Scenarios of susceptibility to shallow landslides using the shalstab model and validation by roc curve, metropolitan region of Recife, Northeastern Brazil
DOI:
https://doi.org/10.51359/2238-6211.2023.256630Keywords:
mass movements, inventories, mathematical models, shalstab, northeastern BrazilAbstract
The Metropolitan Region of Recife (RMR), Northeastern Brazil, is home to a population of 630 thousand people who live in risk areas, with the town of Camaragibe standing out, where records of landslides are recurrent, especially in the rainy periods. Thus, in a susceptibility evaluation, the predictive mathematical models are relevant tools, the SHALSTAB (Shallow Slope Stability Model) especially. Therefore, this research was intended to define the best scenario that represents susceptibility to shallow translational landslides in the town of Camaragibe, based on a SHALSTAB prediction, and based thereon to analyze the relationship between natural and anthropic factors in the triggering of the processes. Six scenarios were created, based on physical values of the soil collected in the study area itself and on a high-resolution Digital Terrain Model. The choice of the best scenario was based on the construction of the ROC (Receiver Operating Characteristic) curve, which is an important validation test. The areas predicted to be the most susceptible are located on slopes with a declivity greater than 15º, with alternation of materials and porosity, and a depth of 5m. Anthropic alterations to the topography, and often the nonexistence of infrastructure, were substantial for the triggering of landslides.References
ALHEIROS, M.M., AUGUSTO FILHO, O. Landslides and coastal erosion hazards in Brazil. International Geology Review, 398, p. 756-763, 1997.
ALVALÁ, R.C.S., DIAS, M.C.A., SAITO, S.M., STENNER, C., FRANCO, C., AMADEU, P., RIBEIRO, J., SANTANA, R.A.S.M., NOBRE, C.A. Mapping characteristics of at-risk population to disasters in the context of Brazilian early warning system. International Journal of Disaster Risk Reduction, 41, p. 101326, 2019.
APAC - Agência Pernambucana de Águas e Clima. Monitoramento Pluviométrico. 2019. Disponível em: http://old.apac.pe.gov.br/meteorologia/monitoramento-pluvio.php#/. Acessado em: 02 de abril de 2021.
BANDEIRA, A. P. N. Mapa de risco de erosão e escorregamento das encostas com ocupações desordenadas no Município de Camaragibe-PE. 2003. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Pernambuco.
BANDEIRA, A. P. N., 2010. Parâmetros técnicos para gerenciamento de áreas de riscos de escorregamentos de encostas na região metropolitana do Recife. Recife. UFPE, 2010.
BEVEN, K. J., KIRBY, A. A physically based, variable contributing area model of basin hydrology. Hydrological sciences journal, v. 24, n. 1, p. 43-69, 1979.
BONINI, J. E., BATEIRA, C. V. D. M., DIAS, V. C., MARTINS, T. D., VIEIRA, B. C. Suscetibilidade a escorregamentos rasos a partir de parâmetros morfométricos e dos modelos SHALSTAB e do Valor Informativo. Revista franco-brasilera de geografia, n. 46, 2020.
CALCATERRA, D., DE RISO, R., DI MARTIRE, D. Assessing shallow debris slide hazard in the Agnano Plain (Naples, Italy) using SINMAP, a physically based slope-stability model. Taylor and Francis Group, London, p. 177-183, 2004.
CARRARA, A. M., CARDINALI, M., GUZETTI, F, REICHENBACH, P. GIS technology in mapping landslide hazard. Geographical Information Systems in Assessing Natural Hazards. In: Carrara, A & Guzzetti, F (Eds.). Dordretcht: Klumer Academin Publishers. p. 135-175, 1995.
DHAKAL, A.S., SIDLE, R.C. Long-term modelling of landslides for different forest managent pratices. Earth Surface and Landforms, 28, p. 853-868, 2003.
DIETRICH, W., MONTGOMERY, D. A digital terrain model for mapping shallow landslide potential. University of California-University of Washington, 1998.
EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Sistema brasileiro de classificação de solos. Rio de Janeiro: EMBRAPA/CNPS, 2° ed., 306p. 2009.
EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Boletim de Pesquisa nº 11 - Levantamento de Reconhecimento de Baixa e Média Intensidade dos Solos do Estado de Pernambuco. Rio de Janeiro: EMBRAPA. 2000.
FAWCETT, T. An introduction to ROC analysis. Pattern recognition letters, v. 27, n. 8, p. 861-874, 2006.
FERNANDES, N.F., GUIMARAES, R.F., GOMES, R.A.T., VIEIRA, B.C., MONTGOMERY, D.R., GREENBERG, H. Topographic controls of landslides in Rio de Janeiro: field evidence and modeling. Catena, v. 55, n. 2, p. 163-181, 2004.
FONSÊCA, D. N., CORRÊA, A. C. B., SILVA, A. C. Compartimentação Geomorfológica da Região Metropolitana do Recife (RMR) a partir da análise morfoestrutural. Geo UERJ, n. 29, p. 201-219, 2016.
G1 PE. Após mortes em deslizamento de barreira, Camaragibe decreta situação de emergência. Disponível em: https://g1.globo.com/pe/pernambuco/noticia/2019/06/14/apos-mortes-em-deslizamento-de-barreira-camaragibe-decreta-estado-de-emergencia.ghtml. Acessado em: 07 de setembro de 2019.
GAO, J. Indentification of Topographic Settings Conductive to Landsliding from Nelson County. Virginia, USA Earth Surface Processes and Landforms, v. 18, p. 579-591, 1993.
GUZZETI, F., CARRARA, A., CARDINALI, M., REICHENBACH, P. Landslides hazard evaluation: a review of current techniques and their application in a multi-scale study, Central Italy. Geomorphology, 31, p. 181-216, 1999.
GUZZETTI, F., MONDINI, A. C., CARDINALI, M., FIORUCCI, F., SANTANGELO, M., CHANG, K. T. Landslide inventory maps: new tools for an old problem. Earth-Science Reviews, 112, p. 42-66, 2012.
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. População em áreas de risco no Brasil. Rio de Janeiro: IBGE, 2018a.
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. IBGE Cidades. 2018b. Disponível em: https://cidades.ibge.gov.br/brasil/pe/camaragibe/panorama. Acessado em: 15 de abril de 2019.
IPEA - Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada. Governança Metropolitana no Brasil: Relatório de Pesquisa - Caracterização e Quadros de Análise Comparativa da Governança Metropolitana no Brasil: arranjos institucionais de gestão metropolitana (Componente 1) - Região Metropolitana do Recife. 2015. Rio de Janeiro: IPEA, v. 1.
IVERSON, R. M. Landslide triggering by rain infiltration. Water Resources Research, 36, p. 1897-1910, 2000.
JANG, S., KIM, S., KIM, M., CHUN, K. Evaluating the Effect of Root Cohesion on Shallow Landslides for Physically Based Modeling. Sensors and Materials, v. 33, n. 11, p. 3847-3862, 2021.
KÖNIG, T., KUX, H. J., MENDES, R. M. Shalstab mathematical model and WorldView-2 satellite images to identification of landslide-susceptible areas. Natural Hazards, v. 97, n. 3, p. 1127-1149, 2019.
LEE, S., LEE, M. J., LEE, S. Spatial prediction of urban landslide susceptibility based on topographic factors using boosted trees. Environmental Earth Sciences, v. 77, n. 18, p. 1-22, 2018.
LISTO, F. L. R., VIEIRA, B. C., 2012. Mapping of risk and susceptibility of shallow-landslide in the city of São Paulo, Brazil. Geomorphology, v. 169, p. 30-44, 2012.
MARTINS, T. D., OKA-FIORI, C., VIEIRA, B. C., MONTGOMERY, D. R. Assessment of Lidar-derived DTMs for landslide susceptibility mapping: Application in the Brazilian subtropical forest. Landslides and Engineered Slopes. Experience, Theory and Practice. 1ed.: CRC Press, 1389-1392, 2016.
MACHADO, R. A., OLIVEIRA, A. G., LOIS-GONZÁLEZ, R. C. Urban ecological infrastructure: The importance of vegetation cover in the control of floods and landslides in Salvador/Bahia, Brazil. Land use policy, v. 89, p. 104180, 2019.
MENDES, R. M., DE ANDRADE, M. R. M., TOMASELLA, J., DE MORAES, M. A. E., SCOFIELD, G. B. Understanding shallow landslides in Campos do Jordão municipality–Brazil: disentangling the anthropic effects from natural causes in the disaster of 2000. Natural hazards and earth system sciences, v. 18, n. 1, p. 15-30, 2018.
MICHEL, G. P., KOBIYAMA, M., GOERL, R. F., ZANANDREA, F., PAUL, L. R., SCHWARZ, H., CARDOZO, G. L. Efeitos da vegetação na modelagem de estabilidade de encostas na bacia hidrográfica do rio Cunha, Santa Catarina. Revista brasileira de geomorfologia. Uberlândia. Vol. 22, n. 4, p. 824-846, 2021.
MONTGOMERY, D. R.; DIETRICH, W. E. A physically based model for the topographic control on shallow landsliding. Water Resources Research, 30, p. 1153-1171, 1994.
MORRISEY, M.M., WIECZORECK, G.F., MORGAN, B.A. A comparative analysis of hazard models for predicting debris flows in Madison County, Virginia. US Geological Survey, 2001.
OLIVEIRA, N. M. G. A.; CARVALHO, J. A. R.; SANTANA, P. H. Caracterização geomorfológica e avaliação ambiental da fragilidade das vertentes no bairro de Tabatinga, município de Camaragibe-PE. Revista do Departamento de Geografia, v. 19, p. 92-103, 2006.
O'Loughlin, E. M. Prediction of surface saturation zones in natural catchments by topographic analysis. Water Resources Research, v. 22, n. 5, p. 794-804, 1986.
PACK, R.T., TARBOTON, D.G., GOODWIN, C.N. Assessing Terrain stability in a GIS using SINMAP. Proc. 15th annual conference GIS. British Columbia, Vancouver, pp. 56-68, 2001.
PERNAMBUCO. Pernambuco Tridimensional. Secretaria de Desenvolvimento Econômico. 2016.
PRADHAM, A.M.S., KIM, Y.T. Evaluation of a combined spatial multi-criteria evaluation model and deterministic model for landslide susceptibility mapping. Catena, v. 140, p. 125-139, 2016.
SHOU, K., CHEN, J., 2021. On the rainfall induced deep-seated and shallow landslide hazard in Taiwan. Engineering Geology, v. 288, p. 106156, 2021.
SILVA, M. M. Estudo geológico-geotécnico de uma encosta com problemas de instabilidade no município de Camaragibe–PE. 2007. Tese de Doutorado. Tese de Doutorado. Pós-Graduação em Engenharia Civil. Universidade Federal de Pernambuco, Recife, PE.
SONG, Z., LI, X., LIZÁRRAGA, J. J., ZHAO, L., BUSCARNERA, G. Shallow landslide triggering in unsaturated vegetated slopes: Efficient computation of susceptibility maps. Computers & Geosciences, 154, p. 104826, 2021.
TEIXEIRA, M.; BATEIRA, C.; MARQUES, F.; VIEIRA, B. Physically based shallow translational landslide susceptibility analysis in Tibo catchment, NW of Portugal. Landslides, v. 12, n. 3, p. 455-468, 2015.
TORRES, F. S. M.; PFALTZGRAFF, P. A. S. Geodiversidade do Estado de Pernambuco. Recife: CPRM. 242 p, 2014.
VAN WESTEN, C. J. Geo-information tools for landslide risk assessment: an overview of recent developments. Landslides: evaluation and stabilization, v. 1, p. 39-56, 2004.
WU, W., SIDLE R. C. A distributed slope stability model for steep forested basins. Water Resources Research, 31, p. 2097-2110, 1995.
XAVIER, J. P. S.; LISTO, F. L. R.; NERY, T. D. Landslides in the state of Pernambuco. Mercator, 21, p. 1-16, 2022.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
a) Autores mantêm os direitos autorais e concedem à REVISTA DE GEOGRAFIA da Universidade Federal de Pernambuco o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional. CC BY - . Esta licença permite que os reutilizadores distribuam, remixem, adaptem e criem a partir do material em qualquer meio ou formato, desde que a atribuição seja dada ao criador. A licença permite o uso comercial.
b) Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
c) Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.
d) Os conteúdos da REVISTA DE GEOGRAFIA estão licenciados com uma Licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional. CC BY - . Esta licença permite que os reutilizadores distribuam, remixem, adaptem e criem a partir do material em qualquer meio ou formato, desde que a atribuição seja dada ao criador. A licença permite o uso comercial.
No caso de material com direitos autorais a ser reproduzido no manuscrito, a atribuição integral deve ser informada no texto; um documento comprobatório de autorização deve ser enviado para a Comissão Editorial como documento suplementar. É da responsabilidade dos autores, não da REVISTA DE GEOGRAFIA ou dos editores ou revisores, informar, no artigo, a autoria de textos, dados, figuras, imagens e/ou mapas publicados anteriormente em outro lugar.