7.1 Conclusões gerais
Modelos hidrossedimentológicos são ferramentas úteis na compreensão de processos que ocorrem numa bacia hidrográfica e servem de apoio na tomada de decisões relativas ao uso e manejo do solo e também com relação a gestão dos recursos hídricos. Entretanto, grande parte dos modelos matemáticos que simulam os processos hidrossedimentológicos estão focados em aplicações em pequenas escalas.
No presente trabalho foi realizada a simulação hidrossedimentológica da bacia hidrográfica do rio Doce, utilizando o modelo MGB-SED. Mais do que isso, foram realizados diversos experimentos de calibração automática e validação do modelo utilizando dados de concentração de sedimentos em suspensão (CSS) observados, de reflectância espectral de superfície na faixa do vermelho (RefVer), de turbidez e de sólidos suspensos totais (SST). Esses experimentos foram realizados para investigar a aplicabilidade de fontes de dados alternativas à CSS para a validação de modelos hidrossedimentológicos de grande escala, visto à escassez de dados observados de CSS. Com os resultados alcançados e as análises realizadas, conclui-se que:
O modelo MGB-SED representou a dinâmica espaço-temporal dos sedimentos na bacia do rio Doce de forma coerente. Na modelagem hidrológica, mais de 80% dos postos fluviométricos apresentaram valores de ENS superiores 0,50. Na modelagem dos sedimentos, mesmo utilizando os valores padrão dos parâmetros calibráveis (, e TKS sem variação) os resultados encontrados foram satisfatórios, em que o valor da correlação temporal (Rtemp), acima de 0,50, foi encontrado em: (i) 62% das estações de CSS; 83% das estações de RefVer; 91% das estações de qualidade de água (turbidez); e 89% das estações de qualidade de água (SST).
Os dados de RefVer, turbidez e SST auxiliaram na análise dos sedimentos em suspensão e na compreensão dos padrões de transporte de sedimentos na bacia. Esses dados, utilizados como uma
aproximação da CSS, também são úteis para a verificação dos resultados de modelos hidrossedimentológicos. Em bacias com ausência de dados observados in situ, dados de sensoriamento remoto podem ser a única opção para a verificação da performance desses modelos.
Os dados de RefVer, turbidez e SST também puderam ser utilizados na calibração e na validação do modelo MGB-SED, inclusive, melhorando sua performance. Os melhores resultados com a calibração foram encontrados para a estação Fazenda Ouro Fino, em que o coeficiente ENS aumentou de -0,44 para 0,44. Essa estação foi aquela que apresentou o maior número de dados observados de CSS e evidencia a importância da utilização de dados medidos em campo com uma boa frequência amostral.
De forma geral a correlação temporal (Rtemp) não melhorou muito (1,5% em média, na calibração), visto que foi realizada uma busca de valores para representar de forma adequada os parâmetros da MUSLE que forneceram bons resultados.
Os resultados obtidos com o MGB-SED permitiram identificar processos que ocorrem na bacia e que não foram representados pelo modelo. Os resultados também mostraram que a aplicação do modelo na bacia do rio Doce, da forma realizada, não permitiu representar sempre os grandes picos de CSS.
A modelagem com o MGB-SED pode no futuro auxiliar os tomadores de decisão a identificar áreas prioritárias para a remediação de processos de erosão acelerada que ocorrem na bacia. Além disso, o modelo pode auxiliar num adequado planejamento para estudos de aproveitamentos hidrelétricos.
Dados os resultados coerentes do modelo em comparação com dados observados, e que poucos estudos foram realizados na bacia completa do rio Doce, o presente estudo pode ser utilizado como uma primeira análise completa, espacial e temporalmente, na compreensão dos processos hidrossedimentológicos que ocorrem na bacia.
7.2 Recomendações
A aplicação do modelo MGB-SED utilizando os valores padrão dos parâmetros calibráveis apresentou resultados satisfatórios, contudo, eles ainda podem ser melhorados. Para se alcançar resultados mais apropriados, é importante incorporar a representação de alguns processos no modelo, como erosão de margens e a deposição e ressuspensão de materiais finos nos canais. Representar estruturas como reservatórios também podem auxiliar na melhor compreensão da dinâmica espaço-temporal dos sedimentos nas bacias hidrográficas.
Sabe-se que na bacia do rio Doce as precipitações são intensas e assim maior é o impacto das gotas de chuva sobre o solo e mais sedimentos são desagregados. Ao mesmo tempo, chuvas intensas provocam escoamentos com maiores velocidades e com maior capacidade de erosão e transporte de sedimentos nas encostas. Assim, seria importante testar diferentes métodos para representar melhor a vazão de pico no MGB-SED ou outras equações que estimem a perda de solo e que considerem esses mecanismos a fim de tentar representar os grandes picos de CSS.
Vários experimentos foram realizados, porém muitos outros ainda podem ser feitos, como a calibração do modelo utilizando um posto virtual de reflectância e validação para um posto com muitos dados de CSS no mesmo local. Percebeu-se que a escassez de dados observados é um grande limitante para melhorar a performance do modelo a partir da calibração. Com isso, seria importante aumentar a frequência amostral nas estações já instaladas, principalmente no período chuvoso.
Os diferentes dados observados poderiam ser estudados para buscar compreender como se relacionam entre si. Além disso, poderiam ser criadas funções que relacionasse a CSS com algum dos outros dados observados e posteriormente estimasse o valor da variável (por exemplo, turbidez) a partir dos dados de CSS estimados com o MGB-SED. Esses dados poderiam ser comparados usando outras métricas que não a correlação.
Por fim, recomenda-se que as informações de RefVer, turbidez e SST devem ser usadas para validar os modelos em termos de períodos de ocorrência de maiores e menores valores de concentração de sedimentos em comparação com o ciclo hidrológico, permitindo assim uma comparação com os resultados da modelagem.
Todavia, para uma comparação direta dos valores de CSS, o caso estudado não permite dizer que os dados podem ser explorados diretamente com base em correlações. Assim, recomenda-se que os dados de sensoriamento remoto e qualidade da água sejam usados principalmente como um apoio para a modelagem, mas não substituindo as observações diretas de CSS.