Submitted by Ivone Costa (mivone@ufpa.br) on 2018-05-18T13:16:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_ModeloWeppEstimativa.pdf: 2460316 bytes, checksum: 58d92605f3dd0bc7532e5c16b1aa1e6a (MD5) / Approved for entry into archive by Ivone Costa (mivone@ufpa.br) on 2018-05-18T13:18:24Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_ModeloWeppEstimativa.pdf: 2460316 bytes, checksum: 58d92605f3dd0bc7532e5c16b1aa1e6a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-18T13:18:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_ModeloWeppEstimativa.pdf: 2460316 bytes, checksum: 58d92605f3dd0bc7532e5c16b1aa1e6a (MD5) Previous issue date: 2017-12-06 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os processos erosivos produzem diversos prejuízos econômicos e ambientais. O desenvolvimento de modelos matemáticos tem possibilitado quantificar esses processos, permitindo estimar a magnitude do problema, visando minimiza-lo. Nesse sentido, este trabalho utiliza o modelo WEPP (Water Erosion Prediction Project) para simular a produção de sedimentos, em uma pequena bacia hidrográfica da Amazônia, bacia do igarapé da Prata, localizada no Município de Capitão Poço-PA. Os parâmetros principais calibrados do modelo WEPP foram: saturação inicial do solo (Si), erosão pelo fluxo superficial (Ki), erosão pelo fluxo em canais ou em sulcos (Kr) e condutividade hidráulica saturada (Ke). Após a calibração, pôde-se verificar que a maior parte da produção de sedimento está nos planos próximos ao exutório da bacia. E como é de se esperar, essa produção é maior em áreas com predominância de agricultura e pecuária. Os resultados da estimativa de produção de sedimentos calculada pelo modelo foram comparados a dados observados do ano de 2012. O modelo apresentou um valor 131,99 t/km², valor próximo ao observado, que foi de 121,64 t/km2. Esse resultado leva a conclusão de que os valores calculados pelo modelo estão coerentes com a realidade da produção de sedimentos da pequena bacia hidrográfica em questão. / Erosive processes produce several economic and environmental damages. The development of mathematical models has made it possible to quantify these processes, allowing estimating the magnitude of the problem, in order to minimize it. In this sense, this work uses the WEPP (Water Erosion Prediction Project) model to simulate the sediment yield in an Amazon small catchment, igarapé da Prata catchment, located in the Municipality of Capitão Poço-PA. The calibrated main parameters of the WEPP model were: initial soil saturation (Si), erosion by runoff (Ki), erosion by channel or groove flow (Kr) and saturated hydraulic conductivity (Ke). After the calibration, it was verified that most of the sediment yield is in the plans. And as is to be expected, this production is higher in areas with predominance of agriculture and livestock. The results of the estimated sediment yield calculated by the model were compared to the observed data for the year 2012. The model presented a value of 131.99 t / km², close to the observed value, which was 121.64 t / km2. This result leads to the conclusion that the values calculated by the model are consistent with the reality of the sediment yield of the small catchment in question.

RODRIGUES, Joseilson Oliveira. O uso da terra e a resposta hidrológica de pequenas bacias em regiões semiáridas. 2009. 128 f. : Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia Agrícola, Curso de Mestrado em Engenharia Agrícola, Fortaleza-CE, 2009. / Submitted by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-07-07T14:22:18Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_jorodrigues.pdf: 16309402 bytes, checksum: b2ab17d81f17cb85baf29eae39b670db (MD5) / Approved for entry into archive by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-07-07T14:23:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_jorodrigues.pdf: 16309402 bytes, checksum: b2ab17d81f17cb85baf29eae39b670db (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-07T14:23:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_jorodrigues.pdf: 16309402 bytes, checksum: b2ab17d81f17cb85baf29eae39b670db (MD5) Previous issue date: 2009 / This work was carried out to evaluate and to compare the hydrologic and sedimentologic behaviour of small rural catchments in the semiarid Northeast of Brazil, as well as to asses the influence of the anthropogenic action over soil and water resources. The study of theses processes is very important for the definition of strategies to a better management of small watersheds and the definition of sustainability plans. The study area is located in the Alto Jaguaribe basin, in the Iguatu County, State of Ceará, Brazil. Four small catchments B1, B2, B3 and B4, neibor to each other, were delimited and equipped with Parshall flumes, water level sensors, rain-gauges and automatic sediment samplers, aiming hydrossedimentologic studies under natural rainfall conditions. In this research, the areas of studied catchments areas are smaller than three ha. In the B1 part of cover vegetation was cut, making it possible to assess the influence of changes in the vegetation cover over runoff, peak discharge and sediment yield. In the others catchments (B2, B3 and B4), cover vegetation was keeping in undisturbed condition, representing the natural condition in the semiarid region of northeast Brazil. The data analysed comprises the hydrologic year of 2009 on the four experimental unities and some events on the months of January, February and March of 2008 on the small catchment B2. Despite the proximity of the monitored unities, the results show high spatial and temporal variability of the hydrossedimentologic answer, and the antecedent soil moisture as the main variable responsible for such modifications. It was observed that lowering the density of the Caatinga vegetation influenced runoff and sediment yield, with greater effects over the first events. Accumulated sediment yield reached values of 1.45, 1.39 and 0.12 ton.ha-1 for the micro-catchments B1, B2 e B4, respectively, at the end of the year 2009. Among all investigated catchments, B3 presented the highest values of runoff and peak discharges, with runoff coefficient average around 28%. The B4 experimental unit had a hydrossedimentologic behaviour very different from the other catchments, showing the lowest values of peak discharge, runoff and sediment yield, and this behaviour can be explained to the soil characteristics. The results presented in this study contribute with important information for the hydrossedimentologic study of semiarid regions, and can be used to guide further research in small catchments with ephemeral regime. / O objetivo central desse trabalho foi avaliar e comparar o comportamento hidrológico e sedimentológico em pequenas bacias rurais no semiárido nordestino, verificando a influência da ação antrópica sobre os recursos solo e água. O estudo desses processos é de suma importância na definição de estratégias para o melhor gerenciamento de pequenas bacias hidrográficas e na definição de planos de sustentabilidade. A área de investigação localiza-se na bacia do Alto Jaguaribe, mais precisamente no município de Iguatu, na região conhecida como Centro Sul do estado do Ceará. A área experimental é composta por quatro microbacias com denominação de B1, B2, B3 e B4 localizadas próximas entre si, foram delimitadas e equipadas com calhas Parshall, sensores de nível de água, pluviógrafos e coletores automáticos de sedimentos visando estudos hidrossedimentológicos em condições de chuva natural. Nessa pesquisa as áreas das bacias em avaliação não excederam 3 hectares, sendo na microbacia B1 aplicado um tratamento (raleamento), que permitiu avaliar a influência da alteração na cobertura vegetal da Caatinga sobre o escoamento superficial, descarga máxima e produção de sedimentos. As demais microbacias experimentais B2, B3 e B4 foram mantidas inalteradas, sem intervenção antrópica, representando condições naturais de pequenas bacias rurais do semiárido do nordeste. Os dados analisados abrangem toda a estação chuvosa de 2009 nas quatro unidades experimentais e alguns eventos nos meses de janeiro, fevereiro e março de 2008 na microbacia B2. Apesar da proximidade entre as unidades de monitoramento, os resultados revelaram grande variabilidade espaço-temporal das respostas hidrossedimentológicas, sendo a umidade anterior do solo a variável de destaque na modificação destas. Os resultados mostraram que a prática de raleamento da Caatinga teve influência na alteração do escoamento superficial e produção de sedimentos, sendo os efeitos maiores sobre os primeiros eventos. A produção acumulada de sedimentos atingiu ao final de 2009 valores de 1,45; 1,39 e 0,12 ton ha-1 para as microbacias B1, B2 e B4, respectivamente. De todas as microbacias investigadas, B3 apresentou os maiores valores de escoamento superficial, e descargas máximas, com coeficiente de escoamento médio em torno de 86%. A unidade experimental B4 mostrou-se com comportamento hidrossedimentológico bastante diferenciado das demais microbacias, sendo nesta encontrado as menores magnitudes de descarga máxima, escoamento superficial e produção de sedimentos, comportamento este associado principalmente às características físicas do solo da microbacia. Os resultados encontrados fornecem elementos importantes no campo hidrossedimentológico em regiões semiáridas, podendo ser empregados para nortear pesquisas futuras em microbacias com escoamento efêmero.

FARIAS, Teresa Raquel Lima. Estradas rurais não pavimentadas como fonte de sedimentos em bacia hidrográfica do semiárido. 2016. 97 f. : Tese (doutorado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia Agrícola, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, Fortaleza-CE, 2016. / Submitted by guaracy araujo (guaraa3355@gmail.com) on 2016-08-05T17:12:33Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_trlfarias.pdf: 2470558 bytes, checksum: 30335a2cc35e4a28efe3e35816823a1e (MD5) / Approved for entry into archive by guaracy araujo (guaraa3355@gmail.com) on 2016-08-05T17:15:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_trlfarias.pdf: 2470558 bytes, checksum: 30335a2cc35e4a28efe3e35816823a1e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-05T17:15:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_trlfarias.pdf: 2470558 bytes, checksum: 30335a2cc35e4a28efe3e35816823a1e (MD5) Previous issue date: 2016 / Approximately 80% of the road network in Brazil is unpaved. Studies have reported high erosion rates and runoff produced by the road infrastructure in various parts of the world and report that unpaved roads are significant sources of sediment in river basins. For two years (2013-2014), monitoring in the field under natural rainfall conditions was conducted to characterize runoff and sediment yield of unpaved rural road segments and the respective slopes in semiarid area of the Caatinga biome of northeastern Brazil, vulnerable to desertification. It was assessed the application of modelling in the yield of sediments from road surface. The sediment yield values measured in the years 2013-2014 ranged from 0.30 Mg.ha-1.year-1 to 0.92 Mg.ha-1.year-1, higher than those recorded in the preserved area, but generally lower than those reported in the literature for unpaved roads. However, it is a semiarid area with low rainfall and characterized by low runoff coefficients, which limits the sediment yield and the hydrological connectivity in the area, additionally the two monitoring years coincided with drought in the region. In the monitored road slope segments, sediment yield from the non-vegetated slope was about ten times that of the slope with vegetation. On the road surfaces, the annual sediment yield (normalized by the slope) in a segment with traffic was three times higher than that without traffic, in addition, events occurring after maintenance activities generated sediment concentration peaks as high as 5,000 mg.L-1 in these areas. In the road segment scale, among the models tested for the predicting of sediment yield, the USLE associated with the Maner equation, proved to be a suitable approach, the best results being obtained for the road without traffic due to no interference from external factors, such as traffic and maintenance activities, which are not explained by the model. In the scale of the Benguê catchment (933 km²), where the roads occupy only 0.7% of the surface, the modelling indicated that these areas contributed with approximately 7% of the total soil loss. The results of this study suggest that the sediment yield from roads and slopes with bare surface is at least one order of magnitude higher than those recorded in the preserved areas of the basin. Maintenance activities on roads and traffic of vehicles contribute to the increased availability of sediments and impacting the sediment concentrations, but produce lower impact on the sediment loads, which depend on runoff and the its occurrence after reprofiling of roads. It was also found that the natural vegetation of the semiarid region has potential in capturing sediments in road slopes, with an important role in breaking down connectivity between sediment flows from unpaved roads and the natural drainage system of the catchment. / Aproximadamente 80% da malha viária no Brasil não possui pavimentação. Estudos têm registrado elevadas taxas de erosão e escoamento superficial produzidas pela infraestrutura viária em várias partes do mundo e reportam que estradas não pavimentadas são fontes significativas de sedimentos em bacias hidrográficas. Durante dois anos (2013-2014) foi conduzido monitoramento em campo sob condições de chuva natural para caracterizar escoamento e produção de sedimentos de segmentos de superfície de estradas rurais não pavimentadas e talude viário, em área semiárida do bioma Caatinga do nordeste do Brasil, vulnerável à desertificação. Também avaliou-se a aplicação de modelagem na predição da produção de sedimentos de superfície de estradas. Os valores de produção de sedimentos medidos nos anos de 2013-2014, variaram de 0,30 Mg.ha-1.ano-1 a 0,92 Mg.ha-1.ano-1, superiores aos registrados na área em condição preservada, porém em geral inferiores aos reportados na literatura para estradas não pavimentadas. Entretanto, trata-se de uma área semiárida com baixa pluviometria e caracterizada por baixos valores de coeficiente de escoamento superficial, o que limita a produção de sedimentos e a conectividade hidrológica da área, além de os dois anos de monitoramento terem coincidido com período de seca na região. Nos segmentos de talude rodoviário monitorados, a produção de sedimentos do talude sem vegetação foi cerca de dez vezes superior à do segmento com vegetação. Na superfície de estradas, a produção de sedimentos anual (normalizada pela declividade) em um segmento com trânsito foi três vezes mais elevada que da estrada sem trânsito, além disso, eventos que ocorreram após atividades de manutenção das vias geraram picos de concentração de sedimentos superiores a 5.000 mg.L-1 nessas superfícies. Na escala de segmento de estrada, entre os modelos avaliados para predição da produção de sedimentos, a USLE associada a equação de Maner, mostrou-se uma abordagem adequada, em que os melhores resultados foram obtidos para a estrada sem trânsito, devido a não interferência neste segmento, de fatores externos como trânsito e atividades de manutenção, não explicados pelo modelo. Já na escala da Bacia do Benguê (933 km²), onde as estradas ocupam apenas 0,7% da superfície, a aplicação de modelagem mostrou que estas contribuíram com aproximadamente 7% do total de perdas de solo na área. Os resultados deste estudo sugerem que a produção de sedimentos em estradas e taludes com superfície desnuda é pelo menos uma ordem de magnitude superior àquelas registrada nas áreas preservadas da bacia. Atividades de manutenção nas estradas e o trânsito de veículos contribuem para o aumento da disponibilidade de sedimentos com impacto nos valores de concentração de sedimentos, mas impactando menos as cargas de sedimentos que dependem do escoamento superficial e da ocorrência de eventos após manutenção das vias. Constatou-se que a vegetação natural do semiárido tem potencial na captura de sedimentos em taludes rodoviários, com papel importante na quebra de conectividade entre fluxos de sedimentos provenientes de estradas não pavimentadas e o sistema de drenagem natural da bacia.

Today we know the need to preserve environmental resources, which include soils and hydrology. Estimates of water loss and soil erosion are held in different countries, using empirical or conceptual models such as SWAT (Soil and Water Assessment Tool), used to predict the impact of changes in the use and soil management, among others on soil loss and the flow of the watercourse. This model, through their routines, is able to simulate and quantify in a watershed as the dynamics of water flow and sediment occurs, the supply of information on the maps and tabular data format is required. This thesis set up two goals: first to identify the most appropriate spatial resolution for simulations, comparing the measured field data with simulated data flow and sediment yield. To this end, we analyzed how the product image affected the performance of the SWAT simulation application without being calibrated by changing their spatial resolutions of 10, 30, 50, 100 and 200 meters. After there were three analysis processes to determine which resolution gave better results of simulation, called analysis of percentage, and statistical regression, concluding that the image with 200 meter resolution showed the best results of simulation of liquid flow in the channel and without sediment transport model calibration. The second objective is to perform a simulation for basin Guapore validate and calibrate the model for liquid flow, analyzing the results for the sediment delivery with a period of 10 years of data. Performed the simulation is performed sensitivity analysis indicated that seven parameters as the most sensitive. Then ensued for calibration, effecting to change these parameters manually for flow and later to sediment production. Was used to analyze the efficiency calibration, the coefficient of efficiency. According to bibliography, this should keep values above 0.50 to be considered calibrated. For flow data were obtained for a range of average six years analyzed 0, 578 After calibration values, executed to validate the model using a seven-year period, reaching up to data an average flow of 0.68 COE. The model presented below one year with values determined by the bibliography, being satisfactory calibration and validation. As for the transport of sediment was not possible to calibrate and validate the model because the coefficient of efficiency showed high values, inferring that the main causes have been simplifying the soil loss equation uses the simulator to make some calculations, especially related to the length and steepness of slope, and basin size. Furthermore, by deducting the measured sediment data showed high variability within months of the years, making it difficult adjusting the parameters. It was concluded that the simulation process is valid for analysis and establishment of public conservation measures and preventive use of environmental resources, especially those related to the cultivation of land, and that the most appropriate spatial resolution of 200 meters for large basins. This resolution is not, perhaps, the reality for small basins, further studies should be performed. / Sabe-se da necessidade de preservar os recursos ambientais, onde incluem-se os solos e a hidrologia. Estimativas da perda de água e solo por erosão são realizadas em diversos países, utilizando-se modelos empíricos ou conceituais, como o SWAT (Soil and Water Assessment Tool), utilizado para predizer o impacto das alterações no uso e no manejo do solo, entre outros, sobre a perda de solo e a vazão de curso de água. Este modelo, através de suas rotinas, tem condições de simular e quantificar em uma bacia hidrográfica como ocorre a dinâmica de fluxo de água e sedimentos, sendo necessário o abastecimento de informações no formato de mapas e dados tabulados. Nesta tese estabeleceram-se dois objetivos: o primeiro identificar qual a resolução espacial mais adequada para simulações, comparando-se dados medidos a campo com dados simulados de vazão e produção de sedimentos. Para tanto, analisou-se como o produto imagem afetou o desempenho de simulação do aplicativo SWAT sem estar calibrado, alterando-se as respectivas resoluções espaciais das imagens em 10, 30, 50, 100 e 200 metros. Após realizaram-se três processos de análise para determinar qual resolução gerou melhores resultados de simulação, denominadas de análise de percentagem, estatística e regressão, concluindo-se que a imagem com 200 metros de resolução apresentou os melhores resultados de simulação de vazão liquida no canal e transporte de sedimentos sem a calibração do modelo. O segundo objetivo é realizar uma simulação para a bacia de Guaporé validar e calibrar o modelo para vazão líquida, analisando-se os resultados para o aporte de sedimentos com um período de 10 anos de dados. Realizada a simulação, executou-se análise de sensibilidade que indicou sete parâmetros como os mais sensíveis. Seguiu-se, então, para calibração, efetivando-se a mudança destes parâmetros de forma manual para vazão e posteriormente para produção de sedimentos. Utilizou-se, para analisar a eficiência da calibração, o coeficiente de eficiência. Conforme a bibliografia, este deverá manter valores acima de 0,50 para ser considerado como calibrado. Para os dados de vazão obtiveram-se valores médios para um intervalo de seis anos, analisados de 0, 578. Após a calibração, executou-se a validação do modelo utilizando-se um período de sete anos, alcançando-se para os dados de vazão um valor médio de COE de 0,68. O modelo apresentou um ano com valores abaixo do determinado pela bibliografia, sendo satisfatória a calibração e validação. Já para o transporte de sedimentos não foi possível calibrar o modelo e validar, pois o coeficiente de eficiência apresentou valores elevados, inferindo-se que as principais causas foram a simplificação da equação de perdas de solo que o simulador utiliza para fazer alguns cálculos, principalmente relacionados ao comprimento de rampa e declividade, e o tamanho da bacia. Além disso, deduzindo-se que os dados de sedimentos medidos apresentaram uma alta variabilidade dentro dos meses nos anos, o que dificultou o ajuste dos parâmetros. Concluiu-se que o processo de simulação é valido para análises e estabelecimento de medidas públicas de conservação e uso preventivo dos recursos ambientais, principalmente aqueles relacionados ao cultivo de solos, e que a resolução espacial mais adequada é de 200 metros para grandes bacias. Esta resolução não é, talvez, a realidade para pequenas bacias, devendo ser realizado estudos complementares.

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

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2016-08-16T12:13:58Z No. of bitstreams: 1 Hermon Augusto da Costa Braga Junior.pdf: 2430259 bytes, checksum: 8e6c7af02067942f0896928398351daa (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-16T12:13:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hermon Augusto da Costa Braga Junior.pdf: 2430259 bytes, checksum: 8e6c7af02067942f0896928398351daa (MD5) Previous issue date: 2015-08-18 / The sediment delivery ratio (SDR) express the geomorphologic and environments factors involved on detachment and sediment transport from a watershed. Thus, the objective this work was obtain the sediment delivery ratio of semiarid Exu River watershed, Serra Talhada, Brazil. To obtain gross erosion were installed rill erosion plots. The rill erodibility (Kr) value Aridisols the study was 0.0021 kg N-1 s-1, and the critical shear stress (τc) thereof was 1.909 Pa. Occurred in these rill erosion transitional and turbulent regime of flow characteristic of concentrated runoff. The amount of gross erosion (E) 66.30 t ha-1 was high for the Aridisols environment that presents precipitation limitation. The sediment delivery ratio (SDR) of the Exu watershed for the period 2008-2015 had an average value of 0.00122, reflecting clearly the climatic variability of the semi-arid environment. / A taxa de entrega de sedimentos reflete a variação dos fatores geomorfológicos e ambientais envolvidos na desagregação e nos transportes de sedimentos em uma bacia hidrográfica. Dessa forma, com o objetivo de determinar-se a taxa de entrega de sedimentos (SDR) da bacia hidrográfica semiárida do Exu, Serra Talhada-PE, foi realizado neste trabalho um conjunto de experimentos de erosão em sulcos para quantificação da erosão bruta. O valor de erodibilidade em sulcos (Kr) do Neossolo Flúvico estudado foi de 0,0021 kg N-1 s-1 e a tensão crítica de cisalhamento (τc) do mesmo foi de 1,909 Pa, e ocorreram nesses sulcos de erosão os regimes de escoamento transicional e turbulento, característicos de escoamento concentrado. O valor de erosão Bruta (E) de 66,30 t ha-1 foi alto para o ambiente semiárido, que apresenta limitação de precipitação pluviométrica. A taxa de entrega de sedimentos (SDR) da Bacia Hidrográfica do Riacho Exu para o período de 2008 a 2015 teve seu valor médio de 0,00122, refletindo com clareza a variabilidade climática do ambiente semiárido.

Submitted by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2016-04-08T19:47:07Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Monitoramento hidrossedimentológico numa bacia hidrográfica do escudo sul-rio-grandense.pdf: 3298608 bytes, checksum: 197f42a8c4f63d0217bc52c6db4902f1 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2016-04-08T19:47:19Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Monitoramento hidrossedimentológico numa bacia hidrográfica do escudo sul-rio-grandense.pdf: 3298608 bytes, checksum: 197f42a8c4f63d0217bc52c6db4902f1 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2016-04-08T19:47:29Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Monitoramento hidrossedimentológico numa bacia hidrográfica do escudo sul-rio-grandense.pdf: 3298608 bytes, checksum: 197f42a8c4f63d0217bc52c6db4902f1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-08T19:47:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Monitoramento hidrossedimentológico numa bacia hidrográfica do escudo sul-rio-grandense.pdf: 3298608 bytes, checksum: 197f42a8c4f63d0217bc52c6db4902f1 (MD5) Previous issue date: 2015-04-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A construção e uso de redes de monitoramento hidrossedimentológicas, são extremamente importantes para compreensão da dinâmica dos fenômenos envolvidos, chuva, vazão e produção de sedimentos. O monitoramento hidrossedimentológico realizado para descrever e compreender o transporte e a produção de sedimentos em uma bacia hidrográfica. Assim o objetivo deste trabalho foi analisar relações entre os processos hidrossedimentológicos numa bacia hidrográfica rural, utilizando técnicas de monitoramento. O trabalho foi realizado na bacia hidrográfica do Arroio do Ouro, localizada entre os municípios de Pelotas e Morro Redondo/RS, com área de 17,17km2, elevação média de 194 metros, predominância de relevo ondulado. Os usos predominantes do solo são das atividades desenvolvidas em pequenas propriedades familiares, observando-se o cultivo de espécies como pêssego, milho e tabaco, além de atividades de pecuária leiteira e avicultura. O monitoramento hidrossedimentológico contínuo teve início em 2014, com sensores de precipitação (pluviógrafos), sensor de pressão (nível) e sensor de turbidez (turbidímetro). Durante o período de monitoramento de 6 meses (abril a outubro de 2014) foram monitorados 13 eventos de precipitação, com diferentes características e em diferentes condições de uso e manejo do solo. Os resultados demonstram que a produção de sedimento tem relação direta com a magnitude dos eventos de precipitação, na qual um evento extremo foi responsável pelo transporte de 1.335,58 toneladas de sedimento, correspondendo a 59,4% da produção total de sedimentos de todos os eventos monitorados. O sedimento transportado em arraste representou de 9 a 43,8% do total de sedimento transportado, destacando sua importância do transporte em arraste no Arroio do Ouro. O laço de histerese não apresentou predominância em um único sentido, observando-se eventos com sentido horário e anti-horário. No entanto os eventos que apresentaram histerese anti-horária foram caracterizados por serem de pequena magnitude, nestes eventos é possível que ocorra a deposição de sedimento na calha fluvial, limitados ao transporte de sedimento proveniente de áreas mais distantes como é o característico deste tipo de histerese. / The construction and the use of hydrosedimentological monitoring networks, are extremely important for the comprehension of the dynamics of phenomena involved, e.g. rain, discharge and sediment production. The hydrosedimentological monitoring is realized to describe and understand the transport and production of sediment in one catchment. Therefore the objective of this work was to analyze the relationship between the hydrosedimentological processes in one rural catchment, using monitoring techniques. This work was developed in the Arroio do Ouro catchment, situated between Pelotas and Morro Redondo/RS, with a drainage area of 17,27km², with average elevation of 194 meters, and undulating relief predominant. The soil uses are destined to activities in small farms, observing the cultivate of peach, corn and tobacco, apart from activities of livestock milk and aviculture. The continuous hydrosedimentological monitoring began in the beginning of 2014, with precipitation sensors (rain gauges), pressure sensors (pressure-sensing limnograph), and turbidity sensors (turbidity meter).During the 6-month monitoring period (April to October, 2014) 13 precipitation events were monitored, with different features and different condition of use and management. The results demonstrate that the sediment production has a direct relation with the magnitude of the precipitation events, in which one of these events was responsible for the transport of 1335,58 tons of sediment, corresponding to 59,4% of the total production of sediments of the all monitoring events. The bedload transported represented from 9 to 43,8% of the total of sediment rate, highlighting the importance of the total bedload in Arroio do Ouro. The hysteretic loops did not produce predominance of one type of way, presenting clockwise and counter-clockwise events. However, the events which presented counter-clockwise hysteretic loops were characterized by the lower magnitude. In these events it is possible the occurence of sediment deposition in the river channel, limited to transport of sediment from more distant areas, as it is typical in this type of hysteretic loops.

A escassez de dados hidrológicos no Brasil é um problema recorrente em muitas regiões, principalmente em se tratando de dados hidrométricos, produção de sedimentos e qualidade da água. A pesquisa por modelos de bacias hidrográficas tem aumentado nas últimas décadas, porém, a estimativa de dados hidrossedimentológicos a partir de modelos mais sofisticados demanda de grande número de variáveis, que devem ser ajustadas para cada sistema natural, o que dificulta a sua aplicação. O objetivo principal desta tese foi avaliar diferentes ferramentas de modelagem utilizadas para a estimativa da vazão, produção de sedimentos e qualidade da água e, em particular, comparar os resultados obtidos de um modelo hidrológico físico semi-distribuído, o Soil Water Assessment Tool (SWAT) com os resultados obtidos a partir de modelos hidrológicos concentrados, com base na metodologia do número da curva de escoamento do Soil Conservation Service (SCS-CN) e no modelo Generalized Watershed Loading Function (GWLF). Buscou-se avaliar e apresentar em quais condições o uso de cada modelo deve ser recomendado, ou seja, quando o esforço necessário para executar o modelo semi-distribuído leva a melhores resultados efetivos. Em relação à simulação da vazão, os resultados dos dois modelos foram altamente influenciados pelos dados de precipitação, indicando que existem, possivelmente, falhas ou erros de medição que poderiam ter influenciado negativamente os resultados. Portanto, foi proposto aplicar o modelo semi-distribuído com dados de precipitação interpolados (DPI) de alta resolução para verificar a eficiência de seus resultados em comparação com os resultados obtidos com a utilização dos dados de precipitação observados (DPO). Para simulação da produção de sedimentos, e das concentrações de nitrogênio e fósforo, o SWAT realiza uma simulação hidrológica mais detalhada, portanto, fornece resultados ligeiramente melhores para parâmetros de qualidade da água. O uso do modelo semi-distribuído também foi ampliado para simular uma bacia hidrográfica sob a influência do reservatório, a fim de verificar a potencialidade do modelo para esse propósito. Os modelos também foram aplicados para identificar quais os impactos potenciais das mudanças no uso do solo previstas e em andamento. Os cenários estudados foram: I – cenário atual, II – cenário tendencial, com o aumento da mancha urbana e substituição do solo exposto e de parte da mata nativa por uso agrícola; III – cenário desejável, complementa o crescimento urbano tendencial com aumento de áreas de reflorestamento. As metodologias foram aplicadas em duas bacias hidrográficas localizadas no Sudeste do Brasil. A primeira é a bacia do rio Jacaré-Guaçu, incluída na Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos 13 (UGRHI-13), a montante da confluência do rio das Cruzes, com uma área de 1934 km2. O segundo caso de estudo, é a bacia do rio Atibaia, inserida na UGRHI-5, tem uma área de 2817,88 km2 e abrange municípios dos estados de São Paulo e Minas Gerais. Como principal conclusão, o desempenho do modelo semi-distribuído para estimar a produção de sedimentos, e as concentrações de nitrogênio e fósforo foi ligeiramente melhor do que as simulações do modelo concentrado SCS-CN e GWLF, mas essa vantagem pode não compensar o esforço adicional de calibrá-lo e validá-lo. / The lack of hydrological data in Brazil is a recurrent problem in many regions, especially in hydrometric data, sediment yield and water quality. The research by simplified models has increased in the last decades, however, the estimation of hydrossedimentological data from these more sophisticated models demands many variables, which must be adjusted for each natural system, which makes it difficult to apply. At times it is necessary to respond quickly without much precision in the results, in these situations, simpler models with few parameters can be the solution. The objective of this research is to evaluate different modelling tools used estimate streamflow, sediments yield and nutrients loads values, and namely to compare the results obtained from a physically-based distributed hydrological model (SWAT) with the results from a lumped hydrological, the Soil Conservation Service (SCS-CN) and the Generalized Watershed Loading Function (GWLF) model. Both models use the curve number (CN) concept, determined from land use, soil hydrologic group and antecedent soil moisture conditions and were run with a daily time step. We are particularly interested in understanding under which conditions the use of each model is to be recommended, namely when does the addition effort required to run the distributed model leads to effective better results. The input variables and parameters of the lumped model are assumed constant throughout the watershed, while the SWAT model performs the hydrological analysis at a small unit level, designated as hydrological response units (HRUs), and integrates the results at a sub-basin level. In relation to the flow simulation, the results of the two models were highly influenced by the rainfall data, indicating that, possibly, faults or measurement errors could have negatively influenced the results. Therefore, it was proposed to apply the distributed model with high-resolution grids of daily precipitation to verify the efficiency of its results when compared to rainfall data. For simulation of sediment, nitrogen and phosphorus, SWAT performs a more detailed simulation and thus provides slightly better results. The use of the SWAT was also extended to simulate the influence of reservoir, in order to verify the potentiality of the model, in relation to the simulation. The models also were used to identify which are potential impacts of the ongoing land use changes. The scenarios were: I - Current scenario, II - trend scenario, with the increase of urban land and replacement of the exposed soil and part of the native forest by agricultural use; III - desirable scenario complements the trend urban growth with the replacement of exposed soil and part of the agricultural use by reforestation. The methodologies were applied on two watersheds located in the Southeast of Brazil. The first one is the Jacaré-Guaçu river basin, included in the Water Resources Management Unit 13 (UGRHI-13), upstream of Cruzes river confluence, with an area of 1934 km2. The second watershed is the Atibaia River Basin, a part of Water Resources Management Unit 5 (UGRHI-5). It has an area of 2817.88 km2 and covers municipalities of the states of São Paulo and Minas Gerais.

O significativo investimento em desenvolvimento tecnológico associado aos fatores ambientais, como disponibilidade de recursos naturais, clima e solo elevaram o Brasil ao patamar de maior produtor mundial de cana-de-açúcar, matéria-prima do açúcar e do etanol. Atualmente, o país exporta açúcar para mais de 100 países. Em relação ao etanol, esse vem se destacando no cenário mundial devido à viabilidade econômica e à necessidade de se utilizar energia renovável, em substituição aos combustíveis fósseis, com o intuito de mitigar o efeito estufa. Sendo assim, as perspectivas mundiais para a produção e, principalmente, consumo do etanol são favoráveis. Para o Brasil, devido à alta demanda mundial por açúcar e biocombustíveis, o zoneamento agroecológico da cana-de-açúcar, que apresenta uma seleção de terras potenciais para a expansão do seu cultivo visando uma produção sustentável, é uma necessidade imperiosa. Entretanto, os processos de mudança de uso e cobertura do solo são complexos e podem causar impactos, tais como: desertificação, perda da biodiversidade, poluição de ar, degradação dos componentes ambientais água e solo. Esse trabalho acadêmico visou estimar o escorrimento superficial e a produção de sedimentos em área consolidada e em área que encontra-se em expansão do cultivo da cana-de-açúcar para a produção de açúcar e etanol. Para isso, com base no Zoneamento Agroecológico da Cana-de-açúcar (ZAE Cana) que indica as áreas aptas ao cultivo da cana-de-açúcar, foram selecionadas duas áreas de estudo que possuem alta aptidão para a expansão da cana-de-açúcar. São elas: a Microbacia hidrográfica do ribeirão das Guabirobas (MBH-G) localizada no município de São Carlos - SP, região onde a cultura da cana-de-açúcar é consolidada e; a Microbacia hidrográfica córrego da Onça (MBH-O), localizada na região oeste do Estado de São Paulo, nos municípios de Ilha Solteira e Itapura, região onde a cultura da cana-de-açúcar encontra-se em expansão. O modelo de simulação espacial usado no trabalho é o Conversion of Land Use and its Effects at small region extent (CLUE-S), desenvolvido pela Universidade de Wageningen (Holanda). A aplicação satisfatória do CLUE-S permitiu o desenvolvimento de cenários futuros de uso e cobertura do solo com o intuito de simular a expansão da cultura da cana-de-açúcar em paisagens com diferentes características. A posteriori, foi estimada o escorrimento superficial e a produção de sedimentos desses cenários com o auxílio do modelo Soil and Water Assessment Tool (SWAT). O SWAT foi sensível aos cenários, possibilitando a geração de resultados consistentes, qualitativa e quantitativamente para cada um deles, o que permitiu verificar as suas particularidades. Vale ressaltar que a avaliação ex-ante dos impactos ambientais na área de expansão da cultura da cana-de-açúcar em diferentes cenários pode direcionar ações de políticas públicas e de planejamento sócio-econômico-ambiental, dentre outros. / The significant investments in technological development associated to environmental factors, such as the availability of natural resources, for instance, climate and soil, have led Brazil to become the world\'s largest producer of sugarcane, the raw material used in the manufacture of ethanol and sugar. Currently, the country exports sugar to more than 100 countries. Ethanol has become globally eminent due to its economic feasibility and the need of clean and renewable energy rather than of fossil fuels in order to mitigate the greenhouse effect. Therefore, the global perspectives on the production and especially the consumption of ethanol are favorable. Due to the high global demand for sugar and biofuels, the agro-ecological zoning of sugarcane, which features a selection of potential areas for cultivation expansion aiming at sustainable production, is a fundamental necessity for Brazil. However, the changes inland use and land cover are complex processes and can cause impacts such as desertification, biodiversity loss, air pollution, and degradation of environmental components such as water and soil. This research aims to estimate the sediment yield and runoff in areas where the culture of sugarcane is consolidated and in areas of sugarcane expansion for the production of sugar and ethanol. Accordingly, based on the Agro-Ecological Zoning for Sugarcane (ZAE Cana), which indicates suitable areas for sugarcane cultivation, two study areas that have high potential for the expansion of sugarcane were selected, namely the microbacia hidrográfica do ribeirão das Guabirobas/MBH-G (Ribeirão das Guabirobas micro-drainage basin), located in the city of São Carlos - SP, a region where the culture of sugarcane is consolidated, and the microbacia hidrográfica córrego da Onça/MBH-O (córrego da Onça micro-drainage basin), located in the western region of the state of São Paulo, in the cities of Ilha Solteira and Itapura, an area of sugarcane expansion, i.e. a sugarcane expansion region. The spatial simulation model used in this research is the Conversion of Land Use and its Effects at small region extent (CLUE-S), developed by the University of Wageningen, Netherlands. Making use of this methodology, future land use and land cover scenarios were created in order to simulate the expansion of sugarcane cultivation in areas with different characteristics. Subsequently, the sediment yield and superficial runoff in these scenarios were estimated with the help of the SWAT model (Soil and Water Assessment Tool).This model was sensitive to both scenarios allowing the generation of consistent qualitative and quantitative results for each scenario enabling the identification of their particularities. It is noteworthy that the ex-ante evaluation of environmental impacts on areas of sugarcane expansion in different scenarios can guide public policy actions and socio-economic and environmental planning among others.

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.