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Título: Estradas rurais não pavimentadas como fonte de sedimentos em bacia hidrográfica do semiárido
Título em inglês: Unpaved rural roads as sediment source in semi-arid basin
Autor(es): Farias, Teresa Raquel Lima
Orientador(es): Medeiros, Pedro Henrique Augusto
Coorientador(es): Araújo, Jose Carlos de
Palavras-chave: Hidrologia
Produção de sedimentos
Manutenção de estradas
Vegetação de Caatinga
Conectividade sedimentológica
Sediment yield
Road maintenance
Caatinga vegetation
Sedimentological connectivity
Data do documento: 2016
Citação: FARIAS, T. R. L. (2016)
Resumo: 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.
Abstract: 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.
Descrição: 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.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/18957
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