, esparsa, com porte arbustivo, oferecendo pouca proteção ao solo. Para minimizar impactos decorrentes de novas ocupações é necessário obter informações do meio físico, principalmente as relacionadas ao risco de erosão, desta forma o trabalho também pretende interpretar os condicionantes do meio físico que determinam maior ou menor susceptibilidade ao processo. Os resultados apontam uma distribuição sazonal irregular da erosividade das chuvas, com sua maior parte concentrada nos meses de março e abril. Por sua vez, em função das classes de solos ocorrentes de forma predominante, verificou-se que a erodibilidade é classificada como média-alta. O fator topográfico mostrou predominância espacial de baixos valores, embora algumas áreas mostrando altos valores também foram representadas de forma isolada. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Soil erosion is a process that may occur all over the earth surface and, among other natural processes, it is responsible for modeling landscapes. Agricultural activities have a great impact on natural resources in order to ensure food supply for the world population, which requires definition of strategies to incorporate new areas and enhance its techniques to increase food production. Studies on the physical environment are important to support better understanding of the risk of soil erosion. The land occupation model is causing most of soil degradation in arid and semiarid regions in the world. The semi-arid region is vulnerable to water erosion, mainly due to its climatic and edaphic characteristics, and the unsustainable land use practices, which result in soil impoverishment for cropping and surface water quality deployment that is considered the most important water resources available in that region.This work aimed to map Potential Soil Erosion in the Orós Basin located in the semiarid region, where rainfall spatial and temporal distribution is highly irregular, also showing high average annual temperatures. The study area is predominantly occupied by ground based crystalline terrains, with poorly developed soils, shallow and rocky, quite susceptible to erosion. The typical vegetation is savanna, sparsely distributed in the area, with shrubby, offering little soil erosion protection. To mitigate impacts caused by the new human occupations, it was necessary to acquire dataset of the physical environment, especially those related to the risk of soil erosion. Based on it, this study intended to identify the physical environment constrains that determine levels of soil erosion susceptibility. The results showed that an irregular seasonal distribution of rainfall erosivity, mostly concentrated between March and April. Additionally, I observed that depending on soil types, the erodibility was classified as medium-high. The spatial topographic factor showed predominantly low values throughout the study site while low values were observed only in isolated areas.

O solo é um dos principais recursos naturais para a manutenção da vida e dos ecossistemas terrestres. Contudo, problemas relacionados ao uso e manejo inadequados podem acelerar os impactos da erosão hídrica. As perdas de solo e água neste processo causam o carreamento de nutrientes essenciais para o crescimento e manutenção das plantas com interferência na sustentabilidade agropecuária e ambiental. Além disso, podem acarretar impactos nos corpos d’água com o assoreamento e a eutrofização. A estimativa das perdas de solo pela erosão hídrica em sub-bacias hidrográficas é essencial na predição do estágio de degradação do solo, sobretudo em áreas de semi-intensivo cultivo, como as de café. Assim, o objetivo deste trabalho foi modelar as perdas de solo em relação ao limite da Tolerância de Perda de Solo nos Latossolos Vermelho Distróficos sob plantio de café. O estudo foi conduzido de março de 2015 a janeiro de 2017 na Sub-bacia Hidrográfica do Córrego da Laje, Município de Alfenas, na região Sul de Minas Gerais, Sudeste do Brasil. As perdas de solo por erosão hídrica foram estimadas pela Revised Universal Soil Loss Equation e comparadas à Tolerância de Perda de Solo. Para tanto, foram utilizados os atributos morfológicos, físicos e químicos do solo, bem como de técnicas de geoprocessamento, imagens de sensoriamento remoto e dados da literatura especializada. Os resultados demonstram perdas de solo entre 0,01 e 18,77 Mg ha-¹ ano-¹, com média de 1,52 Mg ha-¹ ano-¹. A Tolerância de Perda de Solo variou de 5,19 a 5,90 Mg ha-¹ ano-¹, com 7,35 % da área com perdas acima do limite mínimo. As áreas com declives mais acentuados e ausência de práticas conservacionistas são decisivas para o aumento das perdas de solo acima da Tolerância de Perda de Solo, sendo prioritárias para a adoção de medidas mitigatórias dos efeitos erosivos. A Revised Universal Soil Loss Equation possibilitou modelar a erosão hídrica e identificar, com rapidez, as áreas com as maiores taxas de perdas de solo, o que contribui para a avaliação e conservação dos solos em bacias e sub-bacias hidrográficas. / Soil is one of the main natural resources for maintaining life in terrestrial ecosystems. However, problems related to improper use and management can accelerate the impacts of water erosion. The losses of soil and water in this process cause the carrying of nutrients essential for the growth and maintenance of the plants with interference in agricultural and environmental sustainability. In addition, they can have impacts on water bodies through silting and eutrophication. The estimation of soil losses by water erosion in sub-basins is essential in predicting the soil degradation stage, especially in areas of semi-intensive cultivation, such as coffee. Thus, the aim of this work was to estimate soil losses in relation to the limit of Soil Loss Tolerance in the Red Oxisols Dystrophic under coffee plantation. The study was conducted from March 2015 to January 2017 in the Córrego da Laje Hydrographic Sub-basin, in the municipality of Alfenas, in the southern region of Minas Gerais, Southeastern Brazil. Soil losses due to water erosion were estimated by Revised Universal Soil Loss Equation and compared to Soil Loss Tolerance. For that, the morphological, physical and chemical attributes of the soil were used, as well as geoprocessing techniques, remote sensing images and specialized literature data. The results show soil losses between 0.01 and 18.77 Mg ha-¹ year-¹, with an average of 1.52 Mg ha-¹ year-¹. The Soil Loss Tolerance ranged from 5.19 to 5.90 Mg ha-¹ year-¹, with 7.35% of the area with losses above the minimum limit. Areas with steeper slopes and absence of sustainable practices are decisive for the increase of soil losses above soil loss tolerance, being priority for the adoption of mitigating measures of erosive effects. The Revised Universal Soil Loss Equation has been able to model water erosion and identify the areas with the highest rates of soil loss quickly, which contribute to the assessment and conservation of soils in watersheds and sub-basins.

O solo é um recurso natural e fundamental para toda a vida terrestre e a questão da degradação do solo assume importância não apenas ambiental, mas também de ordem social e econômica. A erosão pela água da chuva é o mais severo tipo de erosão, podendo ser encontradas diversas feições erosivas resultantes desse processo tais como erosão laminar, em sulcos ou em voçorocas. Ainda, são encontradas as feições erosivas subsuperficiais (pipes), que embora sejam menos estudadas e difíceis de quantificar, provocam perdas de solo que podem ultrapassar as quantias advindas dos processos erosivos mais tradicionalmente estudados. O objetivo deste trabalho foi o de entender a gênese das feições erosivas superficiais e subsuperficiais através da análise dos atributos físico-hídricos do solo e do relevo. Foi efetuado o mapeamento subsuperficial de pipes e a caracterização dos materiais de subsuperfície por meio da técnica geofísica da eletrorresistividade. Aliado a isso, utilizou-se a técnica da dendrogeomorfologia como ferramenta para datação, quantificação e reconstrução da dinâmica dos processos erosivos ocorrentes na área de estudo. Os resultados demonstraram que a gênese e desencadeamento dos pipes da área de estudo foi governada por fatores concorrentes, dada a complexidade da área de estudo, tais como gradiente de atributos físicos entre horizontes do solo (textura, estrutura, porosidade), estrutura e composição geológica, e gradientes topográficos. Fatores neotectônicos e morfoestruturais também poderiam estar afetando, entretanto devem ser melhor estudados. O método da eletrorresistividade foi eficiente na caracterização da geometria dos materiais em subsuperfície e na deteccção da presença de pipes, colapsados e ainda não colapsados, sendo importante para não subestimar os processos subsuperficiais. Os resultados obtidos também demonstraram o potencial da espécie Esenbeckia leiocarpa para estudos dendrogeomorfológicos, uma vez que as mudanças nos padrões de crescimento após a exposição das raízes possibilitaram datar o primeiro ano de exposição. A técnica da dendrogromorfologia se mostrou eficaz em entender a dinâmica do processo de sistemas complexos, tais como a abertura de voçorocas e voçorocas efêmeras e que a subsidência da superfície do solo causada pelos pipings é responsável pela formação e evolução das voçorocas efêmeras e pela ramificação da voçoroca principal. / Soil is a natural and fundamental resource for all terrestrial life and the question of soil degradation assumes not only environmental but also social and economic importance. Erosion by rainwater is the most severe type of erosion, and several erosive forms resulting from this process can be found such as sheet erosion, ephemeral gullies or gullies. Also, subsurface erosive forms (pipes) are found, although they are less studied and difficult to quantify, they cause soil losses that exceed the amounts coming from the more traditionally studied superficial erosive processes. The objective of this work was to understand the genesis of superficial and subsurface erosive forms from the perspective of soil and relief properties. Subsurface pipe mapping and the characterization of subsurface materials using the geophysical technique of electroresistivity, was performed. The dating, quantification and reconstruction of the dynamics of the erosive processes occurring in the study area were done using dendrogeomorphology as a tool. The results demonstrated that the genesis and the initiation of pipes in the study area was governed by competing factors, due to the complexity of the study area, such as the gradient of physical attributes between soil horizons (texture, structure, porosity), structure and geological composition, and topographic gradients. Neotectonic and morphostructural factors could also be affecting, however they should be better studied. The electroresistivity method was efficient in characterizing the geometry of the materials in subsurface and in detecting the presence of pipes, collapsed and not yet collapsed, aiding in avoiding the underestimation of the subsurface erosive processes. The results obtained demonstrated the potential of the species Esenbeckia leiocarpa for dendrogeomorphological studies, since the changes in the patterns of root growth after exposure allowed to date the first year of exposure. Dendrogromorphology also proved effective in understanding the process dynamics of complex systems, such as the opening of gullies and ephemeral gullies, and that the subsidence of the soil surface caused by pipings is responsible for the formation and evolution of ephemeral gullies and the branching of the main gully.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-10-24T18:34:30Z No. of bitstreams: 1 2017_HeloisadoEspíritoSantoCarvalho.pdf: 1652561 bytes, checksum: 9b14afead4b75613edd445a2efcbd451 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-11-01T13:11:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_HeloisadoEspíritoSantoCarvalho.pdf: 1652561 bytes, checksum: 9b14afead4b75613edd445a2efcbd451 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-01T13:11:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_HeloisadoEspíritoSantoCarvalho.pdf: 1652561 bytes, checksum: 9b14afead4b75613edd445a2efcbd451 (MD5) Previous issue date: 2017-11-01 / As barraginhas são utilizadas como técnica de manejo e conservação do solo e da água, principalmente no controle de erosão em estradas rurais. Programas de Pagamento por Serviços Ambientais (PSA) como o Produtor de Águas, capitaneado pela a Agência Nacional de Águas (ANA) e parceiros, vêm utilizando essa técnica não apenas para o controle do escoamento superficial da água em estradas e consequente erosão e carreamento de sedimentos para os corpos hídricos, mas também alegando que estas favorecem a infiltração de água no solo, colaborando, inclusive para a elevação do nível do lençol freático e do escoamento de base em bacias hidrográficas. A proposta do presente estudo foi avaliar a capacidade de infiltração destas estruturas em dois diferentes solos do bioma Cerrado. Foram medidas a velocidade de infiltração básica (VIB) em campo, por meio do infiltrômetro de anéis concêntricos, a condutividade hidráulica saturada (Ks), por meio do permeâmetro de carga constante, e foram determinados o perfil textural, o teor de matéria orgânica (MO), a densidade (Ds) e a porosidade total (PT) do solo. Tais parâmetros foram determinados para três barraginhas localizadas em área de Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA) e três em área de Cambissolo (CX), solos típicos do Cerrado e do Distrito Federal. Para todos os parâmetros foram adotadas três repetições e diferentes camadas do perfil do solo. Para análise estatística dos dados utilizou-se o teste F para comparação das variâncias seguido do teste T-Student para comparação das médias, ambos a 5% de significância. Os resultados mostraram que a VIB medida em campo por meio do infiltrômetro de anéis concêntricos apresentou diferença significativa, com valores 3,5 vezes superiores fora das barraginhas quando comparados aos valores obtidos dentro delas. Os valores foram da ordem de 90 mm.h-1 em área de Cambissolo Háplico distrófico no interior da barraginha e 302 mm.h-1 fora delas; e de 136 mm.h-1 e 471 mm.h-1 para áreas de Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico, dentro e fora, respectivamente. Não foi identificada nenhuma alteração significativa nas características físicas do solo que pudessem justificar tais diferenças nos valores de infiltração. Portanto, o estudo sugere que o processo de infiltração no interior das barraginhas é governado pela condição da superfície do solo o que mostra que os programas voltados para o manejo e a conservação do solo e da água devem focar na manutenção recorrente destas estruturas físicas e na pesquisa sobre formas de aumentar a capacidade de infiltração de barraginhas. / "Barraginhas" also known by infiltration basins are used as a technique for soil and water management and conservation, mainly in erosion control on rural roads. Environmental Services Payment Programs (PSA) as the Water Producer, led by the National Water Agency (ANA) and partners have been using this technique not only to control the surface runoff of water on roads and consequent erosion and sediment transport to the water bodies, but also claiming that they stimulate water infiltration into the soil and also contributing to the elevation of groundwater level and base flow in watersheds. The purpose of the present study was to evaluate the infiltration capacity of those infiltration basins in two different soils of the Brazilian Savanna. It was measured: the basic infiltration velocity (VIB) in the field by using the doublering infiltrometers, saturated hydraulic conductivity (Ks) by the constant head soil core and the textural profile, organic matter (OM), soil density (Ds) and total porosity (PT). These parameters were determined for three basins located in the area of the Oxisol (LVA) and three basins located in the Cambisolo area (CX), both considered typical Cerrado soils found in the Federal District. For all parameters, three replicates were conducted in different depths. For statistical analysis of the data the F test was used to compare the variances followed by the Student Ttest for comparison of the means, both at 5% significance. The results showed that the VIB measured in field by the double-ring infiltrometers was significantly different when comparing the condition inside and outside the basins with values 3.5 times higher outside them. The values obtained were 90 mm.h-1 in the basins located in Cambisol area and 302 mm.h-1 outside them, while in Oxisol the VIB was 136 mm.h-1 and 471 mm.h-1 inside and outside the basins, respectively. The infiltration process inside the basins is determined by the soil surface condition, which shows that programs for soil and water management and conservation should focus on the recurrent maintenance of these physical structures and on the research on ways to increase infiltration capacity of the basins

O solo é um recurso natural e fundamental para toda a vida terrestre e a questão da degradação do solo assume importância não apenas ambiental, mas também de ordem social e econômica. A erosão pela água da chuva é o mais severo tipo de erosão, podendo ser encontradas diversas feições erosivas resultantes desse processo tais como erosão laminar, em sulcos ou em voçorocas. Ainda, são encontradas as feições erosivas subsuperficiais (pipes), que embora sejam menos estudadas e difíceis de quantificar, provocam perdas de solo que podem ultrapassar as quantias advindas dos processos erosivos mais tradicionalmente estudados. O objetivo deste trabalho foi o de entender a gênese das feições erosivas superficiais e subsuperficiais através da análise dos atributos físico-hídricos do solo e do relevo. Foi efetuado o mapeamento subsuperficial de pipes e a caracterização dos materiais de subsuperfície por meio da técnica geofísica da eletrorresistividade. Aliado a isso, utilizou-se a técnica da dendrogeomorfologia como ferramenta para datação, quantificação e reconstrução da dinâmica dos processos erosivos ocorrentes na área de estudo. Os resultados demonstraram que a gênese e desencadeamento dos pipes da área de estudo foi governada por fatores concorrentes, dada a complexidade da área de estudo, tais como gradiente de atributos físicos entre horizontes do solo (textura, estrutura, porosidade), estrutura e composição geológica, e gradientes topográficos. Fatores neotectônicos e morfoestruturais também poderiam estar afetando, entretanto devem ser melhor estudados. O método da eletrorresistividade foi eficiente na caracterização da geometria dos materiais em subsuperfície e na deteccção da presença de pipes, colapsados e ainda não colapsados, sendo importante para não subestimar os processos subsuperficiais. Os resultados obtidos também demonstraram o potencial da espécie Esenbeckia leiocarpa para estudos dendrogeomorfológicos, uma vez que as mudanças nos padrões de crescimento após a exposição das raízes possibilitaram datar o primeiro ano de exposição. A técnica da dendrogromorfologia se mostrou eficaz em entender a dinâmica do processo de sistemas complexos, tais como a abertura de voçorocas e voçorocas efêmeras e que a subsidência da superfície do solo causada pelos pipings é responsável pela formação e evolução das voçorocas efêmeras e pela ramificação da voçoroca principal. / Soil is a natural and fundamental resource for all terrestrial life and the question of soil degradation assumes not only environmental but also social and economic importance. Erosion by rainwater is the most severe type of erosion, and several erosive forms resulting from this process can be found such as sheet erosion, ephemeral gullies or gullies. Also, subsurface erosive forms (pipes) are found, although they are less studied and difficult to quantify, they cause soil losses that exceed the amounts coming from the more traditionally studied superficial erosive processes. The objective of this work was to understand the genesis of superficial and subsurface erosive forms from the perspective of soil and relief properties. Subsurface pipe mapping and the characterization of subsurface materials using the geophysical technique of electroresistivity, was performed. The dating, quantification and reconstruction of the dynamics of the erosive processes occurring in the study area were done using dendrogeomorphology as a tool. The results demonstrated that the genesis and the initiation of pipes in the study area was governed by competing factors, due to the complexity of the study area, such as the gradient of physical attributes between soil horizons (texture, structure, porosity), structure and geological composition, and topographic gradients. Neotectonic and morphostructural factors could also be affecting, however they should be better studied. The electroresistivity method was efficient in characterizing the geometry of the materials in subsurface and in detecting the presence of pipes, collapsed and not yet collapsed, aiding in avoiding the underestimation of the subsurface erosive processes. The results obtained demonstrated the potential of the species Esenbeckia leiocarpa for dendrogeomorphological studies, since the changes in the patterns of root growth after exposure allowed to date the first year of exposure. Dendrogromorphology also proved effective in understanding the process dynamics of complex systems, such as the opening of gullies and ephemeral gullies, and that the subsidence of the soil surface caused by pipings is responsible for the formation and evolution of ephemeral gullies and the branching of the main gully.