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Tipo: Tese
Título: Estudo da dinâmica de fendas no solo: abordagem morfológica e modelos de representações de aprendizagem
Título em inglês: Study of soil crack dynamics: morphological approach and learning representation models
Autor(es): Ribeiro Filho, Jacques Carvalho
Orientador: Andrade, Eunice Maia de
Coorientador: Guerreiro, Maria João Simas
Palavras-chave: Vertissolo;Expansão e contração;Rede neural artificial;Região semiárida;Umedecimento e secagem
Data do documento: 2022
Citação: RIBEIRO FILHO, Jacques Carvalho. Estudo da dinâmica de fendas no solo: abordagem morfológica e modelos de representações de aprendizagem. 2022. 78 f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022.
Resumo: A dinâmica não linear das fendas em solos expansivos torna sua tipificação um desafio, principalmente em condições de campo. Para preencher esta lacuna, o presente estudo fundamentou-se nos seguintes objetivos: (i) quantificar e analisar o processo de fendilhamentos em solo expansivo em região semiárida sob condições de campo durante a estação seca e chuvosa; (ii) quantificar o grau de desenvolvimento de fendas no solo com diferentes granulometrias e diferentes coberturas vegetais em uma bacia hidrográfica; (iii) estimar as características morfométricas de fendas: área, profundidade e volume e (iv) avaliar a predição de fendas a partir de dados ambientais. Inicialmente, monitorou-se o efeito da vegetação na formação de fendas no solo em parcelas de 1m² com e sem vegetação. Posteriormente, em seis parcelas sem cobertura vegetal, monitorou-se durante o período de julho de 2019 a junho de 2020, em uma bacia hidrográfica de 2.8 ha, as características morfométricas das fendas do solo (área, profundidade e volume) e os fatores ambientais (umidade do solo, pluviosidade, evapotranspiração potencial e balanço hídrico). A precipitação apresentou distribuição unimodal de dezembro a maio, após cinco meses sem precipitação. A vegetação apresentou influência nas conexões entre fendas quando comparado com o solo sem cobertura. As fendas no solo selaram superficialmente primeiro nas parcelas com predominância de areia ante duas condições: (a) umidade do solo era igual ou superior a 24%; (b) uma precipitação anual acumulada de 109 mm. Já as parcelas com maior teor de partículas finas (argila e silte) tiveram as fendas seladas nas seguintes condições: (a) umidade do solo igual ou superior a 31%; (b) precipitação acumulada na estação chuvosa acima de 222 mm. Após seladas, as fendas no solo ressurgem, para diferentes texturas no solo após uma redução de 4% na umidade do solo. As parcelas com solos de maior índice de plasticidade desenvolveram mais fendas com maior profundidade e volume. Os fatores ambientais (umidade do solo e evapotranspiração potencial acumulada de 1 a 10 dias) que apresentam alta correlação com as características morfométricas das fendas no solo, apresentaram bom desempenho na modelagem das características morfométricas de fendas no solo para as parcelas acima de 30% de argila após passarem por treinamento e aplicados em rede neurais. A maior dispersão dos valores modelados sobre o previsto para todas as características morfométricas foi em solos com teor de areia superior a 40%.
Abstract: The non-linear dynamics of crack in expansive soils makes their typification a challenge, especially in field conditions. To fill this gap, the present study was based on the following objectives: (i) quantify and analyze the cracking process in expansive soil in a semi-arid region under field conditions during the dry and rainy season; (ii) quantify the degree of development of cracks in the soil with different granulometries and different vegetation cover in a hydrographic basin; (iii) estimate the morphometric characteristics of cracks: area, depth and volume and (iv) evaluate the prediction of cracks from environmental data. Initially, the effect of vegetation on the formation of cracks in the soil was monitored in 1m² plots with and without vegetation. Subsequently, in six plots without vegetation cover, the morphometric characteristics of soil cracks (area, depth and volume) and environmental factors were monitored during the period from July 2019 to June 2020, in a watershed of 2.8 ha. (soil moisture, rainfall, potential evapotranspiration and water balance). Precipitation presented a unimodal distribution from December to May, after five months without precipitation. The vegetation showed influence on the connections between cracks when compared to the bare soil. Soil cracks sealed superficially first in plots with predominance of sand under two conditions: (a) soil moisture was equal to or greater than 24%; (b) an accumulated annual precipitation of 109 mm. The plots with the highest content of fine particles (clay and silt) had the cracks sealed under the following conditions: (a) soil moisture equal to or greater than 31%; (b) accumulated precipitation in the wet season above 222 mm. Once sealed, the cracks in the soil resurface, for different soil textures after a 4% reduction in soil moisture. Plots with soils with a higher plasticity index developed more cracks with greater depth and volume. The environmental factors (soil moisture and accumulated potential evapotranspiration from 1 to 10 days) that present high correlation with the morphometric characteristics of the cracks in the soil, showed good performance in modeling the morphometric characteristics of cracks in the soil for the plots above 30% of clay after undergoing training and applied in neural networks. The greatest dispersion of modeled values over predicted values for all morphometric characteristics was found in soils with sand content greater than 40%.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/71688
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