Análise de suscetibilidade à escorregamentos translacionais de solos correlacionados à pluviosidade, Pato Branco - Paraná

Orientador: Prof. Dr. Alberto Pio FioriCoorientador: Prof. Dr. Claudinei Taborda da Silveira e Prof. Dr. Ney Lyzandro TabalipaDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Geologia. Defesa : Curitiba, 21/05/2018Inclui referências: p.206-215Área de concentração: Geologia AmbientalResumo: O município de Pato Branco possui histórico de eventos de instabilidade de encostas comumente relacionados às intervenções antrópicas decorrentes do crescimento populacional e subsequente ocupação da área sem planejamento adequado. Escorregamentos translacionais de solo são movimentos de massa gravitacionais deflagrados pela associação de processos geodinâmicos condicionados a fatores geológicos, geomorfológicos, climáticos, hidrológicos e antrópicos. A região sudoeste do Paraná registra diversos movimentos de massa, sendo os escorregamentos planares de solos os mais comuns, principalmente se associados a pluviosidade intensa, eventos de chuvas anômalas com tempo de recorrência superior a um ano. A demanda de estudos criteriosos e multidisciplinares para o gerenciamento de riscos geológico?geotécnicos da área urbanizada de Pato Branco está diretamente relacionada à recorrência de movimentos de massa locais. Este trabalho tem por objetivo investigar a suscetibilidade a escorregamentos translacionais de solo em perímetro urbano, correlacionando esses eventos a episódios de chuvas intensas, mediante uma abordagem que integre informações geográficas, geotécnicas e pluviométricas da área. A pesquisa envolveu a análise da estabilidade de vertentes baseada na teoria do equilíbrio limite e verificação dos limiares críticos de chuva para o município. Foram utilizados modelos determinísticos para o cálculo do fator de segurança (FS) em diferentes perfis de encostas, através de propriedades físicas e mecânicas dos solos (definidas por ensaios laboratoriais), declividade, saturação hídrica e cobertura vegetal. O desenvolvimento de operações em Sistemas de Informações Geográficas (SIG) possibilitou a representação da superfície terrestre por meio de modelos digitais de terreno (MDT), declividade, e estabilidade de encostas ou fator de segurança. A análise de criticidade dos eventos de chuva e subsequente definição dos índices críticos para o município se deu pela junção de métodos matemáticos e empíricos, que consideram a razão entre o volume hídrico acumulado por evento isolado e a pluviosidade anual média (PAM), e o tempo de recorrência estabelecido por um evento de mesma intensidade e duração. Os dados de FS contemplam oito cenários distintos de saturação hídrica do solo e propensão a escorregamentos. A influência da cobertura vegetal foi também considerada através de cinco classes de suscetibilidade: muito baixa, baixa, moderada, alta e muito alta. A análise do FS demonstrou que as áreas mais instáveis são encostas com declividades superiores a 20° e que a presença de vegetação, quando não considerada a efetiva influência das raízes, reduz a estabilidade da encosta. A validação dos mapas pelas cicatrizes locais apresentou 87% de compatibilidade entre escorregamentos e áreas de muito alta suscetibilidade a estes eventos em cenários de saturação hídrica superiores a 30%. A correlação dos dados de chuva e FS indicou que escorregamentos translacionais de solo apresentam forte influência antrópica e que não possuem relação direta com episódios de chuvas críticas. Palavras-chave: Escorregamentos translacionais de solo. Fator de Segurança. Chuva Crítica. XAbstract: The county of Pato Branco presents an event history of slope instability events usually related to anthropogenic interventions arising from population growth and subsequent occupation of the area without proper planning. Translational soil slides are mass movements triggered by gravitational and geodynamic processes conditioned to geological, geomorphological, climatic, hydrological and anthropic factors. The southwest region of the state of Paraná registers various mass movements, with the planar landslide being the most common, especially if associated with intense rainfall, anomalous rainfall events with periodicity of more than one year. The judicious and multidisciplinary studies demand for geological-geotechnical risk management of the urbanized area of Pato Branco, is directly related to the recurrence of mass movements in the region. This study aims to investigate the susceptibility to translational soil sliding in urban area by correlating these events to the episodes of heavy rains, by mean of an approach that integrates geographical, geotechnical and rainfall informations of the area. The research involved the analysis of slopes stability based on the limit equilibrium theory and verification of the critical thresholds of rain to the city. Deterministic models were used for the calculation of the safety factor (SF) in different slopes profiles, accounting for physical and mechanical properties of soils (defined by laboratory tests), declivity, water saturation and vegetation cover. The development of operations in geographic information systems (GIS) allowed the representation of the Earth's surface by means of digital terrain models (DTM), declivity, and stability of slopes or security factor. The criticity analysis of the events and subsequent definition of critical indices was done by merging mathematical and empirical methods, which consider the ratio of the volume of accumulated water for an isolated event to the annual average rainfall (AAR) and the periodicity related to an event of the same intensity and duration. The data of SF included eight different scenarios of water saturation and propensity to landslide. The influence of vegetation cover was also considered through five classes of susceptibility: very low, low, moderate, high and very high. The analysis of the SF has demonstrated that the most unstable areas are slopes with more than 20° of declivity and that the presence of vegetation, when the effective influence of the roots is not considered, reduces the stability of the slope. The validation of the maps by local scars presented 87% of compatibility between landslide and areas of very high susceptibility to these events in scenarios of water saturation greater than 30%. The correlation of rain and SF data indicated that translational soil slides present strong anthropogenic influence and have no direct relationship with episodes of critical rainfalls. Keywords: Translational Soil Slides. Safety Factor. Critical Rainfall