In order to minimize the soil degradation (natural or anthropic), we have sought alternatives that aim to the economic development allied to the sustainable development. To produce without destroying, knowledge and planning are needed among many things. The study of erosion potential in order to diagnose areas that are more likely to soil losses (current and potential) in watershed can help to prepare preventive measures to protect the soil and others natural resources, avoiding damages to the environment and the human activities. This study was aimed to evaluate the use of the Universal Soil Loss Equation (USLE) in a spacialized way as an indicator of soil loss and the susceptibility of areas to the potential erosion; to verify how sensitive the model`s response is to the calculation of rainfall erosivity and the uncertainty in the values of the model parameters in different land use scenarios; as well as to propose a methodology for the use of this tool to support the decision on integrated environmental management of river watershed. The model of the potential erosion loss calculus used was based on the Universal Soil Loss Equation (USLE) of Wischmeier and Smith (1978), with the aid of a Geographic Information System, ArcGis 10.2.1 software, where the factors of soil, rainfall, relief, soil use and conservation practices were spacialized for the total drainage area of the watershed. The study area is located in the Ibicuí River Watershed at the geographic coordinates 29°00' and 29°30' South latitude and 53°39' and 54°06' West longitude with a total drainage area of 1541.9 km2. It is inserted in the zone of transition between Central Depression and the Sul-Riograndense Plateau characterized by shallow soils to very deep, with predominance of Entisol U.M. Guassupi (48.9%), with flat relief to very mountainous, being drained by the Toropi River, which encompasses the municipalities of Tupanciretã, Quevedos, Júlio de Castilhos and São Martinho da Serra. Soil losses were calculated for the current use situation of the watershed soil as well as for 32 elaborated scenarios with combinations of different equations to calculate the R factor (Rufino et al., 1993; Cassol et al., 2007 and Santos, 2008) and different land use situations. Then, in function to the result, the areas were classified by erosion bands according to Ribeiro's methodology, 2006. The largest area percentages for the current use scenario are located in the class of 1-10 t.ha-1.ano-1, classified as having low erosive potential. Those classified as mean potential loss of soil in the watershed are in the order of 38.5; 32.1; 24.7 t.ha-1.ano-1 for the different R equations, which shows a low to moderate erosive character in this watershed. Comparing the different simulated scenarios, the analysis was based on the observation of the differences in the distribution of watershed areas between the classes of potential soil loss. In relation to the influence of the C factor (soil use) on soil loss rates, it highlights that the use of native forest provides the lowest losses, followed by Agriculture in the SPS system (Soybean/Pasture/Soybean) and later on Forest/Reforestation in all scenarios tested with these uses. Using the model, an application strategy was designed to identify suitable areas for each type of use, such as support for the land use planning. Considering the current use, among the criteria adopted for tolerance to soil loss, it was identified that: 56.48% of the watershed area needs revision of the soil use, here called planning, when considered the criterion of up to 10 t.h-1.ano-1; 21.58% for the criterion of up to 50 t.h-1.ano-1 and 12.44% for the criterion of up to 100 t.h-1.ano-1. As a prognostic of land uses, it is estimated that 810.62 km2 of the watershed area will serve for Agriculture - SPS and 328.61 km2 for Forest./Reforestation when adopted a limit of potential soil loss of 10 t.h-1.ano-1. In conclusion, the spatialized USLE model allows the identification of susceptible areas to potential soil losses, being possible to quantify and spatialize the areas in accordance with limits of potential soil loss and also those that do not tolerate the use of the soil tested. It allows to plan areas according to the definition of a tolerable limit of potential soil loss for a priority use and to reclassify these scenarios based on this limit. In addition, the USLE model adapted to GIS has proved to be a robust and sensitive tool in the differentiation of potential erosions between areas with different soil uses, different soils and different slopes, and it is possible to create varied maps for this studied watershed, providing useful information for decision makers who can prioritize and implement the better management practices to reduce the erosion load. / Com intuito de minimizar a degradação do solo (natural ou antrópica), têm-se buscado alternativas que visem o desenvolvimento econômico aliado ao desenvolvimento sustentável. Para produzir sem destruir, é preciso dentre muitas coisas conhecimento e planejamento. O estudo do potencial de erosão com a finalidade de diagnosticar áreas mais suscetíveis a perdas de solo (atual e potencial) em bacias hidrográficas pode auxiliar no planejamento de medidas preventivas de proteção do solo e dos recursos naturais, evitando prejuízos ao ambiente e às atividades humanas. Este estudo objetivou avaliar o uso do Equação Universal de Perda de Solo (USLE) espacializado como indicador de perda de solo e de suscetibilidade de áreas à erosão potencial; verificar quão sensível é a resposta do modelo ao cálculo da erosividade da chuva e à incerteza nos valores dos parâmetros do modelo em diferentes cenários de uso da terra; bem como propor uma metodologia para uso da ferramenta no apoio a decisão em gestão ambiental integrada de bacias hidrográficas. O modelo de cálculo da perda de erosão potencial utilizadofoi baseado na Equação Universal de Perda de Solo (USLE) de Wischmeier e Smith (1978), com o auxílio de um Sistema de Informação Geográfica, o software ArcGis 10.2.1, onde os fatores de solo, pluviosidade, relevo, uso do solo e práticas conservacionistas foram espacializados para toda área de drenagem da bacia. A área de estudo localiza-se na Bacia Hidrográfica do Rio Ibicuí, nas coordenadas geográficas 29°00’ e 29°30’ de latitude Sul e 53°39’ e 54°06’ de longitude Oeste e com área de drenagem de 1541,9 km2. Insere-se na zona de transição entre Depressão Central e o Planalto Sul-Riograndense caracterizada por solos rasos a muito profundos, com predominância de Neossolo U.M. Guassupi (48,9%), com relevo plano a forte montanhoso, sendo drenada pelo Rio Toropi e Guassupi, que engloba os municípios de Tupanciretã, Quevedos, Júlio de Castilhos e São Martinho da Serra. As perdas de solo foram calculadas para a situação de uso atual do solo da bacia, bem como para os 32 cenários elaborados, com combinações de diferentes equações para cálculo do Fator R (Rufino et al., 1993, Cassol et al., 2007 e Santos, 2008) e diferentes situações de uso do solo. Após, em função do resultado, as áreas foram classificadas por faixas de erosão de acordo com metodologia de Ribeiro, 2006. As maiores porcentagens de área para o cenário de uso atual estão localizadas na classe de 1-10 t.ha-1.ano-1, classificadas como de baixa potencialidade erosiva. Já as classificadas como de perda potencial média de solo na bacia estão na ordem de 38,5; 32,1; 24,7; t.ha-1.ano-1 para as diferentes equações de R, o que evidencia um caráter erosivo de baixo a moderado na bacia. Comparando-se os diferentes cenários simulados, a análise realizada baseaou-se na observação das diferenças na distribuição de áreas da bacia entre as classes de perda de solo potencial. Em relação à influência do Fator C (uso do solo) nas taxas de perda de solo, destaca-se que uso de Floresta Nativa proporciona as menores perdas, seguido de Agricultura no sistema SPS (Soja/Pastagem/Soja) e posteriormente Florestamento/Reflorestamento em todos os cenários testados com estes usos. Com o uso do modelo, foi concebida uma estratégia de aplicação com intuito de identificar áreas adequadas para cada tipo de uso, como apoio a planejamento de uso do solo. Considerando o uso atual, dentre os critérios adotados de tolerância a perda de solo, identificou-se que: 56,48% da área da bacia necessita de revisão do uso do solo, aqui chamado de planejamento, quando considerado o critério de até 10 t.ha-1.ano-1; 21,58% para o critério de até 50 t.ha-1.ano-1 e 12,44% para o critério de até 100 t.ha-1.ano-1. Como prognóstico de usos do solo, estima-se que 810,62 km2 da área da bacia sirvam para Agricultura - SPS e 328,61 km2 para Florestamento/Reflorestamento quando adotado um limite de perda de solo potencial de 10 t.h-1.ano-1. Conclue-se que o modelo USLE espacializado possibilita a identificação de áreas suscetíceis à perdas de solo potencial, sendo possível quantificar e espacializar as áreas em conformidade com limites de perda de solo potencial e também aquelas que não toleram o uso do solo testado. Permite planejar áreas em função da definição de um limite tolerável de perda potencial de solo para um uso prioritário e reclassificar estes cenários com base neste limite. Ainda, o modelo USLE adaptado para SIG mostrou-se uma ferramenta robusta e sensível na diferenciação nos potenciais erosivos entre áreas com diferentes usos do solo, diferentes solos e diferentes declividades, sendo possível criar mapas variados para a bacia em estudo, fornecendo informações úteis para tomadores de decisão, que possam priorizar e implementar as melhores práticas de gestão para reduzir a carga de erosão.

A dinâmica dos sistemas naturais se constrói na integração de todos os elementos pertencentes ao ambiente. Caso o conhecimento do meio físico e da influência das atividades antrópicas nesta dinâmica não sejam considerados em conjunto com o uso e ocupação, problemas ambientais de difícil recuperação, como as voçorocas, podem ser gerados, prejudicando a própria manutenção e expansão das atividades humanas. Neste sentido, o objetivo desta pesquisa foi avaliar de forma integrada os condicionantes geológicos e geotécnicos e as propriedades que interferem na drenagem da água superficial e subsuperficial em uma voçoroca do município de Nazareno, no estado de Minas Gerais (voçoroca do Córrego do Cravo). Diante disso, foram elaborados mapas com a utilização de SIG para levantamento e análise das características da bacia do Córrego do Cravo e da bacia de contribuição da voçoroca. Ensaios em laboratório (permeabilidade, erodibilidade, parâmetros físico-químicos, matéria orgânica, MCT e MEV/EDS) foram realizados para caracterização geológica e geotécnica, assim como o tratamento de dados pluviométricos e o programa ABC 6, para estudo do comportamento e da vazão das chuvas. Por fim, para avaliação das propostas de macrodrenagem na bacia de contribuição da voçoroca do Córrego do Cravo, utilizou-se o programa Canal. Os resultados apontaram que, nesta região, as elevadas declividades e susceptibilidade do solo saprolítico (Cambissolo) são os principais condicionantes do ambiente, sendo a intensidade das chuvas, as direções do fluxo superficial, sua concentração (originada pela retirada da cobertura vegetal e manejo inadequado do solo tanto pelas atividades agropecuárias como pela implantação de obras de infraestrutura, como estradas, por exemplo), e a exposição do nível d\'água subterrâneo no interior da voçoroca, os principais fatores que proporcionam o desenvolvimento e retorno dos processos erosivos. Dessa forma, a redução do volume e da energia do escoamento superficial em direção ao solo saprolítico, concomitante ao recolhimento e disciplinamento da água subsuperficial no interior da voçoroca, são consideradas imprescindíveis à estabilização dos processos erosivos. As propostas de macrodrenagem, de maneira geral, poderão ser aplicadas, não somente na voçoroca do Córrego do Cravo, mas também em outras voçorocas de Nazareno com propriedades geológicas-geotécnicas similares. / The dynamics of natural systems are based on the integration of all environmental elements. If the knowledge of physical conditions and of the influence of anthropogenic activities are not considered jointly with land use difficult environmental problems, as gullies, are generated and may cause damages both on maintenance and on expansion of human activities. Thus, this research aims to evaluate the geological and geotechnical constraints and properties which interfere in the superficial and subsuperficial drainage systems of a gully in the Nazareno municipality, at Minas Gerais state, Brazil (Córrego do Cravo gully). Therefore, maps to survey data from the Córrego do Cravo basin and the gully contribution area were made, using GIS tools. In addition, laboratory tests (permeability, erodibility, physical-chemical parameters, organic matter, MCT and SEM/EDS) were conducted for a geological and geotechnical characterization, as well as a study of the precipitation data was done and the software ABC 6 was used to evaluate rainfall and flow. Finally, for the macro drainage system assessment the software Canal was used. The results showed that the steep slopes and the saprolite soil susceptibility (Cambisol) are the main environmental constraints, and the rainfall intensity, the flow directions and its concentration (that is generated by the removal of vegetation and inadequate land use, both urban and agricultural), and the exposure of the water table level in the gully are the main factors that developed and brought the erosive processes back. Hence, both flow volume and energy towards the saprolite soil, in addition with subsuperficial water collection and its discipline inside the gully, are considered indispensable to stabilize of the erosive processes. The macro drainage system proposition can be applied in other gullie areas with similar geological and geotechnical properties.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:23:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1488355 bytes, checksum: c26d0884f275294bed1c861487788e20 (MD5) Previous issue date: 2012-05-23 / The erosion in unpaved roads associated with the runoff has negative implication in social, economic and environmental development of a region. Therefore the incorporation of techniques for prevention and control of erosion on these roads is important. The techniques developed for this purpose require knowledge of the indices of soil resistance to erosion, principally the soil erodibility and critical shear stress. In this context, the aim of this study was to determine the erodibility and critical shear stress in the channel of an unpaved road implanted in an Oxisol horizons B and C. Study was conducted on an unpaved road in Viçosa-MG, Brazil, where the indices were obtained using a runoff simulator installed on the channel road, which allows to estimate soil loss associated with different shear stress. The results obtained in each test was adjusted using simple linear regression models and, the models identity test proceeded to obtain a representative value of the indices for the study site, and to obtain the confidence interval associated with the erodibility, considering 95% of probability. The erodibility value determined for the horizon B was 0.0044 g cm-2 min-1 Pa-1, and its associated confidence interval with 95% probability was 0.0035 to 0.0053 g cm-2 min-1 Pa-1. The critical shear stress determined for this horizon was 7.61 Pa. The horizon C erodibility value determined was 0.0347 g cm-2 min-1 Pa-1, and its xv associated confidence interval with 95% probability was 0.0288 to 0.0406 g cm-2 min-1 Pa-1. The critical shear stress value for this horizon was 8.16 Pa. / A erosão em estradas não pavimentadas associada ao escoamento superficial interfere negativamente no desenvolvimento social, econômico e ambiental de uma região. Por isso é importante a incorporação de técnicas que visem a prevenção e o controle da erosão nestas estradas. As diferentes técnicas desenvolvidas para este fim requerem o conhecimento dos índices de resistência do solo ao processo erosivo, sendo a erodibilidade e a tensão crítica de cisalhamento os índices de maior importância. Neste sentido, objetivou-se com a realização deste trabalho, determinar a erodibilidade e a tensão crítica de cisalhamento no canal de uma estrada não pavimentada implantada nos horizontes B e C de um Latossolo Vermelho-Amarelo. O estudo foi realizado em uma estrada não pavimentada do município de Viçosa- MG, onde os índices foram obtidos utilizando um método de determinação direta com o uso de um simulador de escoamento instalado no canal da estrada, que permitiu estimar as perdas de solo associadas a diferentes tensões cisalhantes. Aos resultados obtidos em cada teste foi ajustado um modelo de regressão linear simples e, posteriormente, se aplicou a técnica de teste de identidade de modelos, a fim de obter um valor representativo destes índices para o local de estudo, além de obter o intervalo de confiança associado à erodibilidade com um nível de confiança de 95%. O valor de erodibilidade determinado para o horizonte B, foi de 0,0044 g cm-2 min-1 Pa-1, sendo a ele associado um intervalo de confiança com 95% de probabilidade de 0,0035 a 0,0053 g cm-2 min-1 Pa-1. A tensão crítica de cisalhamento determinada para este horizonte foi de 7,61 Pa. Para o horizonte C o valor de erodibilidade determinado foi de 0,0347 g cm-2 min-1 Pa-1, sendo a ele associado um intervalo de confiança com 95% de probabilidade de 0,0288 a 0,0406 g cm-2 min-1 Pa-1. A tensão crítica de cisalhamento determinada para este horizonte foi de 8,16 Pa.

Made available in DSpace on 2016-12-08T15:50:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PGMS14DA019.pdf: 1880244 bytes, checksum: 752a05f9ba75eca1fc9334e3c2f99360 (MD5) Previous issue date: 2014-05-16 / Rainfall soil erosion is influenced by rainfall and soil characteristics, relief forms, soil cover and management including cropping systems, and by conservation practices. The conservation planning demands the knowledge of the influence of erosive capacity of rainfall, soil resistance to erosion, soil management and cultivation on the water erosion. In a long term study, the quantification of these factors is also used to estimate the parameters of the Universal Soil Loss Equation (USLE), whose model is used worldwide to predict soil losses and support the conservation planning at a local scale. The present study determined the rainfall erosivity (R factor) and soil erodibility (K factor) of the USLE num Cambissolo Húmico, for Lages, State of Santa Catarina, and soil and water losses in the different soil management systems, in an long term experiment conducted at the Center of Agricultural and Veterinary Sciences of Lages. With the aid of daily rainfall charts, we generated 107 erosivity indices, which were correlated to the soil losses collected in the standard USLE plot, resulting from respective rainfall. Soil losses in the systems of no-tillage, reduced tillage, and conventional tillage were collected in the same experiment during the period 1993-2012. The field experiment was developed under natural rainfall, in 3.5 x 22.1 plots with runoff collection systems. The measurements were performed after each erosion event. We evaluated the following treatments: conventional tillage (CT) with one plowing + two diskings; reduced tillage (RT) with one chiseling + one disking; and no-tillage (NT) without soil preparation; and one treatment with one plowing + two diskings but without crops, bare soil (BS), which represented the standard USLE plot. The erosion index (R factor) recommended for Lages is the EI30, whose annual average is 5,033 MJ mm ha-1 h-1 and of this value, 66 % take place between September and February. This erosivity value has an estimated return period of two years, that is, 50 % probability of occurrence. The annual erodibility estimated by the quotient and by simple linear regression between soil loss and erosivity was 0.0175 and 0.0172 Mg ha h ha-1 MJ-1 mm-1, respectively. The erodibility in the spring-summer and fall-winter periods showed small variations relative to the annual average. The monthly erodibility ranged from 0.0083 Mg ha h ha-1 MJ-1 mm-1 in December to 0.0241 Mg ha h ha- 1 MJ-1 mm-1 in April. Soil losses in the treatments with crops were strongly affected by the management system, while water losses were only moderately affected. Average soil losses were 85.29; 6.41; 2; and 0.82 Mg ha-1 year-1, in the treatments BS, CT, RT and NT, respectively, whereas water losses in these treatments were 38, 24, 15 and 9 % of the of the annual rainfall, respectively. Soil losses of the treatments BS and CT were highly influenced by erosivity, while those of RT and NT were more influenced by the rainfall and runoff volume. Water losses were strongly influenced by the rainfall volume and by the time of the year, in all treatments / A erosão hídrica pluvial do solo é influenciada pelas características da chuva e do solo, pela forma do relevo, pela cobertura e manejo do solo incluindo os sistemas de cultivo, e pelas práticas conservacionistas. O planejamento conservacionista requer o conhecimento da influência da capacidade erosiva das chuvas, da resistência do solo à erosão e do manejo e cultivo do solo sobre a erosão hídrica. Em pesquisas de longo prazo sobre erosão do solo, a quantificação destes fatores é utilizada também para gerar parâmetros da Equação Universal de Perda de Solo (USLE), cujo modelo é utilizado para predizer as perdas de solo e subsidiar o planejamento conservacionista localmente. Este trabalho teve o objetivo de determinar os fatores erosividade das chuvas (fator R) e erodibilidade do solo (fator K) da USLE num Cambissolo Húmico, para Lages, SC, bem como as perdas de solo e água em diferentes sistemas de manejo do solo, em experimento de longa duração conduzido no Centro de Ciências Agroveterinárias de Lages, SC. Utilizando pluviogramas diários, foram gerados 107 índices de erosividade, os quais foram correlacionados com as perdas de solo coletadas na parcela padrão da USLE resultantes das respectivas chuvas. As perdas de solo nos sistemas de manejo semeadura direta, cultivo mínimo e preparo convencional foram coletadas no mesmo experimento durante os anos de 1993 a 2012. O experimento foi conduzido em campo, sob chuva natural, em parcelas de 3,5 x 22,1 m dotadas de sistemas coletores de enxurrada, sendo as determinações realizadas após cada evento erosivo. Estudaram-se os tratamentos com cultivo do solo sob rotação de culturas: preparo convencional (PC) com uma aração + duas gradagens; preparo redizido (PR) com uma escarificação + uma gradagem; e semeadura direta (SD) sem preparo do solo; e um tratamento com uma aração + duas gradagens sem cultivo (SC) que se constituiu na parcela padrão da USLE. O índice erosivo (fator R) recomendado para Lages (SC) é o EI30, cuja média anual é 5.033 MJ mm ha-1 h-1 e, deste valor, 66 % ocorre entre setembro e fevereiro. Este valor de erosividade tem período de retorno estimado em dois anos, ou seja, 50 % de probabilidade de ocorrência. O valor de erodibilidade anual estimado pelo quociente e por regressão linear simples entre as perdas de solo e as erosividades, foi respectivamente de 0,0175 e 0,0172 Mg ha h ha-1 MJ-1 mm-1. A erodibilidade nos períodos de primaveraverão e outono-inverno apresentou pequenas variações em relação à média anual. A erodibilidade mensal variou de 0,0083 Mg ha h ha-1 MJ-1 mm-1 no mês de dezembro a 0,0241 Mg ha h ha-1 MJ-1 mm-1 no mês de abril. As perdas de solo nos tratamentos com cultivo foram fortemente influenciadas pelo sistema de manejo, enquanto as perdas de água sofreram apenas efeito moderado. As perdas médias de solo foram de 85,29; 6,41; 2; e 0,82 Mg ha-1 ano-1, nos tratamentos SC, PC, PR e SD, respectivamente, enquanto, as perdas de água nestes tratamentos representaram respectivamente 38, 24, 15 e 9 % da precipitação pluviométrica anual. As perdas de solo dos tratamentos SC e PC sofreram maior influência da erosividade, enquanto as do PR e SD foram mais influenciados pelo volume de chuva e de enxurrada. As perdas de água foram fortemente influenciadas pelo volume de chuva e pela época do ano, em todos os sistemas de manejo do solo

Made available in DSpace on 2016-12-08T15:50:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PGMS14DA021.pdf: 1596222 bytes, checksum: 429152a00872f6dbd34d929c38428e3c (MD5) Previous issue date: 2014-03-27 / By 1947, Ellison, defined soil erosion as a process of breakdown and sediment transport by erosive agents, and factors involved in the process should be studied separately. From there, a series of models and mathematical equations were developed to predict soil erosion. At one extreme, empirical models, similar to Equation Universal Soil Loss Models - USLE, considering annual average soil loss, are relatively simple and require little computational effort. However, present difficulties when it comes to scaling for different scenarios of those tested, and are not indicated for individual events. At the other extreme, the mathematical models with a high degree of complexity, require great effort in the generation of the input data, and computational work in their processing. Although a purely physical model is desirable, the amount of required information makes it virtually impossible, suggesting the adoption of an intermediate model between purely physical and empirical. A simplified model proposed by Hartley (1987) to estimate runoff, sediment yield and soil loss can be an alternative in this universe. This model, despite a physical basis, requires a set of data similar to the USLE. The research aims to examine the Hartley model, build and adapt new routines to be incorporated in the original model and validate it in some real situations. The first steps of this work consisted in searching and organizing data on losses of soil and water by rainfall erosion, originating database for soil conservation and water available on CAV/UDESC. The simulations were performed with the data obtained in experiments conducted in two soils, clayey loam structured soil (Hapludox) and Inceptisol. The model performance was evaluated according to the confidence index, which summarizes the results of the indices of concordance and correlation. The model proved capable of predicting water losses, with correlation coefficients between 0.75 and 0.91, similar to levels of concordance from 0.73 to 0.91. The performance of the model ranged from tolerable to very good. For soil loss, the model showed higher rates, with values of 0.96 and 0.95 for the correlation and concordance, respectively. The performance of the model for soil loss, had great values / Por volta de 1947, ELLISON, definiu a erosão do solo como um processo de desagregação e transporte de sedimentos por agentes erosivos, e que fatores envolvidos no processo deveriam ser estudados separadamente. A partir daí, uma série de modelos e equações matemáticas foram desenvolvidas para predizer a erosão do solo. Num extremo, os modelos empíricos, semelhantes à Equação Universal de Perda de Solo USLE, por considerar valores médios anuais de perdas de solo, são relativamente simples e requerem pouco esforço computacional. No entanto, apresentam algumas dificuldades quando se trata de extrapolação para cenários diferentes daqueles testados, além de não serem indicados para eventos individuais. Noutro extremo, os modelos matemáticos, com alto grau de complexidade, exigem grande esforço na geração dos dados de entrada e muito trabalho computacional no seu processamento. Embora seja desejável um modelo puramente físico, a quantidade de informações requeridas torna-o praticamente inviável, o que indica a adoção de um modelo intermediário entre puramente físico e empírico. Um modelo simplificado, proposto por Hartley (1987) para estimar o escoamento superficial, a produção de sedimentos e a perda de solo, pode ser uma alternativa neste universo. Este modelo, apesar de ter uma base física, requer um conjunto de dados similar àquele da USLE. A pesquisa tem como objetivo proceder à análise do modelo de Hartley, construir e adequar novas rotinas a serem incorporadas no modelo original e validá-lo em algumas situações reais. Os primeiros passos deste trabalho consistiram em buscar e organizar dados de perdas de solo e água por erosão hídrica pluvial, oriundos da base de dados de conservação do solo e água disponíveis no CAV/UDESC. As simulações do modelo foram realizadas com os dados obtidos em experimentos conduzidos em dois solos, um Nitossolo Háplico Alumínico e um Cambissolo Húmico Alumínico Léptico. O desempenho do modelo foi avaliado segundo o índice de confiança, o qual sintetiza os resultados dos índices de concordância e de correlação. O modelo mostrou-se capaz de predizer as perdas de água, com índices de correlação entre 0,75 e 0,91, semelhantes aos índices de concordância de 0,73 a 0,91. O desempenho do modelo variou de sofrível a muito bom. Para as perdas de solo, o modelo apresentou índices superiores, com valores de 0,96 e 0,95 para a correlação e a concordância, respectivamente. O desempenho do modelo, para as perdas de solo, foi considerado ótimo

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:32:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pre textuais Neiva.pdf: 64364 bytes, checksum: 51646331cf743e4cd4b4c5ef87744eef (MD5) Previous issue date: 2007-05-04 / With intensive occupation of Central-West region of Brazil in the last decades having significant impact on natural resources and water erosion is one of the most serious problema. Higher catchment area of Araguaia river is representative of this process due to several factors such as: existence of sandy soils highly susceptible, inadequate use and management, higher annual rainfall which is concentrated in some months and higher erodibility. The objective of this study was to identify and characterize possible relations between precipitation dynamic and erosion, erodibility, soil use and incidence of erosion (gullies) with the point of view to furnish help to evaluate susceptibility and risk of erosion for environmental planing. Approach adopted in this study will help in principal analysis systematic or integrated geoenvironmental nature, based on correlation of integrated data, dynamic climatology and geographic, with emphasis on rainfall, considering influence on landscape and vice-versa and in the context of catchment hydrographic with special analyses reference. The results revealed that rainfall concentration in time (autumnsummer) and in space (sectors of emerging tributaries of Araguaia river and river itself), concentration of erosion in the east, central part and South, where also found higher incidence of erosion and erodibility (susceptible soils) and large area of native Cerrado converted to agriculture and pasture are degraded. It is also revealed that conserved areas (in the West0, inspite of higher erosivity and erodibility do not present erosion phenomenon and finally annual rainfall indices may be decreased since 1970. / O intenso processo de ocupação do Centro-Oeste brasileiro nas últimas décadas vem impactando, significativamente, os recursos naturais, sendo a erosão hídrica uma das conseqüências mais graves. A alta bacia do Rio Araguaia é representativa desse processo, devido a uma convergência de fatores, tais como: a existência de solos arenosos altamente suscetíveis à erosão, usos e manejos inadequados, elevado índice pluviométrico anual, concentrado em alguns meses e alta erosividade. Essa pesquisa objetiva identificar e caracterizar as relações possíveis entre a dinâmica pluvial e espacialização da erosividade, erodibilidade, uso dos solos e os focos erosivos (ravinas e voçorocas) visando fornecer subsídios para a avaliação da suscetibilidade e risco à erosão para fins de planejamento ambiental. A abordagem adotada neste estudo apoiou-se no princípio da análise integrada de cunho geoambiental, baseada na correlação e integração de dados, na climatologia geográfica, considerando-se as chuvas e sua influência nas paisagens e vice-versa e no contexto de bacia hidrográfica como categoria de análise espacial de referência. Os resultados revelaram: concentração de chuvas no tempo (primavera-verão) e no espaço (setores das nascentes dos tributários do rio Araguaia, além dele próprio); concentração dos focos erosivos a leste, numa faixa central e sul, onde se encontram também os maiores índices de erosividade e erodibilidade (solos suscetíveis) e maiores áreas de conversão do Cerrado nativo em agricultura e pastagem, não raro, degradada. Revelaram paralelamente que áreas preservadas (a oeste), apesar da erosividade e erodibilidade elevadas não apresentaram fenômeno erosivo e finalmente que os índices pluviométricos anuais podem estar diminuindo desde 1970.

Submitted by Mariana Dornelles Vargas (marianadv) on 2015-03-25T12:56:52Z No. of bitstreams: 1 analise_processos.pdf: 7156305 bytes, checksum: 71abe44755bc8859c52aee8d57799e33 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-25T12:56:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 analise_processos.pdf: 7156305 bytes, checksum: 71abe44755bc8859c52aee8d57799e33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Nenhuma / O planejamento do uso e ocupação do solo em uma bacia hidrográfica pode servir como um instrumento preventivo à erosão. É objeto deste estudo, detalhar o fenômeno da erosão hídrica e a produção de sedimentos na microbacia do arroio Morungava, Gravataí, RS. Esse estudo avaliou os indicadores de erosão aqui descritos como matéria orgânica e argila dos solos Argissolos e Hidromórficos, caracterizados neste estudo como perfis-tipo para a realização da caracterização pedológica. A análise quantitativa foi obtida através da coleta do horizonte superficial dos solos, que foi realizada com a aplicação do método do anel volumétrico e a análise espacializada é resultante do uso da Equação Universal de Perda de Solo (EUPS) e do emprego de técnicas dos Sistemas de Informações Geográficas (SIG?s). A avaliação da produção de sedimentos, bem como a distância e a fração deste que chega a atingir a rede de drenagem superficial foi obtida com a aplicação de equações empíricas da Taxa de Produção de Sedimentos (TPS). Os resultados mostram que os indicadores de erosão apresentam correlação, sugerindo que a fração argila exerça um efeito de proteção, reduzindo a oxidação e a perda de matéria orgânica. A erosão da microbacia é de aproximadamente 52.000 t.ano-1, sendo que destes 15.452 t.ano-1 resulta na Produção de Sedimentos (PS). A distância indicativa estimada da área de captação anual desses sedimentos pela rede hídrica é de 42 m. / Use planning and land use in basins can serve as a preventive tool to erosion. It is the object of this study, detailing the phenomenon of erosion and sediment yield in the micro basin of Morungava, Gravataí, RS. This study evaluated the erosion indicators described herein as organic matter and Clay soils and Hydromorphic soils, characterized in this study as profile types to perform the pedological characterization. The quantitative analysis was obtained by collecting the soil surface horizon, which was accomplished with the application of the volumetric ring method is spatially and analysis resulting from the use of Equation Universal Soil Loss (USLE) and the use of techniques of Geographical Information System (GIS). The assessment of sediment yield, and the distance and the fraction of that reaches the surface drainage network was obtained by applying empirical equations of Sediment Production Rate (SPR). The results show that the erosion indicators correlate, suggesting that the clay exerts a protective effect, reducing oxidation and loss of organic matter. The erosion of the watershed is approximately 52,000 t.year-1, out of which 15,452 t.year-1 results in the Production of Sediment (PS). The estimated distance indicative of the catchment area of these sediments by the annual water supply is 42 m.

The agricultural activities, without considering the potential and limitations on the land use, are a potential source of environmental degradation. This study proposed the environmental diagnose of the sub-basin Angasmarca river, in La Libertad region in Peru, using geoprocessing techniques. For the execution of the work were incorporated into a Geographic Information System (ArcGIS 9.2) data obtained by remote sensing (CBERS multispectral image and ASTER DEM G-2 digital elevation model), topographic maps, rainfall data, soil analyzes and thematic maps existing (geology, soils, ecology). From the morphometric characterization of the study area, we obtained the potential use of land (from the roughness coefficient) characterizing areas liable to degradation by environmental conflicts and identify areas susceptible to laminar erosion supported in Equation Universal Soil Loss (USLE). From the analysis of hydrologic conditions and soils of watersheds evaluated by the circularity index (CI), compactness coefficient (Kc) and form factor (Kf), the region is favorable to processes of runoff, but nevertheless not subject to floods. In the evaluation of potential soil use, it was found that 33.18% of the sub-basin is appropriate for agricultural practice, 52.12% for pasture, 9.45% for pasture/forestry and 5.25% for forestry. 50.88% (17963.53 ha) of the total area of the sub-basin is in use conflicts therefore requires adaptations that reduce environmental degradation. In the analysis of rainfall erosivity was found that the annual average value (EI30) is 4.762 MJ.mm.ha-1.h-1.year-1 (R factor), with a monthly average of the 396.8MJ.mm.ha-1.h-1. In the rainy season (October to April) was 4678.5MJ.mm.ha-1.h-1 (considered erosive) and the dry season (May to September) of 83.5MJ.mm.ha1.h-1 (considered non-erosive). Therefore the estimates soil losses upper than 97.82t.ha-1.year-1 area located in the watersheds with the greater slopes (88.88km²), however, the watersheds with the lowest soil loss area (mean 77.47t.ha-1.year-1 76.92 km2) area located on flatter land. The mathematical modeling performed in the Geographic Information System enabled the integration data of the estimates of erosion potential laminar and environmental assessment Physical- Conservationist, permitting spatialize areas the potential risk both conflicts of land use, erosion and environmental deterioration, the which allows to propose mitigation actions for areas that present the biggest problems. / As atividades agropecuárias, sem considerar as potencialidades e limitações quanto ao uso das terras, são uma fonte potencial de degradação do meio ambiente. O trabalho teve por objetivo fazer um diagnóstico ambiental na sub-bacia do rio Angasmarca, na Região La Libertad no Peru, utilizando técnicas de geoprocessamento. Para a execução do trabalho foram incorporados a um Sistema de Informação Geográfica (ArcGIS 9.2) os dados obtidos por sensoriamento remoto (imagem multiespectral CBERS e modelo digital de elevação ASTER G-DEM 2), cartas topográficas, dados pluviométricos, análises de solo e mapas temáticos existentes (geologia, solos, ecologia). A partir da caracterização morfométrica da área de estudos, obtivemos o uso potencial das terras (a partir do coeficiente de rugosidade), caracterizando áreas passiveis de degradação por conflitos ambientais e identificamos áreas susceptíveis à erosão laminar apoiado na Equação Universal de Perda de Solos (EUPS). Da análise das condições hidrológicas e de solos das microbacias avaliadas através do índice de circularidade (Ic), coeficiente de compacidade (Kc) e fator de forma (Kf), a região é favorável a processos de escoamento superficial, mas no entanto não sujeita a enchentes. Na avaliação do uso potencial do solo, constatou-se que 33,18% da área da sub-bacia apresenta-se apropriada para a prática agrícola, 52,12% para pastagem, 9,45% para pastagem/florestamento e 5,25% para florestamento. 50,88% (17.963,53ha) da área total da sub-bacia encontra-se em conflito de uso, portanto necessita de adequações que diminuam a degradação ambiental. Na análise da erosividade das chuvas verificou-se que o valor médio anual (índice EI30) da sub-bacia é de 4.762MJ.mm.ha-1.h- 1.ano-1 (fator R), com uma média mensal de 396,8MJ.mm.ha-1.h-1. Já para o período chuvoso (outubro a abril) foi de 4.678,5MJ.mm.ha-1.h-1 (considerado erosivo) e para o período seco (maio a setembro) de 83,5MJ.mm.ha-1.h-1 (considerado não erosivo). Portanto verificou-se que estimativas de perdas de solo superiores a 97,82t.ha-1ano-1, estão localizadas em microbacias de maiores declividades, totalizando 88,88km2 da área da sub-bacia, entretanto, as microbacias onde ocorrem menores perdas de solos (média de 77,47t.ha-1ano-1 - 76,92 km2), estão localizadas em terrenos mais planos. As modelagens matemáticas realizadas no Sistema de Informação Geográfica possibilitaram a integração de dados das estimativas do potencial de erosão laminar e da avaliação ambiental Físico- Conservacionista, permitindo espacializar às áreas de risco potencial tanto de conflitos de uso do solo, erosão e deterioração ambiental, o que permite propor ações mitigadoras para áreas que apresentam maiores problemas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Anthropogenic actions determine the surface condition of watersheds by altering the hydrological dynamics and sediment yields. Environmental quality indicators that use the hydrosedimentological variables and characteristics of the watersheds, considering the complexity assigned by the human-environment interaction may be more useful than the most robust model to evaluate paired watersheds. These models require exhaustive field works, becoming very demanding in terms of both cost and manpower. The overall objective of this study was to evaluate the hydrosedimentological behavior and the use of indicators to evaluate the different proportions of soil use in rural watersheds paired. The two rural watersheds, with an area of 1.445 km2 (RW 140) and 0.796 km2 (RW 80) are located in the municipality of Júlio de Castilhos, Rio Grande do Sul State, Brazil. The study period was from 2010 to 2012 and the hydrosedimentological variables monitored were rainfall, water flow, turbidity, and concentration of suspended and drag sediment. The coefficients of flow regularization and dissipation of erosive energy were also used to assess surface conditions provided by the human-environment interaction. From the results we conclude that: i) high proportions of riparian forests in watersheds minimizes the impacts of rainfall events, resulting in less runoff and greater baseflow; ii) crop areas with inadequate soil management and localized superjacent to wetlands contributed to maximize the impacts of large precipitation by increasing runoff and reducing water reserves during drought periods; iii) large rainfall events potentiate the sediment production, especially in areas with degraded riparian forest; iv) high proportions of wetlands minimizes sediment production, generating even greater runoff, and the conservation of areas surrounding watercourses with natural vegetation attenuates the sediments mobilization, reducing the risk of contamination of water courses, especially when the soil management is inappropriate. The coefficients used showed responses in agreement with the hydrosedimentological changes, demonstrating that they are effective in quantifying the hydrological and energy dissipation changes generated by the human-environment interaction in watersheds with different proportions of land use. / As ações antrópicas determinam as condições de superfície de bacias hidrográficas, alterando a dinâmica hidrológica e a produção de sedimento. Indicadores de qualidade ambiental que utilizam as variáveis hidrossedimentológicas e características das bacias, e consideram a complexidade atribuída na interação homem-meio podem ser mais uteis para avaliar bacias pareadas, do que modelos mais robustos. Esses modelos demandam exaustivos levantamentos e tornam-se de alto custo para sua utilização. O objetivo geral do presente estudo foi avaliar o comportamento hidrossedimentológico e a utilização de indicadores para avaliação das diferentes proporções de usos do solo em pequenas bacias hidrográficas rurais pareadas. As duas pequenas bacias hidrográficas com área de 1,445 km2 (PBH140) e 0,796 km2 (PBH80) estão localizadas no município de Júlio de Castilhos, Rio Grande do Sul, Brasil. O período de estudo foi de 2010 a 2012 e as variáveis hidrossedimentológicas monitoradas foram precipitação, vazão, turbidez, concentração de sedimento em suspensão e arraste de fundo. Também foram utilizados os coeficientes de regularização de vazão e de dissipação de energia erosiva para avaliar as condições de superfície proporcionadas pela interação homem-meio. Através dos resultados foi possível concluir que: i) a maior ocorrência de uso do solo com matas ciliares em bacias hidrográficas minimiza os impactos de eventos pluviométricos, resultando em menor escoamento superficial e maior escoamento de base; ii) as áreas de lavouras com manejo inadequado do solo e localizadas sobrejacentes às áreas úmidas contribuíram para maximizar os impactos de grandes precipitações aumentando o escoamento superficial e reduzindo a reserva hídrica em períodos de estiagem; iii) grandes eventos pluviométricos potencializam a produção de sedimento, principalmente em áreas com a mata ciliar degradada; iv) a maior proporção de uso do solo sob área úmida minimiza a produção de sedimentos, mesmo gerando maior escoamento superficial; e que v) a conservação das áreas que circundam os cursos d água com vegetação natural atenua o aporte de sedimentos, reduzindo os riscos de contaminação dos cursos hídricos, principalmente quando o manejo do solo da área de lavoura for inadequado. Além disso, os coeficientes utilizados apresentaram respostas condizentes às alterações hidrossedimentológicas, demonstrando que eles são eficientes em quantificar as alterações hidrológicas e de dissipação de energia geradas pela interação homem-meio em bacias hidrográficas com diferentes proporções de uso do solo.

Made available in DSpace on 2015-03-26T12:31:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1048332 bytes, checksum: d2cc8bcdce04c4c44c28d4f3c1b64a84 (MD5) Previous issue date: 2009-09-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The main form of agricultural land degradation is the soil water erosion which is caused by the action of rain and runoff, being affected by a large number of natural and antropic agents. Moreover, much of the water that flows over the soil surface represents a reduction in the volume of water that reaches the water table. The models are important tools for analysis, since they allow a better understanding of hydrological processes and the assesment of management practices and land use. The aim of this work was to develop and calibrate a hydrologic model to support the impact assessment of the use and management of soil on water availability and soil losses. In 2001, Pruski et al. proposed a hydrologic model to estimate the components of water balance in agricultural areas. The intensity of precipitation is obtained by a function derived from the i-d-f equation, resulting in a profile where the peak rainfall intensity occur in the beginning of precipitation and decreases until the end. The infiltration rate is based on the Green-Ampt-Mein-Larson (GAML) equation. A major limitation of the method is related to the precipitation intensity profile, because it is always associated with a recurrence period and does not properly represent the majority of natural rainfall. With regard to infiltration, the GAML equation is applied without adjustment of the input parameters, which can lead to errors in the infiltration estimate. To make easier the application of the hydrological model was developed a software (Simulação Hidrológica-SH2), whose main limitation is the difficulty of making continuous simulation. In this study we implemented some adjustments to the hydrological model: a) replacement of i-d-f equation by a double exponential equation to represent the precipitation profile; b) the parametrization of the GAML equation to estimate the infiltration rate; c) inclusion of the continuity equation for the simulation of the soil water erosion. The software was integrated with a weather generator (ClimaBR) to allow for daily simulation of hydrological processes, and a module for calculating the soil loss was added. For the evaluation of the model were used monthly and annual rainfall, runoff and soil loss data, obtained from four experimental plots located on the campus of the University of Santa Catarina State - UDESC, in the period from 2003 to 2008. The treatments were the soil without vegetation (SC), conventional tillage (PC), minimum tillage (CM) and no tillage (SD). The simulation was performed with two precipitation synthetic series, one set on a monthly basis (SABM) and another set on a daily basis (SABD). The combination of parameters which resulted in the best fit of the GAML equation was: the replacement of hydraulic conductivity (K0) by the constant infiltration rate (Tie); and the estimated matric potential at the wetting front as a function of hydraulic conductivity in the saturated zone ( Ψf(Kw)). The regression coefficients between the total monthly runoff observed and estimated showed the model has a tendency to underestimate the runoff during the months when major events occur, and to overestimate during the months when minor events were observed. With SABD the coefficients of regression equations were better than the SABM. The model underestimated the average annual runoff for SC, PC and CM, but overestimated for SD. However, were not found statistically significant differences between the observed average annual runoff and average annual runoff estimated by the model. The values of r2 were low. There was no statistically significant difference between the average soil loss rate observed and estimated by the model for the soil without vegetation (SC), but was significant for the other soil tillage. / A principal forma de degradação das terras agrícolas é a erosão hídrica do solo, que é causada pela ação da chuva e do escoamento superficial, sendo afetada por um grande número de agentes naturais e antrópicos. Além disso, grande parte da água que escoa sobre a superfície do solo representa uma redução do volume de água que atinge o lençol freático. Os modelos são ferramentas de análise importantes, uma vez que permitem uma melhor compreensão dos processos hidrológicos, a análise do desempenho de práticas de manejo e uso do solo. Assim sendo, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e calibrar um modelo hidrológico de suporte à avaliação do impacto do uso e manejo do solo na disponibilidade de água e nas perdas de solo. Em 2001, Pruski et al. propuseram um modelo hidrológico que permite estimar os componentes do balanço hídrico em áreas agrícolas. A intensidade de precipitação é obtida por uma função derivada da equação de chuvas intensas, resultando em um perfil de precipitação onde a intensidade máxima ocorre no início da chuva e decresce até o final. A taxa de infiltração se baseia no modelo de Green-Ampt modificado por Mein-Larson (GAML). Uma das principais limitações do método está relacionada ao perfil de precipitação, pois o mesmo está sempre associado a um período de retorno e não representa adequadamente a maioria das chuvas naturais. No que diz respeito à infiltração, a equação GAML é aplicada sem ajuste dos parâmetros de entrada, o que pode levar a erros consideráveis na estimativa da infiltração. Para facilitar a aplicação do modelo hidrológico foi desenvolvido um software (Simulação Hidrológica-SH2), cuja principal limitação é a dificuldade de fazer simulação contínua. Neste trabalho foram implementadas algumas adequações ao modelo hidrológico: a) substituição da equação de chuvas intensas por uma equação dupla exponencial para representar o perfil de precipitação; b) ajuste dos parâmetros da equação GAML para estimar a taxa de infiltração; c) inclusão da equação da continuidade para a simulação da erosão hídrica. No software foi implementada a integração com um gerador de séries climáticas (ClimaBR) para permitir a simulação diária dos processos hidrológicos, e a inclusão de um módulo para o cálculo da perda de solo. Para a avaliação do modelo foram utilizados dados mensais e anuais de precipitação, escoamento superficial e perda de solo, obtidos de quatro parcelas experimentais localizadas no campus da Universidade do Estado de Santa Catarina UDESC, em Lages (SC), no período de 2003 a 2008. Os tratamentos foram o solo sem cobertura (SC), preparo convencional (PC), cultivo mínimo (CM) e semeadura direta (SD). A simulação foi realizada com duas séries sintéticas de precipitação, uma ajustada em base mensal (SABM) e a outra ajustada em base diária (SABD). A melhor combinação de ajuste da equação GAML foi: a substituição da condutividade hidráulica (K0) pela taxa de infiltração estável (Tie), e a estimativa do potencial matricial na frente de umedecimento em função da condutividade hidráulica na zona de saturação ( Ψf(Kw)). Os coeficientes de regressão entre os valores mensais observados e o estimados mostraram que o modelo apresenta a tendência de subestimar o escoamento superficial nos meses em que ocorrem os maiores eventos, e de superestimar nos meses em que ocorrem os menores eventos observados. Com a SABD os coeficientes das equações de regressão foram melhores do que com a SABM. O modelo subestimou o escoamento médio anual para o SC, PC e CM, mas superestimou para a SD. No entanto, não houve diferença estatística significativa entre o escoamento médio anual observado e o escoamento médio anual estimado pelo modelo. Os valores de r2 para a regressão entre a perda de solo mensal observada e as perdas de solo mensais estimadas pelo modelo foram baixos. Não houve diferença estatística significativa entre a perda de solo média anual observada e a estimada pelo modelo para o solo sem cobertura (SC), mas foi significativa para os demais preparos de solo.