Estudo de Vertentes

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MSc. Gustavo Szilagyi
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Vertentes
Conceito geral (VELOSO, 2009): 
vertente como um elemento da superfície terrestre inclinado em relação à horizontal.
Desta maneira uma vertente possui um gradiente, dando uma direção ou orientação no espaço.
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Para o Geomorfólogo, as vertentes são unidades básicas do relevo e são fundamentais para explicar o desenvolvimento das paisagens. Desta maneira descrevem e explicam a sua evolução, baseados no sistema geoambiental sob observação.
A maioria dos projetos da engenharia civil, principalmente a construção de rodovias, está intimamente ligada às vertentes. Na sua construção, o gradiente dos taludes não deve exceder padrões aceitáveis na estabilidade das encostas a fim de que não ocorram deslizamentos ou escorregamentos, para tanto, nos cortes, deve ser diminuído ao máximo o ângulo do talude e evitados aterros.
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As encostas fornecem o poder original para os processos erosivos que moldam as paisagens por permitir que a gravidade, que em geral atua verticalmente, atue com um componente lateral.
O perfil da vertente é a linha traçada sobre o terreno descrevendo sua inclinação. Esta inclinação é expressa por um ângulo ou um gradiente e sua orientação é dada pelos pontos cardeais.
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Vertentes cujo perfil tem um ângulo constante são chamadas retilineares, segmentos ou partes das vertentes também podem ter este tipo de perfil. As vertentes curvas podem ser convexas ou côncavas de acordo com a direção da curvatura e não podem ser descritas por um simples ângulo, mas pelo grau de curvatura do segmento
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Forças que atuam em uma vertente
Força é uma ação que tende a modificar o estado de movimento de um corpo, isto é, se aplicarmos uma força a um objeto em repouso, tenderemos a fazê-lo se movimentar na direção na qual a força foi aplicada;
No entanto, se o corpo já estiver em movimento mudará de velocidade e possivelmente de direção. 
Nem sempre um corpo se movimentará ao aplicarmos uma força, pois somente há uma tendência a isso ocorrer.
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A principal força que atua nas encostas é a gravidade, que é a atração mútua entre dois corpos. Na Terra os corpos tendem a ser atraídos verticalmente para seu centro. A força exercida sobre um objeto em repouso na superfície terrestre é mais ou menos igual ao seu peso. A gravidade pode atuar diretamente no movimento de algumas partículas sedimentares, como um pedaço de rocha que se desprenda de um bloco. Mas a maioria das vezes a gravidade atua em conjunto com outros agentes, principalmente as águas correntes. A gravidade causa o movimento da água pelas encostas, e por sua vez, esta exerce forças nas partículas sedimentares, tendendo a transportá-las.
Um outro conjunto de forças que atuam nas encostas são devidas à contração e expansão dos grãos do solo ou dos minerais das rochas, podemos classificá-las de forças climáticas, a amplitude térmica diária (diferença de temperatura entre noite e dia), essa expansão e contração faz com que os fragmentos de rochas e partículas do solo fluam pelas vertentes. Quando o solo tem presença de água que congela, este movimento é mais intenso.
 As argilas presentes em maior ou menor quantidade em todos os solos, são talvez o fator mais importante nos movimentos de massa ocorridos no Brasil. Ao atingir o limite de liquidez (passam a comportar-se como líquido) fluem pelas encostas.
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Processos morfogenéticos das vertentes
São os responsáveis pela esculturação das formas de relevo. Constituem fenômenos de escala métrica ou decamétrica, e o seu estudo traz informações de ordem teórica (explica) e prática (fornece informações).
As categorias mais importantes na morfogênese do modelado terrestre são:
Meteorização ou intemperismo;
Movimentos do Regolito;
Processo morfogenético pluvial; e
Ação biológica.
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Processos erosivos
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O que é erosão?
Erosão é a destruição do solo e das rochas e seu transporte em geral feito pela água da chuva, pelo vento ou, ainda, pela ação do gelo, quando este atua expandindo o material no qual se infiltra a água congelada. A erosão destrói as estruturas (areias, argilas, óxidos e húmus) que compõem o solo. Estas são transportados para as partes mais baixas dos relevos e em geral vão assorear cursos d'água.
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Para a adoção de práticas de conservação de solos é preciso conhecer bem o processo erosivo como um todo, e para tal é fundamental que se entenda a erosão desde os seus primeiros estágios, os seja, a partir do momento em que as gotas de chuva começam a bater no solo e provocar rupturas de agregados, através da ação do splash, até causar a selagem do solo, dificultando a infiltração, promovendo o escoamento difuso que se concentra, formando ravinas e voçorocas. 
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1. Splash
Também conhecido por erosão por salpicamento, é o estágio mais inicial do processo erosivo, pois prepara as partículas que compõem o solo, para serem transportadas pelo escoamento superficial. Essa preparação se dá tanto pela ruptura dos agregados, quebrando-os em tamanhos menores, como pela própria ação transportadora que o salpicamento provoca nas partículas do solos. Além disso, os agregados vão preenchendo os poros da superfície do solo, provocando a selagem e a conseqüente diminuição da porosidade, o que aumenta o escoamento das águas.
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As areias finas são as partículas mais susceptíveis de serem transportadas pelo efeito Splash, podendo ser lançadas a 1,5 m de distância, enquanto as partículas de 2mm podem ser lançadas a 40 cm, e as de 4 mm a 20 cm de distância.
O impacto da gota faz as partículas saltarem com uma força igual e em todas as direções. Nas vertentes inclinadas, as partículas dirigidas a jusante atingem uma distância maior do que as dirigidas a montante.
Segundo W.D. Ellison (apud Christofoletti, 1980), uma precipitação de 100mm pode movimentar mais de 300 t de solo por hectare.
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2. Energia cinética da Chuva
A energia cinética determina a erosividade, que é a habilidade da chuva em causar erosão. A determinação do potencial erosivo depende principalmente dos parâmetros de erosividade e também das características das gotas de chuva, que variam no tempo e no espaço. É bom ressaltar que o vento pode afetar a erosividade, especialmente se a chuva for atingida por ventos violentos.
Existem uma grande variedade de parâmetros que podem ser utilizados para medir a erosividade das chuvas, dentre eles: o total de precipitação, a intensidade da chuva, o momento e a energia cinética (Ke).
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A energia cinética tem sido utilizada por especialistas em processos erosivos, como o principal parâmetro para medir a erosão, visto ser ela a melhor para predizer a perda de solo.
A energia cinética está relacionada à intensidade da chuva, por que é energia total das gotas existentes em um evento de precipitação que irão gerar um maior ou menor evento erosivo.
Não existe um valor definido de intensidade de chuva capaz de dar início a um processo erosivo, visto as diversas relações que devem ser observadas, como por exemplo o tipo de solo (arenoso, areno-argiloso, argiloso, pedregoso...), cobertura vegetal (herbáceo, arbustivo, arbóreo), declividade, taxa de compactação dos agregados do solo... No entanto, é fato que quanto maior a energia cinética de uma chuva, maior será a probabilidade em causar a ruptura de agregados.
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A energia cinética das gotas de chuva é obtida através da expressão:
Ek = ½m*v²
Onde:
m representa a massa (kg)
v é a velocidade (m.s-¹)
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3. Ruptura de agregados
O teor de matéria orgânica, juntamente com outras propriedades dos solos, afeta diretamente a ruptura dos agregados. Essas propriedades são a textura, a densidade aparente, a porosidade, a estrutura, além de parâmetros relacionados às características das encostas, cobertura vegetal, erosividade da chuva e ao uso e manejo do solo.
Diversos estudos apontam que, na medida em que
diminui o teor de matéria orgânica de um solo, aumenta a instabilidade dos agregados deste solo.
A ruptura de agregados pode ser considerada um dos primeiros fatores no processo de erosão dos solos, pois é a partir dessa ruptura, que outros processos se desencadeiam no topo do solo, no sentido de desestabilizá-los e, conseqüentemente, começar a ocorrer o processo erosivo.
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4. Formação de crostas e selagem dos solos
À medida que os agregados se rompem no topo do solo, vai ocorrendo a formação de crostas, que eventualmente provocarão a selagem dos solos. Esse processo é responsável pela diminuição das taxas de infiltração e, conseqüentemente, aumentam as taxas de escoamento superficial, podendo aumentar a perda de solo.
A formação de crostas no topo do solo é um dos mecanismos mais importantes que antecede o escoamento superficial (runoff).
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O aumento significativo da densidade aparente de um solo, é responsável pelo inicio do processo erosivo, pois diminui a porosidade, dificultando a infiltração de água no solo, permitindo a formação de poças d’água, que se interligam e dão inicio ao processo de escoamento superficial.
O agente principal na formação de crostas é o impacto causado pelas gotas de chuva, que causa a ruptura dos agregados, selando a superfície dos solo.
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Infiltração e formação de poças na superfície do solo
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5.1. Infiltração
A água da chuva que chega ao solo pode ser armazenada em pequenas depressões, ou infiltrar, contribuindo, dessa forma, para aumentar a capacidade de armazenamento de água nos solos. Esse processo vai ser influenciado pelas propriedades do solo, características das chuvas, tipo de cobertura vegetal, uso e manejo do solo, características das encostas e microtopografia da superfície do terreno.
Durante uma tempestade, os espaços existentes entre as partículas de solo preenchem-se de água, e as forças de capilaridade decrescem, de tal forma que as taxas de infiltração decaem, tornando o solo saturado, não conseguindo, a partir de um determinado momento, absorver mais água. Além disso, o decréscimo de absorção de água na superfície se dá também pela formação de crostas, devido à ação do splash. Esses fatores combinados é que provocarão a formação de poças no topo do solo e o início do escoamento superficial.
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5.2. Formação de Poças
A formação de poças na superfície do solo é o estágio que antecede ao escoamento superficial. Mas para que sejam formadas, é preciso que haja condições que promovam a concentração de água nas irregularidades existentes no topo do solo (microtopografia), que podem ter de 1 a 2 mm de profundidade, até alguns centímetros, dependendo do tipo de solo e do tipo de uso dado ao solo.
A taxa de infiltração, que é o índice que mede a velocidade com que a água da chuva se infiltra no solo, possui um papel importante na formação das poças e, conseqüentemente, na geração de runoff, pois uma vez saturado o solo, cessa a infiltração e começam a se formar as poças.
Outros fatores que devem ser levados em consideração quando se estuda a formação de poças são a porosidade e a densidade aparente do topo do solo.
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5.3. Inicio do Escoamento Superficial (Run Off)
A água que se acumula nas depressões do terreno começa a descer pela encosta quando o solo está saturado e as poças não conseguem mais conter essa água. A princípio, o fluxo é difuso, ou seja, um escoamento em lençol, gerando um tipo de erosão chamada de erosão laminar. Nesse estágio do processo erosivo, começa a ocorrer uma pequena incisão no solo, em especial onde o fluxo de água começa a se concentrar, podendo dar inicio à formação de ravinas.
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5.4. Desenvolvimento de fluxo linear
Estagio que sucede o escoamento superficial, é nele que começa a haver uma concentração do fluxo de água. À medida que o fluxo se torna concentrado em canais bem pequenos, em pontos aleatórios da encosta, a profundidade do fluxo aumenta e a velocidade diminui, devido ao aumento da rugosidade, e há uma queda simultânea da energia do fluxo, causada pelo movimento de partículas que são transportadas por esses pequenos canais que estão se formando.
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5.5. Desenvolvimento de Microrravinas (Micro-Rills)
Este é o terceiro estágio da evolução do escoamento superficial no processo de formação de ravinas. A turbulência do fluxo de água localizada nos pequenos canais abertos, encontra o fundo das ravinas que estão se formando, ainda com algumas ondulações ou rugosidades, advindas do processo anterior.
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A formação de ravinas é um processo erosivo crítico, freqüentemente associado a um rápido aumento na concentração de sedimentos transportados pelo runoff. O reconhecimento do desenvolvimento de ravinas é de grande importância prática na conservação dos solos, e a não-distinção entre situações onde as ravinas podem se estabelecer, ou não, contribui para uma menor capacidade de predição da ocorrência de tais processos em alguns modelos, como é o caos da equação Universal de Perda do Solo.
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6. Condições hidráulicas na Formação de Ravinas
Dois aspectos na modelagem da formação de ravinas foram identificadas pelo pesquisador Kirkby (1980). A primeira é que as ravinas se formam como um balanço entre o material removido das inter-ravinas e a erosão que acontece dentro das ravinas. O outro aspecto é que as ravinas vão se formar, assim que for excedido um limite em relação às condições hidráulicas. Esse limite é uma função da resistência do material da área que está prestes a ser ravinada.
Essas condições variam de acordo com as propriedades do solo, com as características das encostas, com o uso e manejo da terra e com o tipo de chuva.
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7. Voçorocas
Escavação ou rasgão do solo ou de rocha decomposta, ocasionado pela erosão do lençol de escoamento superficial. 
As voçorocas podem ainda ser formadas por escoamento subsuperficial.
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Tipos de Erosão
1. Erosão Pluvial:
I- Erosão laminar
II- Erosão em sulcos ou ravinas
III – Erosão por solapamento
2. Erosão Marinha
3. Erosão Eólica
4. Erosão Glacial
5. Erosão Diferencial
6. Erosão Remontante