REPRESENTAÇÃO DA VARIABILIDADE ESPACIAL DOS PROCESSOS

As simulações da distribuição espacial dos processos erosivos e deposicionais realizadas pelo modelo LISEM foram avaliadas através dos resultados obtidos pela combinação dos seguintes procedimentos: a) aplicação da técnica do fingerprinting utilizada

por Minella (2007); b) através de observações que vêm sendo conduzidas ao longo do período de monitoramento (período de 2002 a 2007); c) pelos resultados obtidos por Oliveira (2010) que obteve parâmetros de erodibilidade em entressulco e em sulco para o modelo WEPP com uso da chuva simulada; d) pelo uso da técnica do Césio137, que foi aplicada para algumas toposequências na bacia; e) utilização da verdade de campo obtida por um levantamento expedito realizado em conjunto com os produtores da bacia a partir dos mapas de erosão e deposição gerados pelo modelo LISEM.

O modelo LISEM apresenta como dados de saída tabelas, mapas e gráficos com os valores totais das variáveis do balanço hídrico, da desagregação, da deposição e da produção de sedimentos, conforme pode ser verificado pela Figura 6.15. Os dados utilizados para fins de comparação com o os resultados do fingerprinting, da chuva simulada e do Cs137 foram obtidos dos campos “surface erosion” e “channel erosion”. Conforme já explicado, o modelo LISEM calcula para cada célula a desagregação causada pelo impacto da gota e pelo escoamento superficial e a deposição. Primeiramente, o modelo faz um balanço entre os sedimentos provenientes da célula anterior com a capacidade de transporte e, posteriormente, determina se haverá desagregação ou deposição. No passo seguinte, os sedimentos são propagados para a próxima célula. Esse cálculo é repetido a cada 10 segundos (intervalo de tempo definido pelo usuário) durante o tempo total do evento. O dado de saída identificado no campo “surface erosion” é o resultado do último balanço realizado pelo modelo na célula identificada como exutório. Conjuntamente, é apresentado o total de sedimentos desagregado pelo impacto da gota, pelo escoamento e a deposição ocorrida na bacia vertente, ou seja, antes de atingir o canal fluvial. Já o resultado contido no que se identifica como “channel erosion”, são os valores referentes ao total desagregado pelo escoamento canalizado e o total depositado no canal fluvial.

Para o cálculo da produção de sedimentos, o modelo soma o total desagregado pelo impacto da gota, pelo escoamento superficial na bacia vertente e no canal fluvial e subtrai do total depositado na bacia vertente e no canal fluvial. Esse valor é apresentado na janela de saída e identificado como “total soil loss”. É importante ressaltar que os valores de produção de sedimentos que serão apresentados no tópico referente à variabilidade espacial não correspondem aos valores apresentados no tópico calibração. Nessa etapa, os resultados correspondem à produção total de sedimentos simulado pelo modelo, enquanto que na etapa de calibração os resultados de produção de sedimentos eram referentes apenas a uma parte do evento simulado (correspondente ao que foi medido no exutório da bacia). Isto foi adotado para efeito de comparação entre dados medidos e simulados, pois, como já mencionado, não

foi possível por diversas razões medir os eventos por completo (amostragem de CSS durante a fase de subida e descida do hidrograma).

Figura 6.15. Apresentação da janela de saída do modelo LISEM destacando os campos utilizados para fins de comparação com os dados obtidos através do uso do fingerprinting.

Dados obtidos por Oliveira (2010), que utilizou um simulador de chuva para obtenção dos parâmetros de erodibilidade em entressulco e em sulco do modelo WEPP, foram utilizados para validar a relação entre desagregação de sedimentos pelo impacto da gota e a desagregação causada pelo escoamento superficial. A taxa de transferência de sedimentos da bacia vertente para o canal fluvial simulada pelo modelo LISEM foi avaliada através dos dados obtidos por Minella (comunicação pessoal), em um estudo realizado na bacia com a técnica do Cs137. A taxa de transferência de sedimentos, também conhecida como Sediment Delivery Ratio (SDR), foi determinada pela seguinte equação:

EB PS

SDR (24)

Onde: SDR representa da taxa de transferência de sedimentos (adimensional); PS representa a produção de sedimentos (t km-2 ano-1) e EB representa a erosão bruta (t km-2 ano-1).

O método de identificação das fontes de sedimentos em suspensão, também conhecida como “Fingerprinting Approach”, parte do princípio de que os sedimentos em suspensão representam uma mistura de sedimentos oriundos de diferentes fontes, e que possuem características químicas da sua origem. Essas características que se mantêm conservadas são consideradas propriedades traçadoras em potencial. Desta forma, são identificadas as fontes produtoras de sedimentos e quantifica-se quanto cada fonte contribui para a produção total de sedimentos avaliada na posição exutório da bacia (Minella et al., 2008). A metodologia utilizada para identificação das fontes de sedimentos não será apresentada nesse trabalho, considerando que essa se encontra detalhadamente descrita em Minella (2007) que, por sua vez, é fundamentada nos trabalhos de Walling e Woodward (1995) e Collins et al. (1997). Minella (2007) verificou que, em se tratando de uma bacia hidrográfica rural, as áreas de lavoura foram consideradas as principais fontes de contribuição de sedimentos para o exutório da bacia. Além dessa fonte, as estradas e o canal fluvial também foram apontados como fontes de sedimentos. Considerando que as estradas não foram incluídas nas simulações com o modelo LISEM, e para fins de comparação entre os resultados do modelo e o fingerprinting, os resultados numéricos da participação da fonte estrada foram incluídos junto com a fonte lavoura, resultando no que se denominou de fonte “bacia vertente”.

A análise do desempenho do modelo LISEM em simular adequadamente os processos que ocorrem na bacia vertente e no canal fluvial, foi realizada através da comparação entre o percentual de cada fonte de contribuição obtida por meio da técnica do fingerprinting. Esses resultados foram comparados com o percentual de cada fonte de contribuição obtida nas simulações que constam nos campos “surface erosion” e “channel erosion” (Figura 6.15). O percentual de contribuição de fonte pelo modelo foi determinado de acordo com as seguintes fórmulas: 100 * Dt Dfb Dg Fbv  (25) 100 * Dt Dfc Fcf  (26) Dfc Dfb Dg Dt   (27)

Onde: Fbv representa a fonte bacia vertente (%); Fcf representa a fonte canal fluvial (%); Dg representa a desagregação pelo impacto da gota (t); Dfb representa a desagregação pelo escoamento superficial na bacia vertente (t); Dfc representa a desagregação pelo escoamento no canal fluvial (t) e Dt representa a desagregação total (t).

Mapas de erosão e deposição gerados pelo modelo foram comparados com um levantamento de campo expedito. Esse levantamento que foi realizado juntamente com os produtores da bacia, consistiu em identificar as áreas mais suscetíveis à erosão e à deposição. Para isso, foram apresentados aos produtores os mapas produzidos pelo modelo. Por meio do conhecimento dos produtores e da experiência de campo registrada pela equipe que vem estudando a bacia de Arvorezinha ao longo do período de monitoramento, foi possível confirmar ou não as áreas de erosão e deposição que foram simuladas pelo modelo.

De acordo com Jetten et al. (2003), erosão e deposição não podem ser tratados como processos independentes no LISEM, deposição e re-suspensão dos sedimentos podem ocorrer durante as simulações, o mesmo sedimento pode ser erodido e depositado diversas vezes. Isto justificaria os altos valores de erosão e deposição preditos pelo modelo nos mapas de saída. Segundo esses autores os mapas gerados pelo LISEM devem ser utilizados para analisar o desempenho do modelo de forma qualitativa, ou seja, apenas indicar as áreas de maior risco de erosão e deposição, através de uma classificação de classes de erosão e deposição. Assim, neste trabalho, os mapas de erosão foram classificados em quatro classes: i) baixa (< 1 t ha-1); ii) média (1 a 10 t ha-1); iii) alta (10 a 100 t ha-1); e iv) muito alta (>100 t ha-1) erosão. Mapas de deposição também foram classificados em: i) baixa (> -1 t ha-1); ii) média (-1 a -10 t ha-1); iii) alta (-10 a -100 t ha-1); e iv) muito alta (< -100 t ha-1) deposição.

6.3. EFEITOS DO MANEJO DO SOLO E DA PRESENÇA DO AMBIENTE RIPÁRIO