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Título: Processos hidrológicos e sedimentológicos em clima semiárido tropical
Título em inglês: Hydrological and sedimentological processes in a tropical semiarid climate
Autor(es): Santos, Julio Cesar Neves dos
Orientador(es): Andrade, Eunice Maia de
Coorientador(es): Medeiros, Pedro Henrique Augusto
Palavras-chave: Entomologia agrícola
Bacias Hidrográficas
Dry spells
Escoamento
Ciclo hidrológico
Sedimentologia
Data do documento: 2015
Citação: SANTOS, J. C. N. (2015)
Resumo: O entendimento de processos como geração do escoamento superficial, produção de sedimentos e suas relações com o regime pluviométrico é a base para o planejamento e a gestão eficaz dos recursos solo e água em uma bacia hidrográfica. Nesse contexto, o presente estudo tem como objetivos identificar os principais processos que influenciam a geração do escoamento superficial e a produção de sedimento em pequenas bacias hidrográficas, e calibrar parâmetros de modelos sedimentológicos empíricos, bem como a razão de aporte de sedimentos (SDR) para a região semiárida tropical do Brasil. A área de estudo é a Bacia Experimental de Iguatu (BEI), composta de uma bacia de 16,74 km2, três pequenas microbacias aninhadas (de 1 a 3 ha) e três parcelas de erosão de 20 m2. Uma das microbacias foi mantida com Caatinga em regeneração há 35 anos, outra submetida ao manejo de raleamento da Caatinga e na última foi realizado o desmatamento seguido de queimada e cultivo de capim. O período de estudo foi de seis anos (2009 a 2014). As coletas para quantificação do escoamento superficial e da produção de sedimentos foram realizadas a cada evento de chuva erosiva, no acumulado de 24 horas. O escoamento superficial nas microbacias foi quantificado através de calhas Parshall e as produções de sedimentos foram mensuradas através de torres e fossos coletores de sedimentos em suspensão e arraste. Na bacia de 16,74 km2, o escoamento superficial foi mensurado por meio de um vertedor e a produção de sedimentos através de um turbidímetro. Análises de agrupamento foram utilizadas para determinação de regimes de chuvas e grupos de eventos similares de chuva-deflúvio. Com dados das parcelas de erosão e das microbacias foram calibrados e validados os fatores C e os coeficientes da Equação Universal de Perdas de Solo Modificada (MUSLE). A partir dos dados medidos na bacia foram determinadas as razões de aporte de sedimentos. A ocorrência de veranicos e a formação de fendas no solo foram determinantes no controle da geração de escoamento e consequentemente da produção de sedimentos. A ocorrência de veranicos possibilitou o secamento do solo com a formação de fendas, que agem como caminhos preferenciais para o fluxo de água, gerando elevadas abstrações inicias durante o início da estação chuvosa. As mudanças da cobertura vegetal apresentaram pouca influência sobre o escoamento acumulado, indicando que as características e condições do solo, como umidade e presença de fendas, explicam melhor a geração de escoamento em solos expansivos. Maiores perdas por escoamento em todas as microbacias estudadas foram para chuvas do Regime II caracterizado por maiores alturas pluviométricas, intensidades e ocorrências. Quanto aos valores dos fatores C e dos coeficientes de ajuste “a” e “b” da MUSLE, para as coberturas estudadas, mostraram-se apropriados e recomendados de acordo com os índices estatísticos empregados. Os valores da razão de aporte de sedimentos para eventos pluviométricos individuais variaram de 0,08 a 1,67%, com média de 0,68%. Na bacia, eventos extremos podem causar elevada desagregação de partículas de solo, mas podem não dispor de energia de transporte suficiente para arrastá-las, gerando baixo SDR.
Abstract: The understanding of processes such as the generation of surface runoff, sediment yield and their relations with the rainfall regime is the basis for the planning and effective management of soil and water resources in a watershed. In this context, the present study aims to identify the main processes that influence the generation of surface runoff and sediment yield in small watersheds, and determine parameters for empirical sedimentological models, as well as the Sediment Delivery Ratio (SDR) for the tropical, semi-arid region of Brazil. The study area is the Iguatu Experimental Basin (IEB), which comprises a watershed of 16.74 km2, three small nested watersheds (from 1 to 3 ha) and three erosion plots of 20 m2. One of the watersheds had been under regenerating Caatinga for 35 years, another subjected to a management, which involved thinning the Caatinga, and the last faced deforestation followed by burning and the cultivation of grass. The period of study was six years (2009 to 2014). Collections to quantify surface runoff and sediment yield were taken for each erosive rainfall event in an accumulated period of 24 hours. Surface runoff in the watersheds was quantified using Parshall flumes, and sediment yield was measured with towers and trenches to collect suspended sediment and bedload. On the watershed scale, runoff was measured by means of a spillway, and sediment yield by a turbidimeter. Cluster analysis was used to determine rainfall regimes and groups of similar rainfall-runoff events. With data from the erosion plots and watersheds, the C factors and coefficients of the Modified Universal Soil Loss Equation (MUSLE) were calibrated and validated. From data measured in the basin, sediment delivery ratios were determined. The occurrence of dry spells and the formation of cracks in the soil were important factors in controlling the generation of runoff and consequently sediment yield. The dry spells made it possible for the soil to dry out, with the formation of cracks, which acted as pathways for preferential flow, generating higher initial abstraction during the start of the rainy season. Changes in ground cover had little influence on accumulated flow, demonstrating that the soil characteristics and conditions as moisture and the presence of cracks, best explain the generation of runoff on expansive soils. The greatest runoff losses in all the watersheds under study were for Rainfall Regime II, characterized by higher depth, intensity and occurrence of the rainfall. For the ground covers under study, values for the C factors and the fit of the coefficients "a" and "b" of MUSLE, proved to be appropriate and recommended according to the statistical indices employed. Values for sediment delivery ratio for individual rainfall events ranged from 0.08 to 1.67%, with an average of 0.68%. In the basin, extreme events may cause high disaggregation of soil particles, but without sufficient transporting energy for dragging the sediment, generating low SDR.
Descrição: SANTOS, Julio Cesar Neves dos. Processos hidrológicos e sedimentológicos em clima semiárido tropical. 2015. 167 f. Tese (doutorado em engenharia agrícola)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2015.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/16873
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