Please use this identifier to cite or link to this item: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/50824
Title in Portuguese: Avaliação do sedimento e nutrientes aportados em um reservatório no semiárido
Title: Evaluantion of sediment and nutrients supported in a reservoir in the semiarid
Author: Pereira, Erich Celestino Braga
Advisor(s): Lopes, Fernando Bezerra
Keywords: Assoreamento
Espectroscopia Vis-NIR
Gestão hídrica
Silting
Spectroscopy Vis-NIR
Water management
Issue Date: 2019
Citation: Pereira, Erich Celestino Braga. Avaliação do sedimento e nutrientes aportados em um reservatório no semiárido. 98 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Portuguese: O reservatório superficial representa um dos principais instrumentos de gestão dos recursos hídricos para o semiárido brasileiro, o qual retém sedimentos e nutrientes juntamente com o armazenamento hídrico. Conhecendo o impacto do sedimento e dos nutrientes sobre a qualidade da água, mostra-se necessário seu monitoramento periódico, apresentando-se o sensoriamento remoto associado a modelos matemáticos como alternativa eficiente para a estimativa dos constituintes do sedimento dragado. Desta forma, objetivou-se avaliar a distribuição do sedimento e nutrientes ao longo da bacia hidráulica do Reservatório Desterro, avaliando se o reservatório atua como sumidouro ou dispersor dos nutrientes aportados ao reservatório. Outro objetivo foi avaliar o desempenho do método dos mínimos quadrados parciais (PLSR) na estimativa das variáveis do sedimento. O estudo foi realizado no reservatório Desterro, Caridade, Ceará, no mês de março de 2018, quando o reservatório se apresentatava com volume nulo de armazenamento. Durante o estudo foram coletadas amostras deformadas e indeformadas de sedimento e de material do leito do rio a intervalos de 20 cm em sete trincheiras (T1 a T7) escavadas no leito do rio do reservatório. As variáveis avaliadas no estudo foram o carbono orgânico total (COT), nitrogênio total (NT), fósforo disponível (P), ferro total (FeT), alumínio trocável (Al), pH, teor de areia, argila, silte, densidade global, densidade real e porosidade do sedimento. Foi aplicada a correlação de Pearson para avaliar as relações entre as variáveis estudadas, bem como análise de agrupamento e testes paramétricos e não paramétricos de teste de média. As respostas espectrais foram obtidas pelo sensor hiperespectral ASD FieldSpec 3, no intervalo entre 350 e 2500 nm, e estimados o COT, NT, P, FeT, areia, silte e argila pelo método dos mínimos quadrados parciais (PLSR), com bandas selecionadas a partir do método de regressão Stepwise. O sedimento apresentou alta variabilidade ao longo da bacia hidráulica, com incremento na profundidade e na concentração de sedimentos finos (silte e argila) desde às zonas de entrada dos cursos hídricos no reservatório em direção ao barramento. O COT e o NT apresentaram alta correlação com os sedimentos finos (r = 0,848 e r = 0,780, respectivamente), relação inversa verificada para o P disponível (r = -0,519). Assim, conclui-se que os nutrientes aportados ficam retidos grande parte pelos sedimentos finos e pela matéria orgânica, servido assim como sumidouro. A relação C/N apresentou valor médio de 8,77 demonstrando o predomínio de organismos fotossintetizadores não-vascularizados na mineralização desses nutrientes ao sedimento. A reflectância do sedimento apresentou valor médio 10% menores do que a reflectância das amostras do leito do rio. Os modelos foram avaliados como adequados para o COT (r de 0,97, Ra2 de 0,94 e RPD de 6,70), para o NT (r de 0,98, Ra2 de 0,96 e RPD de 2,59), para argila (r de 0,98, Ra2 de 0,96 e RPD de 10,79), para o silte (r de 0,97, Ra2 de 0,94 e RPD de 6,29) e para a areia (r de 0,97, Ra2 de 0,93 e RPD de 11,25). Já para o P (r de 0,96, Ra2 de 0,91 e RPD de 0,17) e para o FeT (r de 0,96, Ra2 de 0,91 e RPD de 0,76), os modelos foram classificados como não-confiáveis.
Abstract: The surface reservoir is one of the main instruments for management of water resources in Brazilian semi-arid, which retains sediments and nutrients together with water storage. Knowing the sediment and nutrients impacts over water quality, the periodic monitoring is necessary, presenting the remote sensing associated with mathematical models as efficient alternatives for estimating the dredged sediment constituents. Thus, we aimed evaluate the distribution of sediment and nutrients along the hydraulic basin of Desterro Reservoir, evaluating whether this reservoir acts as a sink or disperser of nutrients associated with the reservoir. Another objective was evaluate the performance of the partial least squares regression method (PLSR) in estimating sediment variables. The study was carried out in the Desterro Reservoir, Caridade, Ceará, in March 2018, when the reservoir presented itself in the null storage volume. During the study we collected sediment and riverbed material samples disturbed and undisturbed at intervals of 20 cm intervals in seven trenches (T1 to T7) digged in the reservoir riverbed. We evaluated in this study: total organic carbon (TOC), total nitrogen (NT), available phosphorus (P), total iron (TFe), exchangeable aluminium (Al), pH, sand, clay and silt concentration, particle density and porosity. We applied Pearson's correlation to evaluate the relationships between the studied variables, as well as cluster analysis and parametric and non-parametric means tests. We got the spectral responses using hyperspectral sensor ASD FieldSpec 3, in the range between 350 and 2500 nm, and estimated the COT, NT, sand, silt and clay by the partial least squares regression method (PLSR), with selected bands from Stepwise regression method. The sediment presented high variability along the hydraulic basin, with an increase in the depth and concentration of fine sediments (silt and clay) from the entrance of the watercourses in the reservoir towards the dam. TOC and NT showed a high correlation with the fine sediments (r = 0.848 and r = 0.780, respectively), and the inverse relation with the available P (r = -0.519). Thus, we concluded fine sediments and organic matter retained largely the nutrients contributed, serving as a sink. The C/N ratio shows an average value of 8.77 demonstrate the predominance of non-vascularized photosynthetic organisms in the mineralization of these nutrients to the sediment. The sediment reflectance showed and average value 10% lower than the reflectance of the riverbed samples. The models were evaluated as suitable for TOC (r 0.97, Ra2 0.94 and RPD de 6.70), for NT (r 0.98, Ra2 0.96 and RPD 2.59), for clay (r 0.98, Ra2 0.96 and RPD 10.79), for silt (r 0.97, Ra2 0.94 and RPD 6.29) and for sand (r 0.97, Ra2 0.93 and RPD 11.25). For the P (r 0.96, Ra2 0.91 and RPD de 0.17) and for TFe (r 0.96, Ra2 0.91 and RPD 0.76), the models were classified as unreliable.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/50824
metadata.dc.type: Dissertação
Appears in Collections:PPGENA - Dissertações defendidas na UFC

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
2019_dis_ecbpereira.pdf3,98 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.