Spatialized Model of Susceptibility to Erosion Risk in a Energy Transmission Line in the Cerrado Biome

Julia Cucco Dalri; Francisco Henrique de Oliveira; Ildegardis Bertol; Hypólito Suarez Fernandez; Jéssica Gerente; Francisco Caruso Gomes Junior; Lucas Antônio Providelo; Guilherme Marchiori

doi:10.26848/rbgf.v16.4.p2119-2132

Authors

Julia Cucco Dalri Universidade do Estado de Santa Catarina https://orcid.org/0000-0003-4237-8880
Francisco Henrique de Oliveira Universidade do Estado de Santa Catarina https://orcid.org/0000-0001-5884-5215
Ildegardis Bertol Universidade do Estado de Santa Catarina https://orcid.org/0000-0003-4396-5382
Hypólito Suarez Fernandez Universidade do Estado de Santa Catarina https://orcid.org/0000-0001-8202-197X
Jéssica Gerente Caruso Soluções Ambientais e Tecnológicas https://orcid.org/0000-0001-5286-6584
Francisco Caruso Gomes Junior Caruso Soluções Ambientais e Tecnológicas https://orcid.org/0000-0002-5156-176X
Lucas Antônio Providelo CPFL Renováveis https://orcid.org/0000-0003-3698-8906
Guilherme Marchiori CPFL Energia https://orcid.org/0000-0002-7910-9644

DOI:

https://doi.org/10.26848/rbgf.v16.4.p2119-2132

Keywords:

Suscetibilidade, erosão, modelagem espacializada

Abstract

The installation of Transmission Lines (TL) provokes disturbances in the environment, which reacts in different ways. The suppression of vegetation, even when limited to what is necessary for the execution of the project, may cause erosive processes. Spatialized inputs have made the monitoring of large portions of land viable. Data from the GPM (Global Precipitation Measurement) constellation allows access to rainfall data even in areas which do not have pluviometric stations. Also by satellite, the landscape can be represented with SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) images. Similarly, maps of soil erodibility and land use, necessary together so that the diagnostics methodology on the risk of erosion can be obtained. Therefore, a logic is methodologically developed in which freely obtained input data follow a conceptual model, which defines the variables and their relationships in the potential issue’s context, while having replication accessibility in mind. Of the 43 gaps present in the pilot tracing located in Minas Gerais, Brazil, four of them received the “likely” risk of erosion classification in a period without record of any meaningful rainfall. The methodology mirrors an evaluation which increases the risk as long as the rains occur.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Julia Cucco Dalri, Universidade do Estado de Santa Catarina

Doutoranda em Planejamento Territorial e Desenvolvimento Socioambiental pela Universidade do Estado de Santa Catarina - UDESC, formou-se em Geografia (bacharelado e licenciatura) pela mesma instituição. Tem especialização em Docência para a Educação Profissional e Tecnológica pelo Instituto Federal de Santa Catarina - IFSC, é Mestre em Engenharia Civil - Área de Concentração: Cadastro Técnico Multifinalitário e Gestão Territorial pela Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC e é Técnica em Agrimensura pelo Instituto Federal de Santa Catarina - IFSC. Atualmente leciona no Departamento Acadêmico de Construção Civil do IFSC - Florianópolis.

Francisco Henrique de Oliveira, Universidade do Estado de Santa Catarina

Graduou-se em Engenharia Cartográfica pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP) em 1993. Obteve o doutorado em Engenharia de Produção pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) em 2002. Em 2012, como bolsista do CNPq realizou no primeiro semestre seu pós-doutorado na RWTH - Aachen University ? Instituto de Geodésia ? Alemanha, e no segundo semestre do mesmo ano continuou seu pós doc na UNI - University of Northern Iowa ? Departamento de Geografia - EUA, tendo como foco a temática do Cadastro Territorial Multifinalitário. Atualmente é professor titular da Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC), e professor colaborador da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Cadastro Territorial Multifinalitário, atuando principalmente nos seguintes temas: geoprocessamento, cartografia, cartografia cadastral, cadastro técnico multifinalitário e cartografia temática.

Ildegardis Bertol, Universidade do Estado de Santa Catarina

Graduado em Agronomia (Universidade Federal de Santa Maria, 1974), Mestre em Ciência do Solo (Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 1986), Doutor em Ciência do Solo (Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 1995) e Pós Doutor (Universidade de Coruña, Espanha, 2005). Professor Titular do Departamento de Solos da Universidade do Estado de Santa Catarina. Tem elevada formação científica e experiência em Ciência do Solo, com ênfase em Uso, Manejo e Conservação dom Solo e da Água - Erosão Hídrica do Solo. Atua principalmente nos temas erosão hídrica pluvial do solo, relações da erosão hídrica (perdas de água, solo, nutrientes e CO) com o manejo do solo e cultivos, sob chuva natural e chuva simulada. Desenvolve as linhas de pesquisa erosão relações da hídrica com o manejo e cultivo do solo, das propriedades do solo com o manejo e cultivo, dos valores dos fatores da USLE/RUSLE com o clima e com o manejo e cultivo do solo. Desenvolveu equipamentos tecnológicos como "Simulador de Chuvas de Braços Rotativos Tipo Empuxo" para quantificar a erosão hídrica do solo e "Rugosímetro Laser" para quantificar a rugosidade e tortuosidade da superfície do solo. É Professor e Orientador nos cursos de Mestrado em Ciência do Solo e Ciências Ambientais e no Curso de Doutorado em Ciência do Solo na UDESC/CAV. Revisor Científico dos periódicos Revista Brasileira de Ciência do Solo, Pesquisa Agropecuária Brasileira, Scientia Agrícola, Ciência Rural, Acta Scientiaurum, Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Soil Tillage Research, Journal of Environmental Management, Magistra, Geoderma e Soil Science Society of American Journal. Consultor Científico do CNPq e CAPES e da FAPESC, FAPESP e FAPEMIG. Os principais resultados obtidos até o momento tratam do efeito da erosão hídrica do solo no custo monetário total das perdas de solo, água e fertilizantes, demonstrando forte impacto no custo de produção dos cultivos devido às perdas desses recursos que fazem parte do custo de produção. Esses resultados estão publicados na forma de artigos científicos em periódicos nacionais e internacionais e foram já divulgados em congressos no Brasil e no exterior.

Hypólito Suarez Fernandez, Universidade do Estado de Santa Catarina

Possui graduação em Geografia pela Universidade do Estado de Santa Catarina (2019) e curso-tecnico-profissionalizante em Técnico em Agrimensura pelo Instituto Federal de Santa Catarina (2019).

Jéssica Gerente, Caruso Soluções Ambientais e Tecnológicas

Possui graduação em Análise e Desenvolvimento de Sistemas pelo Centro Universitário Municipal de São José (USJ), graduação em Geografia pela Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC) e mestrado em Sensoriamento Remoto pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Atua desde 2012 com projetos de Sensoriamento Remoto e GIS junto à instituições de ensino e empresas privadas.

Francisco Caruso Gomes Junior, Caruso Soluções Ambientais e Tecnológicas

Possui graduação em Geologia pela Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (1978), mestrado em Geologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1989) e doutorado em Geociências pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (1995). Além destes títulos, possui dois pós-doutorados, sendo um em Geologia (Universidade Federal do Rio de Janeiro), e outro em engenharia de produção (Universidade Federal de Santa Catarina). Atualmente exerce o cargo de diretor da CARUSO JR. Estudos Ambientais & Engenharia Ltda., empresa que presta serviços e consultoria na área ambiental.

Lucas Antônio Providelo, CPFL Renováveis

Possui graduação em Geografia pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2002) e mestrado em Geografia pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2007).

Guilherme Marchiori, CPFL Energia

Possui graduação em Engenharia de Manufatura pela Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP (2021). Tem experiência em gerenciamento de projetos de Pesquisa e Desenvolvimento relacionados a temas de geração e transmissão de energia.

References

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 1985. NBR 5422: Projeto de Linhas Aéreas de Transmissão de Energia Elétrica: procedimento. Rio de Janeiro.

Algarve, B.B., Graciolli, G., Lima, T.N., 2022. Influence of rainfall regime in the Cerrado biome on the maintenance of traps built by Myrmeleon brasiliensis (Navás) (Neuroptera: myrmeleontidae) larvae and the morphology of adults. Iheringia. Series Zoologia, 112. Avaliable: https://doi.org/10.1590/1678-4766e2022020. Access: 11 Apr. 2023.

Bagwan, W.A., Gavali, R.S., 2021. Delineating changes in soil erosion risk zones using RUSLE model based on confusion matrix for the Urmodi river watershed, Maharashtra, India. Modeling Earth Systems and Environment, 7, 2113-2126. Avaliable: https://doi.org/10.1007/s40808-020-00965-w. Access: 12 July 2022.

Bertoni, J., Lombardi Neto, F., 2008. Conservação do Solo. 6a edition. Ícone, São Paulo.

Caldas, V.I.S.P., Silva, A.S., Santos, J.P.C., 2019. Suscetibilidade a Erosão dos Solos da Bacia Hidrográfica Lagos – São João, no Estado do Rio de Janeiro – Brasil, a partir do Método AHP e Análise Multicritério. Revista Brasileira de Geografia Física, 12. Avaliable: https://doi.org/10.26848/rbgf.v12.4.p1415-1430. Access: 10 Mar. 2022.

Chen, S., Liu, W., Bai, Y. et al., 2021. Evaluation of watershed soil erosion hazard using combination weight and GIS: a case study from eroded soil in Southern China. Nat Hazards, 109. Avaliable: https://doi.org/10.1007/s11069-021-04891-7. Access: 11 Apr. 2023.

Chunxia, Y., Xiaofeng, C., Li, L. et al., 2021. Soil - Water Loss and Measures Measure composition of Overhead Power Transmission Lines in Hilly área. E3S Web of Conferences. EDP Sciences, 233. Avaliable: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202123301034. Acesso: 05 Apr. 2022.

Dedecek, R.A., 1988. Fatores de erosividade da chuva, enxurrada e perdas de solo sob condições do Cerrado. Pesq. Agropec. Bras., 12, 1431-1438.

Dedecek, R.A., 1989. Coberturas Permanentes do Solo na Erosão sob condições de Cerrados. Pesq. Agropec. Bras., 4, 483-488.

Devátý, J., Dostal, T., Hosl, R., et al., 2019. Effects of historical land use and land pattern changes on soil erosion - Case studies from Lower Austria and Central Bohemia. Land Use Policy, 82. Avaliable: https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2018.11.058. Access: 28 Mar. 2022.

EMBRAPA. Empresa Brasileira de Pesquisas Agropecuárias, 2020. Mapa de erodibilidade dos solos à erosão hídrica do Brasil (Primeira aproximação) Avaliable: http://geoinfo.cnps.embrapa.br/layers/geonode%3Abrasil_erodibilidade_solo. Access: 22 Jan. 2022.

Fan Y., Zou R., Fan X., et al., 2021. A Hierarchical Clustering Method to Repair Gaps in Point Clouds of Powerline Corridor for Powerline Extraction. Remote Sensing. 13. Avaliable: https://doi.org/10.3390/rs13081502. Access: 12 Apr. 2023.

Guerra, A.J.T., 2012. O início do processo erosivo, in: Guerra, A. J. T., Silva, A. S. da, Botelho; R. G. M. (Org.). Erosão e Conservação dos Solos: Conceitos, temas e aplicações. Editora Bertrand Brasil, 7 Edition, Rio de Janeiro, pp. 17-50.

Kashiwar, S.R., Kundu, M.C., Dongarwar, U.R., 2022. Soil erosion estimation of Bhandara region of Maharashtra, India, by integrated use of RUSLE, Remote Sensing, and GIS. Nat Hazards 110. Avaliable: https://doi.org/10.1007/s11069-021-04974-5 Access: 11 Apr. 2023.

Kirschbaum, D.B., Huffman, G.J., Adler, R.F., et al., 2017. NASA’s remotely sensed precipitation: a reservoir for applications users. Bulletim American Meteorological Society, 98. Avaliable: https://doi.org/10.1175/BAMS-D-15-00296.1. Access: 10 Jan. 2022.

Lense, G.H.E., Parreiras, T.C., Moreira, R.S., et al., 2021. Effect of Spatial-Temporal Variation of Land Use and Land Cover on Soil Erosion. Revista Caatinga, 34. Avaliable: https://doi.org/10.1590/1983-21252021v34n110rc. Access: 30 Jan. 2022.

Li, A., Zhang, X.C.J., Liu, B., 2021. Effects of DEM resolutions on soil erosion prediction using CSLE. Geomorphology, 384. Avaliable: https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2021.107706. Access: 14 jan. 2022. (a)

Li, L., Xin, H.X., Xiaofeng, C., 2021. Research on key technology of soil erosion control of transmission line project in Hilly Area. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 831. Avaliable: 10.1088/1755-1315/831/1/012007. Access: 10 Jan. 2022. (b)

Kulimushi, L. C., Choudhari, P., Mubalama, L. K., Banswe G. T., 2021. GIS and remote sensing-based assessment of soil erosion risk using RUSLE model in South-Kivu province, eastern, Democratic Republic of Congo, Geomatics, Natural Hazards and Risk, 12. Avaliable: 10.1080/19475705.2021.1906759. Access: 11 Apr. 2023.

MapBiomas, 2020. Mapa de Uso e Cobertura da Terra. Collection 6. Avaliable: https://mapbiomas.org/colecoes-mapbiomas-1?cama_set_language=pt-BR. Access: 30 Dec. 2021.

Oliveira, J., de Assis, N., Alves, S., et al., 2021. Análise dos Impactos Ambientais Negativos das Linhas de Transmissão Cachoeira Paulista – Adrianópolis I e Adrianópolis – Resende na Área ne Relevante Interesse Ecológico Floresta da Cicuta. Acta Scientiae Et Technicae, 8. Avaliable: https://doi.org/10.17648/uezo-ast-v8i2.296. Access: 12 Apr. 2023.

Rocha, M.I.S., Nascimento, D.T.F., 2021. Distribuição espaço-temporal das queimadas no bioma Cerrado (1999/2018) e sua ocorrência conforme os diferentes tipos de cobertura e uso do solo. Revista Brasileira de Geografia Física, 14. Avaliable: https://doi.org/10.26848/rbgf.v14.3.p1220-1235. Access: 12 Apr. 2023.

Rodrigues, R., Peixoto, A.S.P., 2022. Análise da Geomorfologia de Processo Erosivo com Base em Imagens Aéreas Obtidas Através de RPAs. In: Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica. Avaliable: https://doi.editoracubo.com.br/10.4322/cobramseg.2022.1013.pdf. Access: 11 Apr. 2023.

Serbaji, M.M., Bouaziz, M., Weslati, O., 2023. Soil Water Erosion Modeling in Tunisia Using RUSLE and GIS Integrated Approaches and Geospatial Data. Land, 12. MDPI. Avaliable: https://doi.org/10.3390/land12030548. Access: 13 Apr. 2023.

Silva, M.L.N., Freitas, P.L., Blancaneaux, P., et al., 1997. Índices de Erosividade das Chuvas da Região de Goiânia, GO. Pesq. Agropec. Bras, 10, 977-985.

Sinshaw, B. G., Belete, A. M., Tefera, A. K., et al., 2021. Prioritization of potential soil erosion susceptibility region using fuzzy logic and analytical hierarchy process, upper Blue Nile Basin, Ethiopia. Water-Energy Nexus, 4. Elsevier BV. Avaliable: http://dx.doi.org/10.1016/j.wen.2021.01.001. Access: 11 Apr. 2023. (a)

Sinshaw, B. G., Belete, A. M., Mekonen, B. M., et al., 2021. Watershed-based soil erosion and sediment yield modeling in the Rib watershed of the Upper Blue Nile Basin, Ethiopia. Energy Nexus, 3. Elsevier BV. Avaliable: http://dx.doi.org/10.1016/j.nexus.2021.100023. Access: 11 Apr. 2023. (b)

Skofronick-Jackson, G.; Petersen, W.A.; Berg, W.; et al., 2017. The Global Precipitation Measurement Mission for Science and Society. Bulletin of the American Metereological Society, 98 (8). Avaliable: https://doi.org/10.1175/BAMS-D-15-00306.1. Access: 10 Jan. 2022.

Souza Filho, L.A., 2019. Identificando áreas suscetíveis a erosão em estudos e projetos de linhas de transmissão utilizando técnicas de geoprocessamento e análise espacial. In: Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto. Access: <https://proceedings.science/sbsr-2019/papers/identificando-areas-suscetiveis-a-erosao-em-estudos-e-projetos-de-linhas-de-transmissao-utilizando-tecnicas-de-geoproces?lang=pt-br. Access: 30 Mar. 2022.

Wischmeier, W.H, Smith, D.D., 1978. Predicting rainfall erosion losses: a guide to conservation planning, USDA, Washington, DC.