An Integrated Geostatistical–Machine Learning Framework for Predicting Resurgence and Canaliculi in the Belo Monte Hydropower Dikes Using Borehole Data

Autores

DOI:

https://doi.org/10.20502/rbg.v27i1.2752

Palavras-chave:

segurança de barragens, MVS, krigagem ordinária, predição espacial, canalículo

Resumo

The Belo Monte Hydroelectric Complex, located on the Xingu River in Altamira, Pará, Brazil, includes two power
plants: Pimental, built directly on the riverbed, and Belo Monte, which uses water diverted from an intermediate reservoir. This reservoir is contained by 28 dikes, mostly underlain by migmatite residual soils. During construction and early operation, tubular cavities known as canaliculi and associated resurgence processes were identified downstream of several dikes. However, the spatial controls governing these phenomena remain poorly understood in tropical lateritic environments. This study proposes an integrated geostatistical–machine learning framework for the spatial prediction of resurgence and canaliculi. Ordinary Kriging was applied to model the elevation of the Young Residual Soil (YRS) contact surface using approximately 450 borehole records. The model was subsequently extrapolated to downstream areas lacking direct subsurface data through Support Vector Machine (SVM) regression. A digital terrain model was combined with the modeled YRS contact to identify potential outcrop zones associated with resurgence. Spatial statistical indicators based on minimum-distance metrics were developed to quantify the correspondence between predicted outcrop areas and fieldmapped occurrences. The results show strong spatial agreement between predicted YRS outcrop zones and mapped resurgence and canaliculi points across five representative dikes, with average shortest distance ranging from 4.4 to 50.6 m. Cross-validation indicated satisfactory predictive performance of the YRS digital model, with RMSE values between 4.16 and 9.56 m for kriging and between 3.36 and 10.65 m for SVM. The proposed framework provides a replicable and cost-effective predictive tool for dam safety management, supporting the definition of priority inspection corridors and early detection of anomalous resurgence and canaliculi behavior in tropical dam foundations. 

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Biografia do Autor

Rodrigo de Lima Rodrigues, Itaipu Parquetec, CEASB

Engenheiro Civil (UDC, 2014), mestre em Geotecnia (PUC-Rio, 2017) e especialista em Segurança de Barragens (UFBA, 2019). Colaborador do Ceasb no Itaipu Parquetec, onde atuou como coordenador do projeto de Pesquisa e Desenvolvimento ANEEL financiado pela Norte Energia e executado pelo Itaipu Parquetec.

Debora de Oliveira Fernandes, Itaipu Parquetec, CEASB

Geóloga (UFPR, 2001), mestre em Geotecnia (USP, 2003), pósgraduada em Segurança de Barragens (UFBA, 2015), doutorado em
Geotecnia - em andamento (USP). Colaboradora do Ceasb no Itaipu
Parquetec. Atua na área de geologia, geotecnia e treinamentos.

Adriana Elisabete Limberger, Itaipu Parquetec, CEASB

Engenheira Civil (UTFPR, 2015) e mestre em Engenharia Civil (UNILA, 2022). Colaboradora do Ceasb no Itaipu Parquetec, onde atua com modelagem geológico-geotécnica e simulações numéricas computacionais.

Jiam Pires Frigo, Universidade Federal da Integração Latino Americana (UNILA)

Possui graduação em Engenharia Agrícola pela Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões - Santiago/RS (2009), mestrado em Engenharia Agrícola pela Universidade Estadual do Oeste do Paraná (2012) e doutorado em Engenharia Agrícola - Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental - pela Universidade Estadual do Oeste do Paraná (2014). Atualmente é professor da Universidade Federal da Integração Latino-Americana. Tem experiência na área de Engenharia Agrícola, com ênfase em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental, atuando principalmente nos seguintes temas: ensino em engenharia, água, Reuso de água, resíduos sólidos, Recursos Hídricos, Meio Ambiente, irrigação e gráficos de controle. Diretor do Instituto Latino Americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território - ILATIT / UNILA 2017/2021.Coordenador do Centro Interdisciplinar de Tecnologia e Infraestrutura - CITI - ILATIT / UNILA 2021/2023. Coordenador do Centro Interdisciplinar de Tecnologia e Infraestrutura - CITI - ILATIT / UNILA 2023/2025, e integrante do Corpo Docente do Programa de Pós Graduação Interdisciplinar em Energia e Sustentabilidade - Mestrado e Doutorado- PPGIES- UNILA.

Luan Reginato, Itaipu Parquetec, CEASB

Engenheiro Civil (UEPG, 2017), mestre em Engenharia Civil
(Estruturas) (USP, 2020), pós-graduado em Gestão de Projetos
(USP, 2021), doutorado em Engenharia Civil (Estruturas) em
andamento (USP). Colaborador do Ceasb no Itaipu Parquetec. Atua
na área de simulações numéricas e estruturas de concreto.

Publicado

17-03-2026

Como Citar

Silva Junior, E. J., Rodrigues, R. de L., Fernandes, D. de O., Limberger, A. E., Nogueira, C. G., Frigo, J. P., … Reginato, L. (2026). An Integrated Geostatistical–Machine Learning Framework for Predicting Resurgence and Canaliculi in the Belo Monte Hydropower Dikes Using Borehole Data. Revista Brasileira De Geomorfologia, 27(1). https://doi.org/10.20502/rbg.v27i1.2752

Edição

Seção

Artigos