Mecanismos de Evolução de Voçorocas e Quantificação dos Impactos Associados por Modelagem Matemática: Estudo de Caso da Voçoroca Mangue Seco, São Gonçalo do Bação (MG)

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Publicada em 13/12/2016

Discente: Peterson Gonçalves de Lima

Resumo:

As voçorocas proporcionam grave situação de risco geológico-geotécnico, além de impactar tanto o meio ambiente quanto o sócio-econômico, com a perda de áreas úteis. Nesse sentido, o Complexo Metamórfico do Bação, localizado na região centro-sul do Quadrilátero Ferrífero, se destaca por ser uma área intensamente afetada por tais feições erosivas, uma vez que possui fatores geológicos, geomorfológicos, climáticos e antrópicos favoráveis a este processo. A voçoroca Mangue Seco, foco desse estudo, encontra-se ativa e situa-se no município de São Gonçalo do Bação, distrito de Itabirito (MG). Sendo assim, foi elaborado um modelo matemático por elementos finitos da zona saturada e não saturada em regime permanente e transitório da área de influência desta voçoroca com o programa Feflow 6.1. Os resultados foram calibrados com dados de monitoramento piezométrico durante um ano hidrológico de 5 piezômetros de Casagrande instalados nas proximidades da voçoroca e também com os dados de recarga da área e de vazão da drenagem interna da voçoroca. Os resultados gerados pelo modelo indicaram alterações do gradiente hidráulico e do sentido de fluxo e uma redução significativa do fluxo de base em regiões voçorocadas que é compatível com avaliações anteriores, demonstrando o expressivo impacto no regime hídrico. Em escala regional esta perda de água pode ser muito significativa, especialmente durante a estação seca, quando o fluxo de base alimenta as drenagens da região. Sabe-se que voçorocas ativas da região se desenvolvem muitas vezes mais por movimentos de massa, especialmente escorregamentos rotacionais, que propriamente por processos de erosão hídrica. Portanto, realizaram-se também simulações de fluxo no programa SEEP/W (a partir de premissas encontradas com a simulação 3D realizada no Feflow) acopladas às análises de estabilidade de taludes por equilíbrio-limite, desenvolvidas com o programa SLOPE/W. As análises de estabilidade evidenciaram uma redução dos fatores de segurança dos taludes (redução de 1,26 para 1,11) devido à subida do NA, que ocorre no entorno das voçorocas após o período chuvoso, à perda de sucção e aos fluxos hídricos com componentes ascendentes na base dos taludes.

Abstract:

The gullies provide serious geological-geotechnical risks, and impact both the environment and socioeconomic related issues, with the loss of useful areas. In this way, the Bação Complex, located in the Quadrilatero Ferrifero’s south-central region, stands out as an area strongly affected by such erosive features as it has geological, geomorphological, climatic and anthropogenic factors quite favourable. The Mangue Seco gully is an active feature, located in Minas Gerais State, Itabirito city at São Gonçalo do Bação district, and is the focus area of this research. Therefore, a mathematical model using the finite element method was elaborated with the Feflow 6.1 program, to study the satured and unsaturated zone, in steady and transient state of this gully’s influence area. The results were calibrated with piezometric monitoring data that was collected during one hydrological year from 5 piezometers installed near the gully, as well as with the gully’s internal drainage system data and with recharge data. The results provided by the model indicated changes in hydraulic gradient and flow direction and a significative reduction of the base flow in regions with gullies that is compatible with previous assessments, proving the severe impact on the hydric regime. At the regional scale, this water loss is very significant, especially during the dry season when the drainage system is maintained by the baseflow. It is known that active gullies in the region develop more by mass movement, especially rotational slides, than by erosion processes. Thus, flow simulations in SEEP/W program (from premises identified with 3D simulation performed in Feflow) coupled with slope stability analysis (limit equilibrium), with SLOPE/W program were run. The slope stability analysis demonstrated a reduction of the slopes’ safety factors (reduction from 1.26 to 1.11) due to the rise of the water table, which happens after the rainy season, as well as to suction reduction and exfiltrating waters in the base of slopes.

Palavras-chave:

Voçorocas, Métodos Numéricos, Feflow, Fluxo de Base, Análise de Estabilidade de Taludes.

Áreas de Concentração:

- Geotecnia

Orientadores:

- Luís de Almeida Prado Bacellar

Outros Participantes:


Nucleo de Geotecnia da Escola de Minas | Campus Universitário Morro do Cruzeiro, S/N | Ouro Preto/MG - 35.400-000
Mestrado Acadêmico / Doutorado - 031 3559-1164
Mestrado Profissional - 031 3559-1508