Assessing the Impact of Land Use, Soil, and Slope on Sediment Production Rates Using Hydrosedimentological Modeling and Artificial Neural Networks

Authors

DOI:

https://doi.org/10.24021/raac.v23i1.8492

Keywords:

Sensitivity of soil slope and land use, sediment production rate, modeling with SWAT

Abstract

Understanding the impacts of land use, soil type, and slope on sediment production is vital for water resource management and environmental conservation. This study uses hydrosedimentological modeling and Artificial Neural Networks (ANNs) to evaluate these relationships. The SWAT model was employed to simulate sediment production rates in Brazilian basins, considering hydrological, climatic, and topographic variables. ANN techniques were integrated to analyze the importance of land use, soil type, and slope. The results show that agriculture had the greatest impact on sedimentation rates (36.32%), followed by pastures (29.73%), non-vegetated areas (21.61%), and natural vegetation (12.34%). Soil types such as Neosol and Gleysol were the most influential (23.56% and 22.88%), while Latosol and Nitosol had the least impact (9.15% and 11.15%). Higher slopes (>45%) had a greater influence (29.32%) on sediment production. The model performance was evaluated by Kling-Gupta efficiency (KGE), percentage bias (PBIAS) and Pearson correlation coefficient (r), indicating satisfactory accuracy. The findings highlight the relevance of land use, soil and slope in sediment dynamics, providing support for sediment management and environmental conservation strategies.

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Author Biographies

Marcelo Antônio Nero, universidade federal de minas gerais

Atualmente é Prof. Adjunto C, Nível 04, do Departamento de Cartografia da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), credenciado no Programa de Pós-Graduação em Análise e Modelagem de Sistemas Ambientais (linha de pesquisa de qualidade temática e orientação de mestrados e doutorado), orientador de alunos de iniciação científica, pesquisador/consultor do Laboratório de Geotecnologias (GEOTEC/IGC/UFMG), co-orientador de aluno de mestrado do PPG em Ambiente Construído e Patrimônio Sustentável da UFMG. Além disso, é atualmente revisor de mais de 30 (trinta) periódicos científicos nacionais e internacionais. Realizou pós-doutorado na Universidade de Jaén (Espanha), sob orientação do Prof. Dr. Francisco Javier Ariza López, entre novembro e dezembro de 2021, na área de controle de qualidade de MDTs. Foi Prof. Formador I do Programa de pós-graduação latu sensu de Gestão de Instituições Federais de Educação Superior, subárea de Tecnologias, Universidade Aberta do Brasil (UAB), desde julho de 2019-2020. Adicionalmente, co-orientador de aluno de doutorado no programa de de Pós-Graduação em Engenharia Civil/Informações Espaciais da Universidade Federal de Viçosa (UFV) desde 2017. Foi Prof. Adjunto II do Departamento de Engenharia Cartográfica da Universidade Federal do Pernambuco (UFPE), professor orientador de alunos de iniciação científica e do Programa de Pós Graduação em Ciências Geodésicas e Tecnologia da GeoInformação, coordenador e colaborador de projetos de extensão nessa mesma instituição (2010-2014). Engenheiro Cartógrafo formado pela Faculdade de Ciências e Tecnologia-Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" - FCT-UNESP (1994), mestre em Engenharia pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo - EPUSP (2000), doutorado sanduíche em engenharia pela EPUSP e com estágio na Universidad de Jáen - Espanha (2005), pós- doutorado concluído em março de 2006 pela EPUSP. Pesquisador Nivel V pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - FAPESP (2006/2007). Foi Diretor Técnico/Comercial na empresa DVP Brasil Geomática e Ambiental Ltda (São Carlos-SP, 2007-2009), Diretor Administrativo da Associação Brasileira dos Engenheiros Cartógrafos - Regional São Paulo - ABEC-SP (2006-2009), Diretor Secretário do Departamento de Agrimensura do Instituto de Engenharia (2006-2009), membro líder da comissão da UFMG para a Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT da norma de convenções cartográficas nas escalas 1: 10.000 a 1:1.000 e revisão das normas NBR 13133 e 14.166, pesquisador colaborador no Grupo de Estudos de Controle de Qualidade do Departamento de Transportes da EPUSP. Experiência como Prof. Adjunto nas disciplinas de Cartografia e Transportes (2005) aplicadas na graduação em Turismo pela Universidade Metodista de Piracicaba - UNIMEP e como professor de pós-graduação latu-sensu no SENAC-SP, UNIAMERICA (Foz do Iguacu-PR), FAEMA (Ariquemes-RO) e Faculdade Católica de Uberlândia (Uberlândia-MG). Experiência profissional em Cartografia (básica e aplicada), Geoprocessamento, GNSS, SIG, Geomarketing, pesquisa científica, consultoria e afins.

Diego Rodrigues Macedo, universidade federal de minas gerais

Bacharel em Geografia pela Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG (2005), Especialista em Geoprocessamento e Estatística (UFMG, 2006 e 2020), Mestre em Geografia - Análise Ambiental (UFMG, 2009) e Doutor em Ecologia - Conservação e Manejo da Vida Silvestre (UFMG, 2013). Desde 2016 é Professor Adjunto do Departamento de Geografia e dos Programas de Pós-Graduação em 'Geografia' e 'Análise e Modelagem de Sistemas Ambientais' do Instituto de Geociências da UFMG. Coordenador do Laboratório de Geomorfologia e Recursos Hídricos. Tem experiência na área de Geografia Física, Recursos Hídricos, Ecologia da Paisagem, Geoecologia, Biomonitoramento, Sistemas Informativos Geográficos, Estatística Espacial e Planejamento Territorial. Bolsista de Produtividade CNPq - Geografia Física

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2026-09-27

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Vol. 23 No. 1 (2026): Temática Livre

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