COBRAE 2017_Souza et al (Método para Avaliação de Suscetibilidade a Movimentos de Massa)

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VII Conferencia Brasileira sobre Estabilidade de Encostas 
COBRAE 2017 - 2 a 4 Novembro 
Florianópolis, Santa Catarina, Brasil 
© ABMS, 2017 
 
COBRAE 2017, Florianópolis/SC, Brasil. 
 
Método para Avaliação de Suscetibilidade a Movimentos de 
Massa 
 
Lucas do Vale Souza 
UFJF, Juiz de Fora, Brasil, lucasdovalesouza@hotmail.com 
 
Rafael Cerqueira Silva 
ENGGEOTECH, Juiz de Fora, Brasil, rafael@enggeotech.com.br 
 
Douglas Pereira da Costa 
ENGGEOTECH, Juiz de Fora, Brasil, douglas.costa@engenharia.ufjf.br 
 
José Geraldo de Souza Júnior 
ENGGEOTECH, Juiz de Fora, Brasil, jose@enggeotech.com.br 
 
RESUMO: Propõe-se uma metodologia simplificada para elaboração de análise de suscetibilidade a 
movimentos de massa. Para tanto, foi utilizada uma bacia hidrográfica situada no perímetro urbano 
de Juiz de Fora/MG como exemplo de aplicação do método. Através do uso de geoprocessamento 
foram sobrepostos mapas de declividade, uso e ocupação da terra e geológico-geotécnico, para 
obtenção do mapa de suscetibilidade. O mapa topográfico na escala 1:5.000, construído a partir do 
mapeamento digital do município, serviu de referência para confecção do mapa de declividade. As 
imagens aéreas também auxiliaram na elaboração do mapa de uso e ocupação da terra. A 
elaboração do mapa geológico-geotécnico foi fundamentada na compreensão dos mecanismos de 
ruptura que podem se desenvolver nas encostas e taludes. Visto que a maioria das superfícies de 
ruptura se concentra em profundidades inferiores a 10 m em relação ao terreno, o mapeamento se 
limitou às camadas mais superficiais das encostas. Visando a avaliação da eficácia da metodologia, 
foram comparados os resultados do mapeamento com as condições de campo. O mapa de 
suscetibilidade foi calibrado através de comparações com o cadastro de deslizamentos pretéritos 
ocorridos no local. A simplificação do método permitiu a identificação das áreas com maior 
suscetibilidade a movimentos de massa, com baixo investimento de tempo e dinheiro. Os resultados 
permitem direcionar os esforços em análises mais aprofundadas dos locais em que o mapeamento 
indicou maior probabilidade de deslizamento. 
 
PALAVRAS-CHAVE: Mapeamento, Suscetibilidade, Movimentos de Massa, Geoprocessamento. 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
O Brasil, devido às condições climáticas e 
geomorfológicas, apresentando chuvas de verão 
intensas e com grandes maciços montanhosos, é 
muito suscetível aos movimentos de massa. 
Juntamente com a elevada frequência desses 
movimentos, decorrente das condições naturais, 
um grande número de acidentes relacionados à 
atuação antrópica nas vertentes das encostas 
também é observado. 
 Conforme mostra Guidicini e Nieble (1984), 
existem inúmeros agentes relacionados aos 
movimentos de massa, podendo-se distinguir 
entre agentes predisponentes e efetivos. Os 
agentes predisponentes se referem ao conjunto 
de condições geológicas, geométricas e 
ambientais em que o movimento de massa 
ocorre. Trata-se de um conjunto de 
características intrínsecas, função apenas de 
condições naturais, tais como: tipo de 
vegetação, características morfológicas e 
geológicas, clima e regime de águas 
subterrâneas. Os agentes efetivos, por sua vez 
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se referem ao conjunto de elementos 
diretamente responsável pelo desencadeamento 
do movimento de massa. Os agentes efetivos 
podem ser ainda subdivididos em preparatórios 
e imediatos, em função de sua forma de 
participação. Os agentes efetivos preparatórios 
abrangem, dentre outros, a pluviosidade, erosão 
pela água ou vento, variação de temperatura, 
ação de fontes e mananciais, oscilação do lençol 
freático e ação humana. Quanto aos agentes 
efetivos imediatos destacam-se a chuva intensa, 
erosão, vento e ação do homem. 
 A urbanização impacta o meio ambiente, 
através da modificação de uma ou mais das 
características naturais de um dado espaço. A 
suscetibilidade a movimentos de massa é 
potencializada quando a ocupação urbana é 
realizada sem um planejamento adequado. 
 De acordo com a definição apresentada por 
Fell et al. (2008), a análise de suscetibilidade a 
deslizamento consiste na avaliação quantitativa 
ou qualitativa da classificação, volume (ou área) 
e distribuição espacial de deslizamentos que 
existem ou podem ocorrer em uma área. 
Estudos relacionados a mapeamentos de 
suscetibilidade a movimentos de massa dispõe 
do suporte operacional de técnicas de captação 
de dados (sensoriamento remoto) e Sistemas de 
Informações Geográficas (SIG). A metodologia 
do SIG traz embutida a utilização de um 
conjunto de cartas temáticas, através das quais 
os planos de informação são entrecruzados e 
combinados, resultando no zoneamento de 
suscetibilidade a movimentos de massa. Mapas 
desse tipo servem de subsídio ao planejamento 
do uso da terra de ambientes urbanos e rurais. 
 Visando a proposição de uma metodologia 
simplificada para elaboração de mapas de 
suscetibilidade a movimentos de massa, o 
presente estudo apresenta as atividades 
relacionadas ao mapeamento de uma bacia 
hidrográfica situada no perímetro urbano de 
Juiz de Fora/MG, realizado através de 
geoprocessamento. 
 
 
2 ÁREA DE ESTUDO 
 
A bacia hidrográfica do córrego do Marilândia 
(BHCM) encontra-se na região oeste do 
município de Juiz de Fora, sendo uma das sub-
bacias que deságua a jusante da represa do São 
Pedro, uma das que abastece a cidade de Juiz de 
Fora/MG. O relevo da BHCM, apresenta uma 
altimetria de 850 metros a 1004 metros, 
apresentando uma topografia suave, com 
morros côncavos e convexos. A Figura 1 
apresenta a topografia da bacia. 
 
 
Figura 1. Relevo da Bacia Hidrográfica do Córrego do 
Marilândia (IBGE, 1979). 
 
A partir dos dados da Estação Convencional 
Pluviométrica de Juiz de Fora (ECP/JF), 
calculadas por meio das médias anuais de 1975 
a 2010, tem-se como média de precipitação o 
valor de 1.576,5 mm. Janeiro é o mês de maior 
pluviosidade, com média mensal de 300,7 mm, 
enquanto as menores médias ocorrem em 
agosto, com valor da ordem de 15,4 mm. A 
sazonalidade pluviométrica e térmica vem ser 
uma das características mais marcantes do 
clima de Juiz de Fora (Britto e Ferreira, 2013). 
A região onde se localiza a BHCM está 
numa expansão populacional acelerada, se 
comparada às demais regiões da cidade. A 
Figura 2 apresenta o uso e ocupação da terra na 
bacia. Observa-se maior concentração na 
vertente direita, já na esquerda, tem-se uma 
área menos ocupada, devido a maior 
declividade das encostas. A expansão desta 
região é motivada, principalmente, por: (i) 
topografia relativamente plana, mesmo 
apresentando cota mais elevada em relação ao 
centro da cidade (675 metros); (ii) proximidade 
a centros comerciais; (iii) fácil acesso ao centro 
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da cidade e a importantes vias, como a rodovia 
BR-040; e (iv) espaço territorial com bastante 
área livre para loteamentos. Atualmente estão 
sendo executados 3 empreendimentos de 
impacto, composto por conjuntos residenciais 
com quase mil unidades de moradia em cada. 
 
 
Figura 2. Imagem aérea da BHCM. 
 
 
3 METODOLOGIA 
 
O trabalho foi realizado em etapas. A primeira 
etapa consistiu na busca e aquisição de dados 
para a elaboração dos mapas bases (declividade, 
uso e ocupação da terra e geológico-
geotécnico). Foram utilizados dados do IBGE, 
Defesa Civil de Juiz de Fora, imagens do 
Google Earth e mapa com curvas de nível 
equidistantes de 1 m junto com as imagens de 
satélite de propriedade da prefeitura de Juiz de 
Fora. Na segunda etapa, foram confeccionados 
os mapas temáticos. Com base em inspeções de 
campo elaborou-se o mapa geológico-
geotécnico. O mapa de declividade foi 
produzido a partir do mapa topográfico. O mapa 
de uso e ocupação da terra foi confeccionado a 
partir das imagens aéreas. Após montagemda 
base de dados (mapas de declividade, uso 
ocupação da terra e geológico-geotécnico) 
foram feitas as análises com uso de SIG, para 
obter o mapa de suscetibilidade a movimentos 
de massa. Durante as análises foram necessárias 
idas e vindas a campo para fins de calibração 
das respostas encontradas nas análises, até que 
houvesse consistência com o histórico de 
deslizamentos corridos na bacia. Tal calibração 
constituiu a etapa final do trabalho. 
Para o geoprocessamento, foram utilizados 
os softwares ArcMap 10.2. A organização do 
banco de dados foi realizada através do 
ArcCatalog 10.2. A projeção utilizada em todos 
os arquivos gerados foi Universal Transversa de 
Mercator (UTM), fuso 23 Sul, datum horizontal 
SIRGAS 2000. 
 
3.1. Mapa Topográfico 
 
O Mapa Topográfico (Figura 3), de propriedade 
da Prefeitura de Juiz de Fora, foi elaborado a 
partir do Modelo Digital de Elevação (MDE) 
obtido através de levantamento a laser. Os 
dados foram adquiridos junto ao NAGEA/UFJF 
(Núcleo de Análise Geo-Ambiental). O mapa 
apresenta curvas de nível equidistantes de 1 m. 
 
 
Figura 3. Mapa topográfico sobre imagem de satélite da 
BHCM (PJF, 2011). 
 
3.2. Mapa de Declividades 
 
No mapa de declividade (Figura 4) foram 
utilizadas classes de inclinação em graus, a fim 
de permitir uma comparação direta com o 
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ângulo de atrito dos materiais constituintes das 
encostas. As áreas com declividade inferior a 
10° foram assumidas como sendo favoráveis a 
deposição e, de modo geral, estáveis. Porém, 
quando associadas a depósitos coluviais, estas 
áreas de baixa declividade foram consideradas 
suscetíveis ao movimento lento de rastejo, 
como sugerido por Lacerda (1997). Este autor, 
assim como Lacerda e Avelar (2004) indicam 
certa criticidade das encostas em torno de 17° 
de declividade, particularmente associada com a 
superfície convexa das encostas. 
 A literatura dispõe de diferentes propostas de 
divisões de classes de declividade. Coelho 
Netto et al. (2013), na elaboração de mapas de 
declividade para a construção do mapa de 
suscetibilidade, levando em conta os tipos de 
deslizamentos considerados, definiram quatro 
classes (0° - 10°, 10° - 20°, 20° - 35°, e > 35°). 
Ehrlich et al. (2015), por sua vez, utilizaram a 
divisão das classes com mais intervalos (0° - 
10°, 10° - 20°, 20° - 27°, 27° - 33°, 33° - 40°, 
40° - 50°, 50° - 65°, 65° - 75°, e > 75°). O 
presente estudo baseou-se na divisão de classes 
proposta por Ehrlich et al. (2015). 
 
 
 
Figura 4. Mapa de declividade da BHCM (Souza, 2017). 
3.3. Mapa de Uso e Ocupação da Terra 
 
O mapa de uso e ocupação da terra (Figura 5) 
foi elaborado a partir de vetorização das 
imagens aéreas de propriedade da Prefeitura de 
Juiz de Fora. Os dados foram adquiridos junto 
ao NAGEA/UFJF. Para o mapa de uso e 
ocupação da terra, foram definidas 5 classes: 
Mata, Área Urbanizada, Corpo d’Água, Solo 
Exposto e Vegetação Rasteira. 
 
 
 
Figura 5. Mapa de uso e ocupação do solo da BHCM 
(Souza, 2017). 
 
3.4. Mapa Geológico-Geotécnico 
 
A elaboração do mapa geológico-geotécnico 
(Figura 7) foi fundamentada na compreensão 
dos mecanismos de ruptura que podem se 
desenvolver nos taludes e encostas. Visto que a 
maioria das superfícies de ruptura ocorrem em 
profundidades inferiores a 10 m em relação à 
superfície do terreno, o mapeamento se limitou 
às camadas mais superficiais das encostas. 
O mapa geológico-geotécnico foi realizado 
Legenda:
0º - 10º
10º - 20º
20º - 27º
27º - 33º
33º - 40º
40º - 50º
50º - 65º
65º - 75º
>75
Legenda:
 Vegetação Rasteira
 Área Urbanizada
Corpo D'Água
Mata
Solo Exposto
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através da identificação morfológica dos 
maciços, dos tipos de materiais (solo e rocha) e 
da presença de outros agentes predisponentes 
que possam favorecer a instabilidade de 
encostas ou taludes. Com posse dos mapas 
topográficos e imagens aéreas foram realizadas 
idas à campo ao longo da área da BHCM. Em 
alguns locais, a caracterização do perfil do solo 
foi facilitada por escavações e erosões 
existentes, revelando o perfil de intemperismo, 
conforme ilustra a Figura 6. 
 
 
Figura 6. Perfil de solo de escavação e erosão na BHCM. 
 
A análise da morfologia das encostas vistas 
em campo associada ao mapa topográfico 
revela as características dos materiais em 
relação a seu processo de formação. A 
morfologia tem muito a nos dizer, sendo esse 
um dos recursos mais utilizados. Curvas de 
nível espaçadas seguidas de curvas muito 
próximas umas das outras indicam a presença 
de colúvio e escarpa composta por solo residual 
jovem e material rochoso. 
Locais próximos a cursos d’água, 
predominantemente planos e com pouca 
variação de nível, sugerem a existência de 
depósitos aluvionares, por vezes intercalados a 
colúvios. Surgências d’água encontradas em 
pontos dentro da BHCM foram indicativos 
importantes da presença de lençol freático mais 
próximo da superfície, condição desfavorável à 
estabilidade de taludes e encostas. 
As avaliações de campo e escritório 
resultaram em 9 classes geológico-geotécnicas: 
Aterro, Topo - Solo Residual Maduro Argilo-
Siltoso, Planície Colúvio-Aluvionar, Solo 
Residual Silto-Argiloso, Terraços Fluviais, Solo 
Jovem com Afloramento de Rocha, 
Afloramento de Rocha, Afloramento de Rocha 
pouco fraturada com Surgência de Água e 
Rampa Coluvial. 
 
 
 
 
 
Figura 7. Mapa geológico-geotécnico da BHCM (Silva e 
Souza, 2017). 
 
3.5. Deslizamentos Pretéritos 
 
A preparação de um mapa de suscetibilidade a 
movimentos de massa é normalmente baseada 
em duas premissas: (i) que o passado é um guia 
para o futuro, de modo que existe a 
probabilidade de ocorrer escorregamentos no 
futuro em áreas que passaram por 
escorregamentos no passado; e (ii) em áreas 
com topografia, geologia ou geomorfologia 
similares a áreas onde ocorreram 
escorregamentos no passado também existe a 
probabilidade de ocorrerem escorregamentos no 
futuro. Estas premissas são frequentemente 
generalizáveis, mas certamente existem 
exceções. 
 Foram levantados os deslizamentos 
ocorridos na área da BHCM. Com base nesse 
levantamento, foi elaborado um cadastro de 
deslizamentos pretéritos. Esse cadastro auxiliou 
Legenda:
Afloramento de Rocha
Afloramento de Rocha com Surgência de Água
Aterro
Planície Colúvio-Aluvíonar
Rampa Coluvial
Solo Jovem com Afloramento de Rocha
Solo Residual Jovem Silte-Argiloso
Terraços Fluviais
Topo - Solo Redidual Maduro argilo-siltoso
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na calibração do mapa de suscetibilidade, 
conforme discutido no Item 3.6. 
 
3.6. Mapa de Suscetibilidade a Movimentos de 
Massa 
 
A elaboração das análises de suscetibilidade 
utilizou o método de álgebra de mapas 
(Equação 1), que sobrepõe o conjunto de mapas 
utilizando a função weighted sum da ferramenta 
ArcGIS 10.2. A suscetibilidade em um ponto é 
calculada através da soma ponderada das notas 
em cada um dos mapas (uso e ocupação da 
terra, declividade e geológico-geotécnico). A 
Figura 7 apresenta o mapa de suscetibilidade. 
 
S = (D x %𝐷) + (GG x %𝐺𝐺) + (UO x %𝑈𝑂) (1) 
 
 Onde S é suscetibilidade, D é declividade, 
GG é o geológico-geotécnico, UO é uso e 
ocupação da terra e %n é o peso de cada mapa. 
 
 
 
Figura 8. Mapa de Suscetibilidade a Movimentos de 
Massa da BHCM (Souza, 2017). 
 
 As atividades de calibração foram essenciais 
para a definição das notas adotadas para cada 
unidade mapeada por tema e dos pesos de cada 
mapa. O resultado final do mapeamento de 
suscetibilidade dependeu das verificações dos 
resultados das análises através de inspeções de 
campo norteadas pelos Mapas Preliminares de 
Suscetibilidade (atividades de calibração). À 
medida que os ajustes eram realizados, os 
mapas sofriamalterações e os resultados eram 
novamente avaliados até se obter uma resposta 
mais consistente com as observações de campo 
e o históricos de deslizamentos. 
 Com os mapas de suscetibilidade em mãos, 
foram feitas inspecões in loco as áreas 
classificadas com potencial de movimentação 
de massa nos mapas e aquelas que se espera 
uma movimentação de massa e não foram 
acusadas nas análises. Essa tarefa foi necessária 
para conferir os resultados gerados visando a 
calibração das notas ou pesos dos mapas e 
unidades. Nessa fase utilizaram-se os mapas de 
suscetibilidade em planta com as curvas de 
nível (Figura 3) e sobre o modelo 3D do terreno 
(Figura 9). Esses elementos auxiliaram as 
análises, principalmente as inspeções in loco. O 
refinamento das análises acontecia à medida 
que a resposta ia se aproximando do esperado. 
 
 
Figura 9. Exemplo de imagem tridimensional utilizada 
para as atividades de calibração. 
 
Após definir as notas das classes dos mapas, 
definiram-se os pesos de cada mapa para 
elaborar a modelagem da suscetibilidade a 
movimento de massa com uso do SIG. As 
análises indicaram que os mapas de declividade 
e geológico-geotécnico são os que mais 
influenciam nos resultados. A Equação 2 
apresenta o modelo matemático obtido. 
 
S = (D x 40,0%) + (GG x 37,5%) + (UO x 22,5%) (2) 
Legenda:
0 - 10 %
10- 20 %
20 - 30 %
30 - 40 %
40 - 50 %
50 - 60 %
60 - 70 %
70 - 80 %
80 - 90 %
90 - 100 %
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4 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
Foi proposta uma metodologia simplificada 
para elaboração de mapa de suscetibilidade a 
movimentos de massa. Para tanto, foi utilizada 
uma bacia hidrográfica como exemplo de 
aplicação do método. A validação do método 
consistiu em análises comparativas dos 
resultados de suscetibilidade com as reais 
condições de campo. 
 O método utilizado para elaboração do mapa 
de suscetibilidade se mostrou eficaz, visto o 
resultado obtido, frente a simplificação do 
método. O levantamento de deslizamentos 
pretéritos foi importante para a verificação da 
consistência do resultado das análises. Ao final, 
os locais em que ocorreram rupturas indicaram 
maior suscetibilidade. Pode-se considerar que 
áreas com maior suscetibilidade, mas onde não 
ocorreram deslizamentos, são aquelas que 
merecem análises mais aprofundadas para 
avaliar sua real condição. 
 Visto que os mapas geológico-geotécnico e 
de declividade têm maior peso, deve-se dar 
maior atenção a estes. Diferenças na elaboração 
do mapa de declividade são função apenas da 
escala do mapa topográfico. Por outro lado, o 
mapa geológico-geotécnico exige inspeções de 
campo por profissionais experientes em 
geomorfologia de encostas. 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
Britto, M.C., Ferreira, C.C.M. (2013). Análise dos 
homicídios ocorridos em Juiz de Fora entre os anos 
de 1980 a 2012 e sua relação com as condições 
climáticas. Revista Brasileira de Climatologia, 
Curitiba, v. 13, n. 9, p.214-235. 
Coelho Netto, A.L., Avelar, A.S., Sato, A.M.; Fernandes, 
M.C., Oliveira, R.R.; Costa, R.V.C.; Barbosa, L.S.; 
Lima, P.H.M.; Lacerda, W.A. (2013). Metodologia 
para elaboração de cartas de suscetibilidade e risco a 
movimentos de massa (escala 1:5.000): aplicação na 
área central de Angra dos Reis (RJ). VI COBRAE, 
Angra dos Reis, p. 203-210. 
Ehrlich, M., Silva, R.C., Uzeda, L.A.P.G., Marchesini, 
R.B. (2015). Sistema de Gerência Geológico-
Geotécnico de Encostas e Taludes da Rodovia BR-
116/RJ Fase 2. Revista ANTT, v. 7, p.1-17. 
Fell, R., Corominas, J., Bonnard, C., Cascini, L. Leroi, 
E., Savage W. (2008). Guidelines for landslides 
susceptibility, hazard and risk zoning for land use 
planning. Engineering Geology, 102: 83-84 pp. 
Guidicini, G., Nieble, C.M. (1984). Estabilidade de 
taludes naturais e de escavação. Editora Edgard 
Blücher, 2ª Ed. São Paulo, 194 p. 
IBGE (1979). Carta Geográfica da Região Sudeste do 
Brasil, Folha de Matias Barbosa / MG. Instituto 
Brasileiro de Geografia e Estatística. 
Lacerda, W.A. (1997). Stability of Natural Slopes along 
the Tropical Coast of Brazil, Symposium on Recent 
Developments in Soil and Pavement Mechanics, 
COPPE-UFRJ, Rio de Janeiro, p. 17-40. 
Lacerda, W.A., Avelar, A.S. (2004). Flume tests on sand 
subjected to seepage with the influence of hidden 
barriers. Proc. of the International Workshop on 
Occurrences and Mechanisms of Flows in Natural 
Slopes and Earthfill, Sorrento, Italy, v.1: 136-144. 
Silva, R.C., Souza, L.V. (2016). Mapa Geológico-
Geotécnico da Bacia Hidrográfica do Córrego do 
Marilândia. Universidade Federal de Juiz de Fora. 
Souza, L.V. (2017). Mapeamento da probabilidade a 
movimento de massa da bacia hidrográfia do córrego 
marilândia, Trabalho de Conclusão de Curso em 
Bacharel em Geografia da Universidade Federal de 
Juiz de Fora, Juiz de Fora, UFJF. 61p. 
PJF (2011). Relatório Final do Mapeamento Digital do 
Município de Juiz de Fora (AE-809-07-RELFINAL-
001-08). Prefeitura de Juiz de Fora.