Este trabalho refere-se a um estudo de identificação de fontes de sedimentos realizado em uma pequena bacia hidrográfica rural localizada em uma região montanhosa no sul do Brasil. Essa bacia representa um ecossistema típico de exploração agrícola, realizado por pequenos agricultores que cultivam fumo em áreas marginais, com conseqüências severas aos recursos naturais. A identificação das fontes de sedimentos, a partir dos sedimentos que são transportados em suspensão nos rios, possibilita avaliar quais são as áreas que estão realmente contribuindo para produção de sedimentos e, com isso, fazer inferências sobre o potencial poluidor desses sedimentos e, também, orientar as ações a serem realizadas para o controle da emissão desse sedimentos. A metodologia utilizada foi a aproximação fingerprinting. O trabalho explorou as principais limitações da metodologia, bem como as suas potencialidades na identificação das fontes de sedimentos. O método baseou-se em variáveis geoquímicas para discriminar as fontes de sedimentos e classificar os sedimentos em suspensão, utilizando técnicas de análise estatística multivariada. Dentre todas fontes possíveis de sedimentos na bacia, as possíveis de discriminação foram os potreiros, as lavouras e as estradas não pavimentadas. A classificação dos sedimentos em suspensão possibilitou a identificação da contribuição relativa das fontes, considerando lavouras e estradas como preponderantes. Os resultados mostraram que a contribuição dessas duas fontes foram variáveis no tempo e que a proporção relativa da contribuição de cada fonte variou de acordo com o manejo e a cobertura do solo que ocorreu nas lavouras e das obras de manutenção realizadas nas estradas. Entretanto, a contribuição média das fontes mostrou que as lavouras e as estradas contribuíram com 64% e 36%, respectivamente, dos sedimentos amostrados no exutório da bacia.

Este trabalho refere-se a um estudo de identificação de fontes de sedimentos realizado em uma pequena bacia hidrográfica rural localizada em uma região montanhosa no sul do Brasil. Essa bacia representa um ecossistema típico de exploração agrícola, realizado por pequenos agricultores que cultivam fumo em áreas marginais, com conseqüências severas aos recursos naturais. A identificação das fontes de sedimentos, a partir dos sedimentos que são transportados em suspensão nos rios, possibilita avaliar quais são as áreas que estão realmente contribuindo para produção de sedimentos e, com isso, fazer inferências sobre o potencial poluidor desses sedimentos e, também, orientar as ações a serem realizadas para o controle da emissão desse sedimentos. A metodologia utilizada foi a aproximação fingerprinting. O trabalho explorou as principais limitações da metodologia, bem como as suas potencialidades na identificação das fontes de sedimentos. O método baseou-se em variáveis geoquímicas para discriminar as fontes de sedimentos e classificar os sedimentos em suspensão, utilizando técnicas de análise estatística multivariada. Dentre todas fontes possíveis de sedimentos na bacia, as possíveis de discriminação foram os potreiros, as lavouras e as estradas não pavimentadas. A classificação dos sedimentos em suspensão possibilitou a identificação da contribuição relativa das fontes, considerando lavouras e estradas como preponderantes. Os resultados mostraram que a contribuição dessas duas fontes foram variáveis no tempo e que a proporção relativa da contribuição de cada fonte variou de acordo com o manejo e a cobertura do solo que ocorreu nas lavouras e das obras de manutenção realizadas nas estradas. Entretanto, a contribuição média das fontes mostrou que as lavouras e as estradas contribuíram com 64% e 36%, respectivamente, dos sedimentos amostrados no exutório da bacia.

Este trabalho refere-se a um estudo de identificação de fontes de sedimentos realizado em uma pequena bacia hidrográfica rural localizada em uma região montanhosa no sul do Brasil. Essa bacia representa um ecossistema típico de exploração agrícola, realizado por pequenos agricultores que cultivam fumo em áreas marginais, com conseqüências severas aos recursos naturais. A identificação das fontes de sedimentos, a partir dos sedimentos que são transportados em suspensão nos rios, possibilita avaliar quais são as áreas que estão realmente contribuindo para produção de sedimentos e, com isso, fazer inferências sobre o potencial poluidor desses sedimentos e, também, orientar as ações a serem realizadas para o controle da emissão desse sedimentos. A metodologia utilizada foi a aproximação fingerprinting. O trabalho explorou as principais limitações da metodologia, bem como as suas potencialidades na identificação das fontes de sedimentos. O método baseou-se em variáveis geoquímicas para discriminar as fontes de sedimentos e classificar os sedimentos em suspensão, utilizando técnicas de análise estatística multivariada. Dentre todas fontes possíveis de sedimentos na bacia, as possíveis de discriminação foram os potreiros, as lavouras e as estradas não pavimentadas. A classificação dos sedimentos em suspensão possibilitou a identificação da contribuição relativa das fontes, considerando lavouras e estradas como preponderantes. Os resultados mostraram que a contribuição dessas duas fontes foram variáveis no tempo e que a proporção relativa da contribuição de cada fonte variou de acordo com o manejo e a cobertura do solo que ocorreu nas lavouras e das obras de manutenção realizadas nas estradas. Entretanto, a contribuição média das fontes mostrou que as lavouras e as estradas contribuíram com 64% e 36%, respectivamente, dos sedimentos amostrados no exutório da bacia.

Foi desenvolvida uma ferramenta para simular a geração, o transporte e a redistribuição de sedimentos em bacias de grande escala, através da integração de uma metodologia simplificada para estimativa da distribuição espacial e temporal da perda de solo na bacia com uma metodologia de transporte de sedimentos em rios com planícies de inundação, e com o modelo hidrológico distribuído MGB-IPH. O MGB-IPH é um modelo hidrológico distribuído de grandes escalas, baseado em processos, que adota uma discretização da bacia em minibacias e o conceito de Unidades de Respostas Hidrológicas (URH). O modelo usa equações de base física para simular os processos hidrológicos, como o modelo de evapotranspiração de Pennan Monteith, e utiliza a abordagem de Muskingum-Cunge e um modelo hidrodinâmico 1D para propagar as vazões nos rios, incluindo efeitos de remanso e inundações sazonais. A integração considera a possibilidade de aplicação em bacias com escassez de dados e o uso de utilização de Sistemas de Informações Geográficas e dados espacializados. Buscou-se representar a dinâmica dos sedimentos em grandes bacias, tendo como estudo de caso a bacia do rio Madeira, caracterizada pela sua grande extensão territorial (~1,4.106 km2) e elevada produção de sedimentos. A MUSLE é utilizada para estimar a perda de solo em cada minibacia considerando um fator topográfico LS bidimensional extraído do SRTM/MDE e os demais parâmetros obtidos da literatura ou por formulações específicas. O transporte de sedimentos nos rios é realizado utilizando uma equação de advecção para partículas de silte e argila (materiais em suspensão) e uma equação da continuidade para partículas de areia (carga de fundo). Uma troca lateral de sedimentos em suspensão também é permitida entre os rios e suas planícies de inundação. As metodologias acopladas ao MGB forneceram resultados satisfatórios na bacia do rio Madeira, possibilitando uma visão distribuída da localização das principais fontes de geração de sedimentos na bacia e dos trechos de rios com maiores cargas de sedimentos transportadas. A dinâmica geral dos sedimentos, desde os principais locais de geração de sedimentos na bacia até a sazonalidade do transporte de sedimentos em suspensão nos principais rios, foi representada de forma distribuída. As concentrações e as cargas de sedimentos em suspensão simuladas foram comparadas com dados observados, nas escalas anual, mensal e diária, com ajustes satisfatórios entre elas ao longo dos principais rios da bacia. A transferência lateral de sedimentos entre rio e planície indicaram que 35% de toda a carga de sedimentos provenientes dos Andes é depositada nas planícies. Essa representação também permitiu o amortecimento dos picos e o retardo da propagação das concentrações. As concentrações e as cargas médias mensais de sedimentos em suspensão apresentaram comportamento semelhante aqueles descritos por outros estudos realizados neste bacia, os quais a avaliaram a partir de dados de campo. Apesar dos resultados satisfatórios, foi feita uma avaliação das potencialidades e limitações do modelo e fornecidas recomendações para trabalhos futuros. / It was developed a tool for modelling the production, transport and redistribution of sediments for large scales river basins, by integrating a simplified methodology to predict the spatial and temporal distribution of the soil loss over the basin with a methodology to transport sediments along river with floodplains, and couple them to the MGB-IPH hydrological distributed model. The MGB-IPH is a large-scale, distributed and process based hydrological model that uses a catchment based discretization and the Hydrological Response Units (HRU) approach. It uses physical based equations to simulate the hydrological processes, such as the Penman Monteith model for evapotranspiration, and uses the Muskingum Cunge approach and a full 1D hydrodynamic model for river routing; including backwater effects and seasonal flooding. The integration considers possible applications of the model in basins with data scarcity and the use of geographic information systems and spatially distributed information. It aimed to represent the sediments dynamics of large basin using the Madeira river basin as a case study, which is a large basin (~1,4.106 km2) with high amount of sediment transportation. The MUSLE model is used to predicts basin sediment production et each catchment considering a bi-dimensional topographic LS factor extract from SRTM/DEM and values of the other parameters derived from literature or specific equations. Sediment transport along the river are performed using an advection equation for silt and clay (suspended materials) and a sediment continuity equation for sand (bed load). A lateral exchange of suspended sediments is also allowed between rivers and its floodplains. The methodologies coupled with the MGB-IPH model provided satisfactory results in the Madeira river basin, allowing a distributed view of sediment production sites over the basin and of the rivers reaches transporting large amount of sediments. General sediment dynamic was represented in a spatialized way, including the main sources of sediment productions and the suspended sediment transport seasonality. Concentrations and loads of simulated suspended sediment were compared with observed data at annual, monthly and daily scales, shown satisfactory adjustments between them along the main rivers of the basin. Lateral exchanges of suspended sediment between rivers and floodplains indicated that near 35% of all Andeans loads are deposited into floodplains. This representation also allowed the damping of the peaks and the routing delay of the concentrations and of the loads of suspended sediments. Mean monthly concentrations and loads of suspended sediments showed similar behaviors of those described by other researches at this basin using observed data. Despite the satisfactory results, an assessment was made of the potential and limitations of the model and provided recommendations for future work.

Foi desenvolvida uma ferramenta para simular a geração, o transporte e a redistribuição de sedimentos em bacias de grande escala, através da integração de uma metodologia simplificada para estimativa da distribuição espacial e temporal da perda de solo na bacia com uma metodologia de transporte de sedimentos em rios com planícies de inundação, e com o modelo hidrológico distribuído MGB-IPH. O MGB-IPH é um modelo hidrológico distribuído de grandes escalas, baseado em processos, que adota uma discretização da bacia em minibacias e o conceito de Unidades de Respostas Hidrológicas (URH). O modelo usa equações de base física para simular os processos hidrológicos, como o modelo de evapotranspiração de Pennan Monteith, e utiliza a abordagem de Muskingum-Cunge e um modelo hidrodinâmico 1D para propagar as vazões nos rios, incluindo efeitos de remanso e inundações sazonais. A integração considera a possibilidade de aplicação em bacias com escassez de dados e o uso de utilização de Sistemas de Informações Geográficas e dados espacializados. Buscou-se representar a dinâmica dos sedimentos em grandes bacias, tendo como estudo de caso a bacia do rio Madeira, caracterizada pela sua grande extensão territorial (~1,4.106 km2) e elevada produção de sedimentos. A MUSLE é utilizada para estimar a perda de solo em cada minibacia considerando um fator topográfico LS bidimensional extraído do SRTM/MDE e os demais parâmetros obtidos da literatura ou por formulações específicas. O transporte de sedimentos nos rios é realizado utilizando uma equação de advecção para partículas de silte e argila (materiais em suspensão) e uma equação da continuidade para partículas de areia (carga de fundo). Uma troca lateral de sedimentos em suspensão também é permitida entre os rios e suas planícies de inundação. As metodologias acopladas ao MGB forneceram resultados satisfatórios na bacia do rio Madeira, possibilitando uma visão distribuída da localização das principais fontes de geração de sedimentos na bacia e dos trechos de rios com maiores cargas de sedimentos transportadas. A dinâmica geral dos sedimentos, desde os principais locais de geração de sedimentos na bacia até a sazonalidade do transporte de sedimentos em suspensão nos principais rios, foi representada de forma distribuída. As concentrações e as cargas de sedimentos em suspensão simuladas foram comparadas com dados observados, nas escalas anual, mensal e diária, com ajustes satisfatórios entre elas ao longo dos principais rios da bacia. A transferência lateral de sedimentos entre rio e planície indicaram que 35% de toda a carga de sedimentos provenientes dos Andes é depositada nas planícies. Essa representação também permitiu o amortecimento dos picos e o retardo da propagação das concentrações. As concentrações e as cargas médias mensais de sedimentos em suspensão apresentaram comportamento semelhante aqueles descritos por outros estudos realizados neste bacia, os quais a avaliaram a partir de dados de campo. Apesar dos resultados satisfatórios, foi feita uma avaliação das potencialidades e limitações do modelo e fornecidas recomendações para trabalhos futuros. / It was developed a tool for modelling the production, transport and redistribution of sediments for large scales river basins, by integrating a simplified methodology to predict the spatial and temporal distribution of the soil loss over the basin with a methodology to transport sediments along river with floodplains, and couple them to the MGB-IPH hydrological distributed model. The MGB-IPH is a large-scale, distributed and process based hydrological model that uses a catchment based discretization and the Hydrological Response Units (HRU) approach. It uses physical based equations to simulate the hydrological processes, such as the Penman Monteith model for evapotranspiration, and uses the Muskingum Cunge approach and a full 1D hydrodynamic model for river routing; including backwater effects and seasonal flooding. The integration considers possible applications of the model in basins with data scarcity and the use of geographic information systems and spatially distributed information. It aimed to represent the sediments dynamics of large basin using the Madeira river basin as a case study, which is a large basin (~1,4.106 km2) with high amount of sediment transportation. The MUSLE model is used to predicts basin sediment production et each catchment considering a bi-dimensional topographic LS factor extract from SRTM/DEM and values of the other parameters derived from literature or specific equations. Sediment transport along the river are performed using an advection equation for silt and clay (suspended materials) and a sediment continuity equation for sand (bed load). A lateral exchange of suspended sediments is also allowed between rivers and its floodplains. The methodologies coupled with the MGB-IPH model provided satisfactory results in the Madeira river basin, allowing a distributed view of sediment production sites over the basin and of the rivers reaches transporting large amount of sediments. General sediment dynamic was represented in a spatialized way, including the main sources of sediment productions and the suspended sediment transport seasonality. Concentrations and loads of simulated suspended sediment were compared with observed data at annual, monthly and daily scales, shown satisfactory adjustments between them along the main rivers of the basin. Lateral exchanges of suspended sediment between rivers and floodplains indicated that near 35% of all Andeans loads are deposited into floodplains. This representation also allowed the damping of the peaks and the routing delay of the concentrations and of the loads of suspended sediments. Mean monthly concentrations and loads of suspended sediments showed similar behaviors of those described by other researches at this basin using observed data. Despite the satisfactory results, an assessment was made of the potential and limitations of the model and provided recommendations for future work.

Foi desenvolvida uma ferramenta para simular a geração, o transporte e a redistribuição de sedimentos em bacias de grande escala, através da integração de uma metodologia simplificada para estimativa da distribuição espacial e temporal da perda de solo na bacia com uma metodologia de transporte de sedimentos em rios com planícies de inundação, e com o modelo hidrológico distribuído MGB-IPH. O MGB-IPH é um modelo hidrológico distribuído de grandes escalas, baseado em processos, que adota uma discretização da bacia em minibacias e o conceito de Unidades de Respostas Hidrológicas (URH). O modelo usa equações de base física para simular os processos hidrológicos, como o modelo de evapotranspiração de Pennan Monteith, e utiliza a abordagem de Muskingum-Cunge e um modelo hidrodinâmico 1D para propagar as vazões nos rios, incluindo efeitos de remanso e inundações sazonais. A integração considera a possibilidade de aplicação em bacias com escassez de dados e o uso de utilização de Sistemas de Informações Geográficas e dados espacializados. Buscou-se representar a dinâmica dos sedimentos em grandes bacias, tendo como estudo de caso a bacia do rio Madeira, caracterizada pela sua grande extensão territorial (~1,4.106 km2) e elevada produção de sedimentos. A MUSLE é utilizada para estimar a perda de solo em cada minibacia considerando um fator topográfico LS bidimensional extraído do SRTM/MDE e os demais parâmetros obtidos da literatura ou por formulações específicas. O transporte de sedimentos nos rios é realizado utilizando uma equação de advecção para partículas de silte e argila (materiais em suspensão) e uma equação da continuidade para partículas de areia (carga de fundo). Uma troca lateral de sedimentos em suspensão também é permitida entre os rios e suas planícies de inundação. As metodologias acopladas ao MGB forneceram resultados satisfatórios na bacia do rio Madeira, possibilitando uma visão distribuída da localização das principais fontes de geração de sedimentos na bacia e dos trechos de rios com maiores cargas de sedimentos transportadas. A dinâmica geral dos sedimentos, desde os principais locais de geração de sedimentos na bacia até a sazonalidade do transporte de sedimentos em suspensão nos principais rios, foi representada de forma distribuída. As concentrações e as cargas de sedimentos em suspensão simuladas foram comparadas com dados observados, nas escalas anual, mensal e diária, com ajustes satisfatórios entre elas ao longo dos principais rios da bacia. A transferência lateral de sedimentos entre rio e planície indicaram que 35% de toda a carga de sedimentos provenientes dos Andes é depositada nas planícies. Essa representação também permitiu o amortecimento dos picos e o retardo da propagação das concentrações. As concentrações e as cargas médias mensais de sedimentos em suspensão apresentaram comportamento semelhante aqueles descritos por outros estudos realizados neste bacia, os quais a avaliaram a partir de dados de campo. Apesar dos resultados satisfatórios, foi feita uma avaliação das potencialidades e limitações do modelo e fornecidas recomendações para trabalhos futuros. / It was developed a tool for modelling the production, transport and redistribution of sediments for large scales river basins, by integrating a simplified methodology to predict the spatial and temporal distribution of the soil loss over the basin with a methodology to transport sediments along river with floodplains, and couple them to the MGB-IPH hydrological distributed model. The MGB-IPH is a large-scale, distributed and process based hydrological model that uses a catchment based discretization and the Hydrological Response Units (HRU) approach. It uses physical based equations to simulate the hydrological processes, such as the Penman Monteith model for evapotranspiration, and uses the Muskingum Cunge approach and a full 1D hydrodynamic model for river routing; including backwater effects and seasonal flooding. The integration considers possible applications of the model in basins with data scarcity and the use of geographic information systems and spatially distributed information. It aimed to represent the sediments dynamics of large basin using the Madeira river basin as a case study, which is a large basin (~1,4.106 km2) with high amount of sediment transportation. The MUSLE model is used to predicts basin sediment production et each catchment considering a bi-dimensional topographic LS factor extract from SRTM/DEM and values of the other parameters derived from literature or specific equations. Sediment transport along the river are performed using an advection equation for silt and clay (suspended materials) and a sediment continuity equation for sand (bed load). A lateral exchange of suspended sediments is also allowed between rivers and its floodplains. The methodologies coupled with the MGB-IPH model provided satisfactory results in the Madeira river basin, allowing a distributed view of sediment production sites over the basin and of the rivers reaches transporting large amount of sediments. General sediment dynamic was represented in a spatialized way, including the main sources of sediment productions and the suspended sediment transport seasonality. Concentrations and loads of simulated suspended sediment were compared with observed data at annual, monthly and daily scales, shown satisfactory adjustments between them along the main rivers of the basin. Lateral exchanges of suspended sediment between rivers and floodplains indicated that near 35% of all Andeans loads are deposited into floodplains. This representation also allowed the damping of the peaks and the routing delay of the concentrations and of the loads of suspended sediments. Mean monthly concentrations and loads of suspended sediments showed similar behaviors of those described by other researches at this basin using observed data. Despite the satisfactory results, an assessment was made of the potential and limitations of the model and provided recommendations for future work.

O cultivo intensivo das áreas de baixa aptidão agrícola (solos pouco profundos em áreas declivosas) nas encostas basálticas do sul do Brasil tem contribuído para a degradação desse ambiente através do aumento das taxas de erosão e da produção de sedimentos. Programas de conservação do solo e da água têm sido implantados nessas áreas, ao mesmo tempo em que tem sido conduzidos estudos para verificar o impacto dessas práticas em relação à qualidade do solo e da água. Nesses estudos, estão sendo empregadas metodologias tradicionais de monitoramento combinadas com a utilização da modelagem matemática. Este trabalho teve como objetivo avaliar o modelo LImburg Soil Erosion Model (LISEM) na representação espacial dos processos hidrossedimentológicos de uma pequena bacia rural cultivada com tabaco, e também de verificar o efeito da combinação de práticas de controle da produção de sedimentos. Para isso, o modelo foi inicialmente calibrado a partir de dez diferentes eventos de precipitação. Os parâmetros de entrada utilizados para o modelo foram, na sua grande maioria, obtidos através de medições realizadas na bacia por vários autores. Para avaliar a habilidade do modelo em representar os processos hidrológicos e a distribuição espacial dos processos erosivos, foram utilizados hidrogramas e sedimentogramas medidos no exutório da bacia, e também um conjunto de informações referentes à localização de fontes de sedimentos (fingerprinting) e da distribuição espacial dos processos erosivos, através de um levantamento de campo. Para a avaliação das práticas de controle da produção de sedimentos, foram criados seis cenários onde combinou-se dois sistemas de preparo do solo (tradicional e mínimo) e manejo do ambiente ripário com uso de biofiltro e mata ciliar. Resultados mostraram que o modelo LISEM foi capaz de reproduzir adequadamente os hidrogramas para os dez eventos utilizados na calibração. Por outro lado, os valores de concentração de sedimentos em suspensão e da produção de sedimentos foram, na grande maioria das vezes, superestimados quando comparados com os valores observados. De uma maneira geral, para os eventos de maior intensidade, o modelo conseguiu reproduzir de forma razoável os padrões de erosão e deposição verificadas a campo. Quanto às simulações dos cenários, verificou-se a importância da presença do biofiltro e da mata ciliar para o controle da produção de sedimentos. / The intensive cultivation of the areas of southern Brazil that have poor agricultural potential (shallow soils on steep, basaltic hillsides) has contributed to the degradation of the environment by increasing rates of soil erosion and sediment yields. In this study, traditional monitoring methods have been combined with concurrent mathematical modeling to verify the effectiveness of the implementation of soil and water conservation practices on soil and water quality. This study seeks to evaluate the ability of LISEM (LImburg Soil Erosion Model) to spatially represent hydrosedimentological processes in a small rural catchment under tobacco cultivation. It also quantifies the effect of the combined practices in controlling sediment yield. The model was initially calibrated based on 10 rainfall events. The initial parameters used in the model were obtained, for the most part, from measurements reported in the literature. Observed hydrographs and sedigraphs for the outlet of the catchment were used to evaluate the model’s ability to simulate hydrosedimentologic processes. The spatial erosive processes simulated by LISEM were evaluated using both as sediment fingerprinting and a field survey. Six LISEM model scenarios were developed to evaluate the implemented sediment control practices. These included traditional versus minimum tillage, the implementation of buffer strips and riparian vegetation to protect the stream. The LISEM model was capable of adequately reproducing the hydrograph for the 10 calibration events. On the other hand, suspended sediment concentration and sediment yield were almost always overestimated by the model when compared to the measured values. In general, the model appropriately simulated observed patterns of erosion and deposition for the more intense rainfall events. The importance of buffer strips and riparian vegetation in controlling sediment yield was confirmed by the simulation modeling.

O cultivo intensivo das áreas de baixa aptidão agrícola (solos pouco profundos em áreas declivosas) nas encostas basálticas do sul do Brasil tem contribuído para a degradação desse ambiente através do aumento das taxas de erosão e da produção de sedimentos. Programas de conservação do solo e da água têm sido implantados nessas áreas, ao mesmo tempo em que tem sido conduzidos estudos para verificar o impacto dessas práticas em relação à qualidade do solo e da água. Nesses estudos, estão sendo empregadas metodologias tradicionais de monitoramento combinadas com a utilização da modelagem matemática. Este trabalho teve como objetivo avaliar o modelo LImburg Soil Erosion Model (LISEM) na representação espacial dos processos hidrossedimentológicos de uma pequena bacia rural cultivada com tabaco, e também de verificar o efeito da combinação de práticas de controle da produção de sedimentos. Para isso, o modelo foi inicialmente calibrado a partir de dez diferentes eventos de precipitação. Os parâmetros de entrada utilizados para o modelo foram, na sua grande maioria, obtidos através de medições realizadas na bacia por vários autores. Para avaliar a habilidade do modelo em representar os processos hidrológicos e a distribuição espacial dos processos erosivos, foram utilizados hidrogramas e sedimentogramas medidos no exutório da bacia, e também um conjunto de informações referentes à localização de fontes de sedimentos (fingerprinting) e da distribuição espacial dos processos erosivos, através de um levantamento de campo. Para a avaliação das práticas de controle da produção de sedimentos, foram criados seis cenários onde combinou-se dois sistemas de preparo do solo (tradicional e mínimo) e manejo do ambiente ripário com uso de biofiltro e mata ciliar. Resultados mostraram que o modelo LISEM foi capaz de reproduzir adequadamente os hidrogramas para os dez eventos utilizados na calibração. Por outro lado, os valores de concentração de sedimentos em suspensão e da produção de sedimentos foram, na grande maioria das vezes, superestimados quando comparados com os valores observados. De uma maneira geral, para os eventos de maior intensidade, o modelo conseguiu reproduzir de forma razoável os padrões de erosão e deposição verificadas a campo. Quanto às simulações dos cenários, verificou-se a importância da presença do biofiltro e da mata ciliar para o controle da produção de sedimentos. / The intensive cultivation of the areas of southern Brazil that have poor agricultural potential (shallow soils on steep, basaltic hillsides) has contributed to the degradation of the environment by increasing rates of soil erosion and sediment yields. In this study, traditional monitoring methods have been combined with concurrent mathematical modeling to verify the effectiveness of the implementation of soil and water conservation practices on soil and water quality. This study seeks to evaluate the ability of LISEM (LImburg Soil Erosion Model) to spatially represent hydrosedimentological processes in a small rural catchment under tobacco cultivation. It also quantifies the effect of the combined practices in controlling sediment yield. The model was initially calibrated based on 10 rainfall events. The initial parameters used in the model were obtained, for the most part, from measurements reported in the literature. Observed hydrographs and sedigraphs for the outlet of the catchment were used to evaluate the model’s ability to simulate hydrosedimentologic processes. The spatial erosive processes simulated by LISEM were evaluated using both as sediment fingerprinting and a field survey. Six LISEM model scenarios were developed to evaluate the implemented sediment control practices. These included traditional versus minimum tillage, the implementation of buffer strips and riparian vegetation to protect the stream. The LISEM model was capable of adequately reproducing the hydrograph for the 10 calibration events. On the other hand, suspended sediment concentration and sediment yield were almost always overestimated by the model when compared to the measured values. In general, the model appropriately simulated observed patterns of erosion and deposition for the more intense rainfall events. The importance of buffer strips and riparian vegetation in controlling sediment yield was confirmed by the simulation modeling.

O cultivo intensivo das áreas de baixa aptidão agrícola (solos pouco profundos em áreas declivosas) nas encostas basálticas do sul do Brasil tem contribuído para a degradação desse ambiente através do aumento das taxas de erosão e da produção de sedimentos. Programas de conservação do solo e da água têm sido implantados nessas áreas, ao mesmo tempo em que tem sido conduzidos estudos para verificar o impacto dessas práticas em relação à qualidade do solo e da água. Nesses estudos, estão sendo empregadas metodologias tradicionais de monitoramento combinadas com a utilização da modelagem matemática. Este trabalho teve como objetivo avaliar o modelo LImburg Soil Erosion Model (LISEM) na representação espacial dos processos hidrossedimentológicos de uma pequena bacia rural cultivada com tabaco, e também de verificar o efeito da combinação de práticas de controle da produção de sedimentos. Para isso, o modelo foi inicialmente calibrado a partir de dez diferentes eventos de precipitação. Os parâmetros de entrada utilizados para o modelo foram, na sua grande maioria, obtidos através de medições realizadas na bacia por vários autores. Para avaliar a habilidade do modelo em representar os processos hidrológicos e a distribuição espacial dos processos erosivos, foram utilizados hidrogramas e sedimentogramas medidos no exutório da bacia, e também um conjunto de informações referentes à localização de fontes de sedimentos (fingerprinting) e da distribuição espacial dos processos erosivos, através de um levantamento de campo. Para a avaliação das práticas de controle da produção de sedimentos, foram criados seis cenários onde combinou-se dois sistemas de preparo do solo (tradicional e mínimo) e manejo do ambiente ripário com uso de biofiltro e mata ciliar. Resultados mostraram que o modelo LISEM foi capaz de reproduzir adequadamente os hidrogramas para os dez eventos utilizados na calibração. Por outro lado, os valores de concentração de sedimentos em suspensão e da produção de sedimentos foram, na grande maioria das vezes, superestimados quando comparados com os valores observados. De uma maneira geral, para os eventos de maior intensidade, o modelo conseguiu reproduzir de forma razoável os padrões de erosão e deposição verificadas a campo. Quanto às simulações dos cenários, verificou-se a importância da presença do biofiltro e da mata ciliar para o controle da produção de sedimentos. / The intensive cultivation of the areas of southern Brazil that have poor agricultural potential (shallow soils on steep, basaltic hillsides) has contributed to the degradation of the environment by increasing rates of soil erosion and sediment yields. In this study, traditional monitoring methods have been combined with concurrent mathematical modeling to verify the effectiveness of the implementation of soil and water conservation practices on soil and water quality. This study seeks to evaluate the ability of LISEM (LImburg Soil Erosion Model) to spatially represent hydrosedimentological processes in a small rural catchment under tobacco cultivation. It also quantifies the effect of the combined practices in controlling sediment yield. The model was initially calibrated based on 10 rainfall events. The initial parameters used in the model were obtained, for the most part, from measurements reported in the literature. Observed hydrographs and sedigraphs for the outlet of the catchment were used to evaluate the model’s ability to simulate hydrosedimentologic processes. The spatial erosive processes simulated by LISEM were evaluated using both as sediment fingerprinting and a field survey. Six LISEM model scenarios were developed to evaluate the implemented sediment control practices. These included traditional versus minimum tillage, the implementation of buffer strips and riparian vegetation to protect the stream. The LISEM model was capable of adequately reproducing the hydrograph for the 10 calibration events. On the other hand, suspended sediment concentration and sediment yield were almost always overestimated by the model when compared to the measured values. In general, the model appropriately simulated observed patterns of erosion and deposition for the more intense rainfall events. The importance of buffer strips and riparian vegetation in controlling sediment yield was confirmed by the simulation modeling.

Modelos matemáticos de predição de erosão e de produção de sedimentos apresentam um grande potencial para serem utilizados no planejamento dos recursos naturais, pois através destes é possível estimar impactos causados pelas atividades agrícolas. Com base nessa premissa, utilizou-se o modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool), em uma pequena bacia rural (1,19 km²) localizada no município de Arvorezinha-RS, para avaliar a sua aplicabilidade e simular a produção de sedimentos em três diferentes cenários de uso e manejo de solo (floresta, cultivo do fumo em sistema convencional e mínimo). A aplicabilidade do modelo foi avaliada através da comparação dos resultados hidrológicos e sedimentológicos simulados pelo modelo, sem utilização da calibração, com valores observados obtidos para uma série de dados de cinco anos de monitoramento hidrossedimentológico (2002-2006). Resultados referentes à aplicabilidade do modelo através da simulação do escoamento superficial para a escala de tempo diário não foram satisfatórios, enquanto que valores mensais e anuais foram mais adequados. Para a vazão líquida, da mesma forma que para o escoamento superficial, as melhores simulações foram verificadas também para vazões mensais e anuais. Já a produção de sedimentos os resultados não foram satisfatórios, tanto para simulações diárias como mensais e anuais. Possíveis razões que explicam os resultados da produção de sedimentos estão relacionados com limitações tanto da equação que simula o aporte de sedimentos (MUSLE), como do equacionamento da propagação dos sedimentos no canal. Os resultados das simulações hidrológicas para diferentes cenários mostraram não haver diferença para o escoamento superficial entre os sistemas convencional e o cultivo mínimo. Em relação à erosão, verificou-se que o cultivo mínimo foi capaz de reduzir em 30% a produção de sedimentos quando comparado com o sistema convencional. / Mathematical models to predict erosion and sediment yield have great potential for use in natural resource planning, as they enable the user to estimate impacts caused by agricultural activities. Based on this premise, the SWAT model (Soil and Water Assessment Tool) was applied in a small rural catchment (1,19 km²) in Arvorezinha - RS, in Southern Brazil, to evaluate its applicability and to estimate sediment yield under three different soil management scenarios: forest, conventional tillage with tobacco, and minimum tillage with tobacco. The applicability of the model was evaluated by comparing hydrologic and sediment results simulated by the uncalibrated model with observed values obtained over the course of five years (2002-2006) monitoring program. Applicability results for the model based on simulating surface runoff were unacceptable for the daily time scale, although results for monthly and annual time scales were better. This was also true for flow rate, with better simulations on the monthly and annual time scales. However for sediment yield simulations, the SWAT model did not present satisfactory results over any time frame. This may be related to limitations in the equation that simulates sediment load (MUSLE) or to the equivalency of sediment propagation in the canal. Hydrologic simulations for the different soil management scenarios did not show differences in surface runoff between conventional and minimum tillage, although the minimum tillage was shown to reduce sediment yield by 30% when compared with conventional tillage.