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Título: Produção de sedimentos em bacias hidrográficas sob diferentes contextos geoambientais: medida e modelagem
Título em inglês: Sediment yield in watersheds under different geo-environmental contexts: measured and modelling
Autor(es): Farias, Teresa Raquel Lima
Orientador(es): Araújo, José Carlos de
Palavras-chave: Recursos hídricos
Sedimentos fluviais - Produção
Bacias hidrográficas
Data do documento: 28-Mar-2008
Citação: FARIAS, T. R. L. (2008)
Resumo: Avaliações de produção de sedimentos em bacias hidrográficas são necessárias quando se deseja melhorar a qualidade da análise técnica, contribuindo para uma avaliação consistente da disponibilidade hídrica e, consequentemente, para a gestão dos recursos hídricos. O objetivo geral da pesquisa foi avaliar a produção de sedimentos em bacias hidrográficas sob a influência de diferentes contextos geoambientais. Três pequenas bacias foram monitoradas: a Bacia Experimental de Aiuaba, com área de drenagem de 12,0 km2, localizada em uma área de conservação ambiental do bioma caatinga, no sertão dos Inhamus, sob clima semi-árido; e as Bacias de Pai João (9,3 km2) e Santo Antônio (6,8 km2), localizadas no maciço de Baturité, sob clima tropical sub-úmido, que se encontram impactadas por ações antrópicas, particularmente agricultura. A caracterização das bacias mostrou que Aiuaba, Pai João e Santo Antônio têm respectivamente, percentual de cobertura vegetal natural de 100%, 86% e 76% e regime predominante de escoamento efêmero, intermitente e perene. Realizou-se monitoramento no ano de 2007, de variáveis hidrossedimentológicas nestas áreas. A estimativa anual de produção de sedimentos foi feita através da determinação de descargas líquidas e sólidas afluentes no exutório, e de equações de curvas-chave de sedimentos a partir destes dados. Nas bacias de Pai João e Santo Antônio, as cargas de leito foram estimadas por meio de simulação com o modelo EB (equações de Einstein e Brown), por não ter sido possível a medição desta parcela. Realizou-se ainda avaliação do modelo HIDROSED2 na estimativa de produção de sedimentos nas áreas. Na bacia de Aiuaba realizou-se simulação para o período de 2003 a 2007 e os resultados foram comparados com os medidos indiretamente (curva-chave). Nas Bacias de Pai João e Santo Antônio o modelo foi apenas calibrado, com base em alguns eventos monitorados em 2007. Na avaliação da produção de sedimentos nas bacias de Aiuaba, Pai João e Santo Antônio, os valores obtidos foram respectivamente 1, 136 e 686 ton.km-2.ano-1. Observa-se que a ordem de grandeza da produção de sedimentos aumenta com o nível de degradação ambiental. Entretanto, não é possível traçar conclusões unicamente em função do uso do solo, pois outros fatores influenciam a produção de sedimentos. Na avaliação individual de eventos nas três bacias o modelo HIDROSED2 não apresentou resultados satisfatórios para os pequenos eventos. Por outro lado, na estimativa anual e de eventos intensos de produção de sedimentos o modelo apresentou resultados satisfatórios em comparação com as medidas. Os resultados sugerem: (1) foi verificada correlação direta entre a degradação ambiental e a produção de sedimentos quantificada nas bacias estudadas; (2) a modelagem deve ser aprimorada com base na física de processos; (3) ainda há necessidade de monitoramento de variáveis hidrológicas e sedimentológicas com a elaboração de bancos de dados em bacias hidrográficas do Estado do Ceará, contribuindo para a implantação de instrumentos de gestão dos recursos hídricos.
Abstract: Sediment yield assessment is necessary in watersheds when it is desired to improve the quality of analysis, contributing for a consistent evaluation of water availability and, therefore, high-quality water resources management. The general objective was to evaluate the sediment yield in watersheds under different geo-environmental contexts. Three small basins had been monitored: the Aiuaba Experimental Basin, with drainage area of 12.0 km2, located in an environmental conservation area of the biome caatinga, in the Inhamus hinterland, under semi-arid climate; and the Basins of Pai João (9.3 km2) and Santo Antônio (6.8 km2), located in the Baturité mountain, under tropical sub-humid climate, which are impacted by anthropogenic actions, particularly agriculture. The basins characterization showed that Aiuaba, Pai João and Santo Antônio have, respectively, 100%, 86% and 76% of natural vegetation cover; and predominant fluvial regimes are ephemeral, intermittent and perennial. In the year of 2007, Hydrological and sedimentological variables were measured in these areas. The annual sediment yield estimate was made using liquid and solid discharges recorded in the basin outlet and the determination of sediment rating curves with these data. In the catchments Pai João and Santo Antônio, the bed load were simulated with model EB (Einstein and Brown equations), for not being possible the direct measurement of this parcel. The performance of model HIDROSED2 was assessed concerning sediment yield. In the Aiuaba basin the model was calibrated and validated using the monitored events. Simulations for 2003 to 2007 were carried out and the results had been compared with the measured ones using rating curves. In the Pai João and Santo Antônio basins the model only was calibrated, on the basis of some events monitored in 2007. The research provided the following results for Aiuaba, Pai João and Santo Antônio basins, respectively: the sediment yield was 1, 136 and 686 ton.km-2.year-1. It is observed that the order of magnitude of sediment yield increases with the level of environmental degradation. It is not possible to trace final conclusions solely in function of the soil use, because other factors influence sediment yield. In the event evaluation of the three basins, model HIDROSED2 did not present satisfactory results for the small events. On the other hand, in the annual estimate and of intense events of sediment yield, the model presented satisfactory results in comparison with the measurements. The results suggest: (1) there was a direct correlation between environmental degradation and sediment yield, quantified in the studied basins; (2) the improvement of modeling based on the physical processes is needed; and (3) hydrological and sedimentological measurements in catchments with the elaboration of data bases are still necessary for the State of Ceará. This should contribute for the implantation of management instruments of the water resources.
Descrição: FARIAS, T. R. L. Produção de sedimentos em bacias hidrográficas sob diferentes contextos geoambientais: medida e modelagem. 2008. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/16478
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