TAXA DE TRANSFERÊNCIA DE SEDIMENTOS

Outra forma de analisar a coerência dos valores obtidos em relação à produção e transporte de sedimentos na bacia hidrográfica é a taxa de transferência de sedimentos (Sediment Delivery Ratio – SDR).

A SDR pode ser definida como a razão entre a quantidade de sedimentos transportados em uma determinada seção e o total de solo erodido na bacia contribuinte da seção de medição (CHOW, 1964).

A SDR ainda pode sofrer influência de alguns fatores físicos, como o tamanho da área de drenagem, a declividade do terreno e geometria do canal (CHOW, 1964).

Julien (1998) afirma que quanto maior o tamanho da área da bacia hidrográfica, menor é a taxa de transferência de sedimentos. Isso ocorre devido ao aumento da probabilidade de deposição da partícula sólida na própria bacia de origem.

Julien (1998) ainda obteve uma equação que estima a SDR em função da área da bacia hidrográfica. A equação definida por Julien (1998) (Equação 21) está evidenciada na Figura 38.

Figura 38 – Relação entre a taxa de transferência de sedimentos (SDR) e a área de drenagem.

 

SDR 0,41 A–0,3 (21)

onde: SDR é a taxa de transferência de sedimentos; A é a área da bacia hidrográfica (km2_).

Aplicando-se a equação definida por Julien (1998) para a bacia hidrográfica do rio Vacacaí Mirim, obteve-se uma SDR de 5,30%, ou seja, a partir dessa equação apenas 5,30% do material erodido chegaria ao exutório.

A partir da análise da produção de sedimentos obtida (descarga sólida total das sub-bacias) pelo modelo através da aplicação da MUSLE e das descargas sólidas totais de transporte de sedimentos calculadas e observadas, verificou-se os valores de SDR para a bacia. A Tabela 38 expressa os valores de SDR para as descargas sólidas totais calculadas e observadas para ambos os períodos simulados.

Tabela 38 – Valores de SDR.

Descarga sólida total SDR (%)

Período de 2008 à 2011 QstC 20,56

QstO 64,13

Período de 2012 à 2016 QstC 26,52

QstO 47,09

Notas: QstC: Descarga sólida total calculada; QstO: Descarga sólida total observada.

Fonte: Do autor.

De acordo com Schumm (1977), para bacias pequenas, em torno de 0,259 km2_,

a SDR gira em torno de 20 a 90%. Já para bacias maiores, em torno de 776 km2_{, a}

SDR fica em torno de 3 a 20%.

Em estudo realizado por Siviero e Coiado (1999) no rio Atibaia (2760 km2_{), no}

estado de São Paulo, utilizaram a equação universal da perda de solo e dados hidrosedimentométricos medidos em uma seção no rio, e comprovaram que 27% do material erodido na bacia hidrográfica chegou à seção de medição.

Analisando-se os valores de SDR obtidos pode-se dizer que existe coerência dos valores de descarga sólida total obtidos pelo modelo. A SDR para as descargas sólidas totais calculadas apresentou valores similares aos considerados por Schumm (1977), enquanto que os valores de SDR para as descargas sólidas totais observadas

se mostraram bastante superiores aos encontrados na literatura e pela equação de Julien (1998).

Analisando os valores de SDR para as descargas sólidas totais calculadas de ambos os períodos simulados pode-se verificar que uma maior parte dos sedimentos produzidos ficou retida na bacia hidrográfica, um valor de aproximadamente 79,44% para o período de 2008 à 2011 e de 73,48% para o período de 2012 à 2016.

Já para as descargas sólidas totais observadas, os valores de sedimentos retidos na bacia hidrográfica se mostraram menores, de 35,87% para o período de 2008 à 2011 e de 52,91% para o período de 2012 à 2016.

Estes valores de SDR para a descargas sólidas totais observadas se mostraram elevados, levando em consideração os valores obtidos na literatura e o tamanho da bacia hidrográfica estudada.

5 CONCLUSÕES

Os estudos realizados na bacia hidrográfica do rio Vacacaí Mirim vem sendo desenvolvidos por um longo período, levantando dados fundamentais para a efetivação deste trabalho. A modelagem hidrossedimentológica se mostra como uma importante ferramenta para o gerenciamento da bacia hidrográfica.

Objetivando investigar a produção e o transporte de sedimentos na bacia hidrográfica do rio Vacacaí Mirim através de modelagem hidrossedimentológica, foi possível chegar à diversas conclusões relacionadas às diversas etapas envolvidas neste trabalho.

A curva-chave extrapolada de descarga líquida para o período de 2007 à 2016 apresentou um bom ajuste, com coeficiente de determinação (R2_{) de 0,9569,}

indicando boa representatividade dos dados observados para o período. Da mesma forma, a curva-chave de descarga sólida total para este mesmo período apresentou bom ajuste, com R2 _{de 0,8379, também indicando boa representatividade dos dados}

observados relacionados à sedimentos.

Neste trabalho, foi de suma importância ter-se uma curva-chave de descarga sólida total com boa representatividade dos dados observados,, uma vez que esta foi utilizada para verificar o desempenho do modelo nas simulações sedimentológicas.

A aplicação de técnicas de geoprocessamento para obtenção de parâmetros de entrada para o modelo e a espacialização destes parâmetros na bacia hidrográfica se mostrou como um importante processo e de grande valia para o trabalho, pois permite considerar as características fisiográficas reais espacializadas da bacia, ou seja, permite obter parâmetros de maior representatividade da bacia hidrográfica.

Os valores de CN, de tempo de retardo (tlag) e dos fatores da MULSE foram os

principais parâmetros obtidos para entrada no modelo e se mostraram de grande importância para o processo de modelagem, pois diversos métodos utilizados consideram estes parâmetros, além destes parâmetros traduzirem de uma maneira mais consistente as condições da bacia estudada para o modelo.

A etapa de calibração do modelo é fundamental para adequar o modelo ao comportamento dos processos na bacia através do ajuste dos parâmetros de cada método de cálculo considerado. Para verificar a adequação do modelo, utilizou-se de três coeficiente de desempenho: o coeficiente de eficiência de Nash-Sutcliffe (NS), o coeficiente Percent Bias (PBIAS) e o coeficiente RSR. Neste trabalho, a calibração do

modelo apresentou bons resultados para os coeficientes de desempenho do modelo, com valor para NS de 0,791, para PBIAS de -0,003% e para RSR de 0,457. Todos os valores são considerados muito bons conforme a classificação de Moriasi et al. (2007). Ainda vale salientar que o valor negativo para o coeficiente PBIAS indica que houve superestimação do modelo em relação aos dados observados.

A validação do modelo busca verificar a adequação do modelo quando este é aplicado para um intervalo de dados diferente do utilizado na calibração do modelo, porém mantendo os mesmos valores dos parâmetros de cada método de cálculo. Neste estudo, a validação também apresentou valores satisfatórios para os coeficientes de desempenho do modelo. O NS apresentou valor de 0,560 e o RSR apresentou valor de 0,663, ambos considerados satisfatórios conforme classificação de Moriasi et al. (2007). Já o coeficiente PBIAS apresentou valor de -1,332%, considerado muito bom, segundo Moriasi et al. (2007). Da mesma forma que para a calibração, o valor negativo para o coeficiente PBIAS indica uma superestimação do modelo em relação aos dados observados para a validação do modelo.

Como o modelo apresentou bons resultados para a calibração e também para a validação, foi possível então realizar simulações hidrossedimentológicas na bacia hidrográfica. As simulações hidrossedimentológicas foram realizadas em dois períodos distintos, o primeiro consiste no período utilizado na calibração do modelo e, o segundo empregando o período utilizado na validação do modelo.

As simulações hidrossedimentológicas foram realizadas para todos os métodos para o calculo do transporte potencial de sedimentos considerados pelo modelo para ambos períodos considerados. Para verificar o desempenho do modelo nas simulações hidrossedimentológicas, considerou-se os mesmos coeficientes utilizados nas etapas de calibração e validação do modelo. Estes coeficientes foram calculados considerando a série de descarga sólida total calculada pelo modelo e a série de descarga sólida total observada, proveniente da curva-chave de descarga sólida total. O desempenho do modelo se mostrou satisfatório para o método de Engelund- Hansen para o segundo período simulado, o que não ocorreu com os demais métodos de cálculo do transporte potencial de sedimentos. Os volumes calculados de produção de sedimentos através da MULSE foram bastante superiores aos volumes de sedimentos correspondentes às descargas sólidas totais calculadas que passam pelo exutório da bacia contribuinte, para ambos períodos simulados.

Os elevados volumes calculados de sedimentos que ficam depositados nos trechos de rio podem implicar em diversos danos ambientais, como seu eventual assoreamento e alteração na qualidade da água, uma vez que os sedimentos carregam consigo nutrientes e até mesmo pesticidas provenientes de áreas agrícolas. Constatou-se que as taxas de transferência de sedimentos (SDR) para a descargas sólidas totais calculadas apresentaram valores compatíveis com dados extraídos da literatura existente, podendo indicar uma boa resposta do modelo em relação à simulação de sedimentos, para ambos períodos simulados.

Recomenda-se a aplicação de diferentes métodos de cálculo para os processos hidrológicos considerados pelo modelo, de forma a buscar resultados melhores, principalmente relacionados à sedimentos. A aplicação de diferentes métodos para o cálculo do transporte de sedimentos podem melhorar os resultados da descarga sólida total calculada pelo modelo.

Este trabalho apresentou resultados que podem subsidiar a tomada de decisão para definir alguns aspectos do planejamento e gestão da bacia, mesmo que os resultados sedimentológicos não tenham apresentado valores totalmente compatíveis com a realidade da bacia.

Ressalta-se ainda a importância da continuação de estudos na bacia hidrográfica para obter informações ampliando a série de dados já existente e, assim, poder implementar novos modelos que possam contribuir para o planejamento dos recursos hídricos da bacia.

REFERÊNCIAS

ACKERS, P.; WHITE, W. P. Sediment Transport: New Approach and Analysis.

Journal of the Hydraulics Division, v. 99, n. HY11, p. 2040-2060. 1973.

ALVES, D. B.; SAUSEN, T. M.; LACRUZ, M. S. P. Modelagem dinâmica do escoamento superficial na área urbana de Santa Maria – RS. In: SIMPÓSIO

BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO, 15. (SBSR), 2011, Curitiba. Anais.

São José dos Campos: INPE, 2011. p. 5671-5678. Disponível em: <http://urlib.net/3ERPFQRTRW/3A39PJE>. Acesso em: 01 jun. 2017.

BERTONI, J.; LOMBARDI NETO, F. Conservação do solo. Piracicaba: LIVROCERES, 392p. 1985.

BERTONI, J.; LOMBARDI NETO, F. Conservação do Solo, 7ª Edição, Editora Ícone.

São Paulo, SP, 2008.

BONNET, B. R. P.; FERREIRA, L. G.; LOBO, F. C. Relações entre qualidade da água e uso do solo em Goiás: uma análise à escala da bacia hidrográfica. Revista Árvore, v.32, n.2, p.311-322, 2008.

BREDA, Â. Avaliaçăo de melhorias para um sistema de previsão hidrológica

horária. 2008.

CABRAL, S.; REIS, R. INFLUÊNCIA DO USO E OCUPAÇÃO DO SOLO NA PRODUÇÃO DE SEDIMENTOS NA BACIA DO RIO JACARECICA. Revista de

Geografia (Recife), v.32, n.2, 2015.

CADIER, E., LANNA, A. E., MENEZES, M., CATNPELLO, M. S. Avaliação dos estudos referentes aos recursos hídricos das pequenas bacias do Nordeste Brasileiro. Anais