orografia, topografia e erosão - w3.ualg.ptw3.ualg.pt/~nlourei/CSA/CSA 03.1 - topografia.pdf · Soils on sloping areas infiltrate less than the normal precipitation; hence, there

Soils on sloping areas infiltrate less than the normal precipitation;hence, there is runoff.

Foth

As the steepness of slope increases, there is greater water runoff and soil erosion. The net effect is a retardation of soil genesis. Generally, an increase in slope gradient is associated with less plant growth and organic matter content, less weathering and clay formation, and less leaching and eluviation.

Angle of slope and vegetative cover affect moisture effectiveness by governing the proportion of surface runoff to infiltration.

White

CATENACATENAa a suite of contiguous soils extending from hill top suite of contiguous soils extending from hill top to to valley valley bottombottom. . The parent The parent material is material is the samethe same, and , and soil profile soil profile differences develop differences develop as a as a result of variations in drainage result of variations in drainage and and aerationaeration. . There can also be differential sorting of eroded There can also be differential sorting of eroded material and material and accumulation of solutes according accumulation of solutes according to to slopeslope..

orografia, topografia e erosãoorografia, topografia e erosão

a degradaa degradaçção do solo por erosão hão do solo por erosão híídrica implica a conjugadrica implica a conjugaççãoãodos processos de desagregados processos de desagregaçção e destacamento das partão e destacamento das partíículas do soloculas do solo

com os processos de transporte ao longo das encostascom os processos de transporte ao longo das encostas

sob um ponto de vista orográfico e topográfico> declive> comprimento> geometria

são parâmetros relevantes porque condicionam> caudal> velocidade> concentração / distribuição do

escoamento superficial

LS LS éé uma razão de perda de solo uma razão de perda de solo por unidade de por unidade de áárea, tomando rea, tomando como referência uma parcela com como referência uma parcela com 22,1 m de comprimento e declive 22,1 m de comprimento e declive uniforme de 9%.uniforme de 9%.

LS LS éé uma grandeza uma grandeza adimensionaladimensional, , comportandocomportando--se como um se como um factor de factor de ajustamentoajustamento do produto R K, na do produto R K, na USLE ou na RUSLE.USLE ou na RUSLE.

a degradaa degradaçção do solo por erosão hão do solo por erosão híídrica implica a conjugadrica implica a conjugaççãoãodos processos de desagregados processos de desagregaçção e destacamento das partão e destacamento das partíículas do soloculas do solo

com os processos de transporte ao longo das encostas

LS LS –– o factor topográfico da RUSLEo factor topográfico da RUSLE

com os processos de transporte ao longo das encostas

LLSS –– o comprimento da encostao comprimento da encosta

Em geral, a perda de solo por unidade de área aumenta substancialmente com oaumento do comprimento da encosta, em virtude do aumento de concentração do escoamento superficial e, consequentemente, da capacidade de destacamento e transporte.

Estudos experimentais mostraram que a perda de solo por unidade de área tende a ser proporcional a uma potência do comprimento da encosta. Por isso, matematicamente admite-se ser

L = (L = (λλ/22,1)/22,1)mm

em que λλ é o comprimento da encosta, em metrose, de forma grosseira,

mm = 0,5 se a inclinação da encosta é igual ou superior a 5%mm = 0,4 se a inclinação da encosta se encontra entre 3 e 4%mm = 0,3 se a inclinação da encosta se encontra entre 1 e 3%mm = 0,2 se a inclinação da encosta é inferior a 1%

Esta equação foi muito sujeita a críticas, pelo seu simplismo.Foi revisto o cálculo de mm, tomando em consideração a razão ββ entre aerosão distribuída (principalmente causada pela chuva) e a localizada(causada pelo escoamento superficial).

m = m = ββ / (1 + / (1 + ββ))

em que ββ = (sen = (sen Θ Θ / 0,0896) / [ 3,0 (sen / 0,0896) / [ 3,0 (sen ΘΘ))0,80,8 + 0,56 ]+ 0,56 ]ΘΘ é o ângulo do declive, em graus

Estes valores estão tabelados (Table 4-5), para facilitar o ser uso.

λλ éé a distância medida em a distância medida em projecprojecçção horizontal,ão horizontal,

a partir do ponto onde a partir do ponto onde se inicia o escoamento se inicia o escoamento superficialsuperficial

atatéé ao ponto onde o ao ponto onde o declive se reduz e declive se reduz e consequentemente se inicia consequentemente se inicia a deposia deposiçção dos sedimentos ão dos sedimentos arrastados, ouarrastados, ou

atatéé ao ponto onde o ao ponto onde o escoamento superficial escoamento superficial entra num curso de entra num curso de áágua gua bem definidobem definido

ΘΘ éé o declive.o declive.Deve ser estimado no terreno com recurso a um inclinómetro ou, em alternativa, a partir de cartas topográficasque apresentem uma equidistância entre curvas de nível não superior a 1 metro.

O recurso a cartas com maiores equidistâncias entre curvas de nível tem de ser feito com muito cuidado,sob pena de introduzir erros significativos na cartografia de LS.

Soil loss increases mory rapidly with slope steepness than it Soil loss increases mory rapidly with slope steepness than it does does with slope lengthwith slope length..

declive % Θ S = 10,8 sen Θ + 0,03 S = 16,8 sen Θ - 0,500,2 0,1 0,050,5 0,3 0,091 0,6 0,142 1,1 0,243 1,7 0,354 2,3 0,465 2,9 0,586 3,4 0,678 4,6 0,9010 5,7 1,1712 6,8 1,4914 8,0 1,8416 9,1 2,1620 11,3 2,7925 14,0 3,5630 16,7 4,3340 21,8 5,7450 26,6 7,0260 31,0 8,15

LLS S –– o declive da encostao declive da encosta

S = 10,8 sen S = 10,8 sen ΘΘ + 0,03+ 0,03para s < 9%para s < 9%

S = 16,8 sen S = 16,8 sen ΘΘ -- 0,500,50para s >= 9%para s >= 9%

S = 3,0 (sen S = 3,0 (sen ΘΘ))0,80,8 + 0,56+ 0,56para encostas compara encostas commenos demenos de 5 metros5 metros

Só em raras situações se encontram encostas de declive uniforme, pelo queo cálculo de LS é feito por segmentos.

Cada segmento (LSi) é uma parcelada encosta, de declive constante.

Ao se utilizarem Cartas Topográficas, admite-se que cada segmento é uma parcela de terreno entre duas curvasde nível subsequentes, ou entrevárias curvas de nível, desde que semantenha constante o declive.

Para cada segmento calcula-se, então, o seu LSi

LSLSii = S= Sii ((λλiimm+1+1 –– λλii--11

m+1m+1) /) // / [[((λλii –– λλii--11) X (22,1)) X (22,1)mm]]

em que Si é o S do segmento iλi é o comprimento do

segmento iλi-1 é o comprimento do

segmento acima

O LS total é

LS = LS = ∑∑ ((LSLSii λλii) / ) / ∑∑ λλii


EXEMPLO DE CÁLCULO MANUAL DE EXEMPLO DE CÁLCULO MANUAL DE LSLSii

Secção de uma Folha da Carta Militar de Portugal, à escala 1:25.000

Delimitação de uma bacia hidrográfica e dos cursos de

água existentes


Traçado de 74 segmentos perpendiculares às curvas de nível, desde a linha de festo até à linha de talvegue

CARTA DE LSi NUMA BACIA HIDROGRÁFICA DE PEQUENAS DIMENSÕES

os LSi são infe-riores nas encos-tas mais curtas e

aumentam nas mais longas

quando o declive decresce significativamente na base da encosta,proporcionando zonas de deposição, o LSi reduz-se também...



Uma análise atenta ao cálculo de LS em encostas heterogéneasevidencia que os segmentos maiores e os posicionados mais próximo da base da encostatêm importância acrescida no factor topográfico da RUSLE.

O modelo, pela sua simplicidade, assume ser a largura da encosta constante, desde o topo até à base (Fig. 1a).

Admitindo a hipótese, em geral mais aproximada da realidade, de que a

largura é variável, o contributo de cada segmento poderia ser determinado em

função da sua área (Fig. 2b), em alternativa ao comprimento (Fig. 1a).

Este é o modelo de Moore e Burch, estabelecido em 1987

LSLSpp = (c X H / 22,1)= (c X H / 22,1)0,40,4 X X X (s / 0,0896)X (s / 0,0896)1,31,3 X ZX Z

c = F / (b / H)F é a área da encostab é a largura média do

último segmentoH é o comprimento da

encostas é o seno do decliveZ é um factor relacionado

com a razão escoam.distribuído / localizado


Comparações entre os parâmetros LSLS e LSLSpp mostraram existir uma correlação entre ambos.Por esse motivo, LSLS pode ser recalculado tendo em atenção a geometria da encosta e até da bacia hidrográfica,substituindo-se, para tal, no cálculo de LSLS, HH por c Hc H. Este produto (c Hc H) adopta, no modelo de Moore e Burch, a designação de catchment shape parametercatchment shape parameter (cspcsp).

Tal substituição leva a que, em encostas convergentes, o seu comprimento seja tratado como se fosse mais longo, enquanto que em encostas divergentes o seu comprimento seja tratado como mais curto.

INTRODUÇÃO AO CÁLCULO AUTOMÁTICO DE LSINTRODUÇÃO AO CÁLCULO AUTOMÁTICO DE LSO cálculo automático do factor topográfico da RUSLE obriga à existência prévia de um modelo digital da encosta ou da bacia hidrográfica, em geral designado como DTMDTM (digital terrain model) ou DSMDSM (digital surfacemodel).

A metodologia TINTIN (triangulated irregular network) é uma das que podem seraplicadas para criar o DSMDSM de uma encosta, ao qual pode depois ser aplicado ummodelo de escoamento superficial.O TINTIN é um conjunto de superfícies triangulares planas, ajustadas de forma optimizada à superficie do território (Fig. 1c).Uma base de dados base de dados topográficatopográfica(curvas de nível e pontos cotados)é utilizada para a identificação e posicionamento dos vértices dos triângulos que constituem o TINTIN.

O algoritmo para triangulação de O algoritmo para triangulação de DelauneyDelauney é um dos mais utilizados para a construção do TIN,é um dos mais utilizados para a construção do TIN,a partir da base de dados topográfica. a partir da base de dados topográfica.

O TIN reúne diversos aspectos positivos:

a densidade dos pontos que definem os vértices dos triângulos é variável, ou seja, um maior número de pontos por unidade de área assegura maior detalhe ao DSM, enquanto que um número mais reduzido de pontos pode ser suficiente para descrever zonas de exposição e declive homogéneos

os pontos têm localização irregular,ou seja, não há necessidade de obedecerem a qualquer padrão regular

O TIN é também uma base para a aplicação de um modelo de escoameO TIN é também uma base para a aplicação de um modelo de escoamento superficialnto superficial.Qualquer triângulo não horizontal recebe escoamento superficial dos triângulos contíguos posicionados imediatamente acima e transmite para os triângulos contíguos posicionados imediatamente abaixo...

o princípio do modelo de escoamento superficial (Fig. 1d) aplicado a um TIN

A quantificação da repartição ou associaçãodo escoamento superficial, em função das

sub-áreas dos triângulos (Fig. 2).


EXEMPLO DE EXEMPLO DE CÁLCULO CÁLCULO AUTOMÁTICO DE AUTOMÁTICO DE LSLS

parcelas de estudo

base topográfica TIN


escoamento superficial

LS de toda a área LS das parcelas


Exemplo de cálculo de λ através de um modelo GRID (RASTER GIS)

DEM25 células

resolução100 metros

em cada célulavalor médio da altitude em metros


INTRODUÇÃO INTRODUÇÃO AOAO CÁLCULO CÁLCULO AUTOMÁTICOAUTOMÁTICO

RASTER GISRASTER GIS: outros procedimentos para cálculo automático de LS estão baseados na transformação da superfície contínua do território numa quadrícula regular de células.A cada uma das células é atribuído um valor único e uniforme, que passa, assim, a re-presentar todo o território, de uma forma bastante mais simplificada.

O declive e a exposição, por exemplo, O declive e a exposição, por exemplo, são estimados através de associações são estimados através de associações de células. Em geral, malhas de 3 X 3.de células. Em geral, malhas de 3 X 3.

Tanto o declive como a exposição da célula ‘central’ são determinados por comparação com as posições relativas

dessa célula e das oito envolventes.

A exposição permite determinar o A exposição permite determinar o sentido do escoamento superficial.sentido do escoamento superficial.

A terceira questão a que é necessário responder é a da estimação do

comprimento da encosta...

maximum downhill slope

flow direction

direction of maximum downhill slope

high points (local maxima)

non-cumulative slope length

slope legth (cumulative slope length) f (non-cumulative slope length, slope angle, high points, flow direction)

flow direction maximum downhill slope angle

non-cumulative downhill slope length (in metres) from the centre of cell to the centre of the next cell along flow direction

cumulative downhill slope length (in metres)


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