APLICAÇÃO DO MODELO SIMWE NA DEFINIÇÃO DE ÁREAS SUSCETÍVEIS À EROSÃO LINEAR: ESTUDO DE CASO NA REGIÃO DEMARCADA DO DOURO (RDD)

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APLICAÇÃO DO MODELO SIMWE NA DEFINIÇÃO DE ÁREAS SUSCETÍVEIS À

EROSÃO LINEAR: ESTUDO DE CASO NA REGIÃO DEMARCADA DO DOURO

(RDD)

Fernandes, Joana; Bateira, Carlos, Soares Laura; Oliveira, Ana; Faria, Ana; Hermenegildo, Carlos, Teixeira, Manuel; Moura, Rui; Gonçalves, José.

MODRIS

Suscetibilidade a processos hidro-geomorfológicos no Norte de Portugal: Modelação

matemática de base física e de base estatística

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Quinta de S. Luiz; Adorigo, Tabuaço.

Formações Geológica : Bateiras, Ervedosa do Douro e

Rio Pinhão Litossolos associados a aluvissolos. Área de 127,97 ha Micro-bacia hidrográfica : 61, 6 ha; 142 feições erosivas: 64 ravinas e 78 sulcos.

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Erosão por sulcos na Quinta de S. Luiz

Erosão por Ravina na Quinta de S. Luiz

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O SIMWE desenvolvido por Mitas e Mitasova (1998), é um modelo bivariado (…) of erosion, sediment transport, and deposition by

overland flow, designed for complex terrain, soil, and cover conditions, baseando-se na descrição do fluxo da água e transporte de

sedimentos de acordo com as equações de Foster e Meyer (1972) e Bennet (1974), seguindo os princípios teóricos fundamentais do

modelo WEPP de Flanagan e Nearing (1995) (Mitas e Mitasova, 1998 p.505).

Informação de

Base

• MDE

• Parâmetros

obrigatórios

para a

simulação do

modelo.

Software

• Grass GIS

(módulos)

• r.slope.aspect

• r.sim.water

• r.sim.sediment

Módulos

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∂ h (r, t) / ∂t = i (r, t) q(r, t) (Julien et al. 1995) t - tempo i (r,t) [m/s] - excesso de precipitação h (r, t) [m] - profundidade da água q (r,t) [m2_{/s] - fluxo de} água r (x, y) – parâmetros de georreferenciação (coordenadas) derivados do MDE.

Métodos

SIMWE

SIMulated Water Erosion

(r.sim.water)

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∂ [ρ_sc(r, t) h (r, t)] / ∂ t + .q_s (r, t) _{(Hann et al., 1994)}

c (r, t) [partículas/m3_]

-concentração de sedimentos ρ_s[partículas/kg] massa por

partículas de sedimentos

q_s (r, t) [kg/ms] - taxa de fluxo de sedimentos

Métodos

SIMWE

SIMulated Water Erosion

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Rainfall excess (mm/h) Soil infiltration (mm/h) Manning’s roughness coefficient Sediment transport capacity (s) Detachment capacity (s/m) Critical shear stress (Pa) 50 0.8 0.08 0.001 0.001 0.5

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Métodos

Ensaios no Terreno Resistividade Elétrica

𝑝 = 2𝜋𝑎𝑅

Resistivímetro ABEM SAS 300C 8 pontos de amostragem (topo, meio e

base da vertente) Matriz de Wenner–Schlumberger

Em que: p é a resistividade elétrica; a é a distância entre os elétrodos e R é o valor registado pelo equipamento.

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Métodos

Ensaios no Terreno

Condutividade Hidráulica

Kfs = (0.0041)(Y)(R2) – (0.0054)(Y)(R1)

Permeâmetro

de Guelph Método Linear

Leituras efetuadas a duas cargas de pressão, aos 5cm e

aos 10cm de água estabilizada.

Em que: Kfs é a condutividade hidráulica saturada de campo expressa em cm/seg; Y o valor utilizado da constante associada ao método linear e expressa em cm2 _{(2,16 cm}2_{); R1, o valor da constante com a}

água estabilizada no reservatório de 5 cm (H1/60s) e R2 o valor da constante com água estabilizada no reservatório de 10 cm (H2/60s).

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Métodos

Ensaios no Terreno

Capacidade de Infiltração

Infiltrómetro de Duplo Anel 7 Pontos de amostragem (topo, meio e base da vertente

Leituras efetuadas com intervalo de 1 minuto

𝒊 =

𝒅𝒍

𝒅𝒕

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Métodos

Ensaios no Terreno

Textura do Solo

7 Pontos de amostragem (topo, meio e base da vertente

Percentagem de areia e cascalho obtidas por peneiração;

Teor de finos obtido por lavagem, seguido de decantação das amostras.

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Profundidade da água (m) Ravinas % Sulcos % < 0.002556 0,0 0,0 0,0 0,0 0.002556- 0.017906 29,0 45,3 29,0 37,2 0.017906 - 0.048440 30,0 46,9 40,0 51,3 > 0.048440 5,0 7,8 9,0 11,5 Total 64,0 100,0 78,0 100,0

Profundidade da água:

Classes com profundidade média a

elevada:

91%

Classes com maior profundidade

ocupadas por uma

maior

percentagem de sulcos

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Resultados

SIMWE

Fluxo de Água

Fluxo de Água:

Quase a totalidade das feições erosivas

ocupam as classes de valores reduzidos a

médios:

96.2 %

Nas classes onde o fluxo de água detém

valores elevado apenas se regista 3,8%

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Resultados

SIMWE

Capacidade de Transporte

Capacidade de transporte (Kg/ms) Ravinas % Sulcos %

<0.250319 0,0 0,0 4,0 5,1 0.250319 - 1.900738 48,0 75,0 53,0 67,9 1.900738 - 9.379197 16,0 25,0 20,0 25,6 > 9.379197 0,0 0,0 1,0 1,3

Total 64,0 100,0 78,0 100,0

Capacidade de Transporte de Sedimentos

Quase a totalidade das feições erosivas se

localiza nas classes média e elevada:

98,7%

Textura

dos materiais apresenta valores de

areia e cascalho entre 30% a 50%

o que

pode determinar uma

maior percentagem

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Resultados

SIMWE

Concentração de

Sedimentos

Concentração de Sedimentos

(partículas/m3) Ravinas % Sulcos %

< 0.007481 0,0 0,0 15,0 19,2 0.007481 - 0.206312 26,0 40,6 21,0 26,9 0.206312 - 0.380483 19,0 29,7 16,0 20,5 > 0.380483 19,0 29,7 26,0 33,3 Total 64,0 100,0 78,0 100,0

Concentração de Sedimentos:

Classes

média e muito elevada

integram

a maior percentagem de feições erosivas

Porém as classes

elevada e muito elevada

registam:

59,4%

de Ravinas e

53,8%

de

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Resultados

SIMWE

Fluxo de Sedimentos

Fluxo de Sedimentos (kg/ms) Ravinas % Sulcos %

< 0.013766 6,0 9,4 23,0 29,5 0.013766 - 0.090350 44,0 68,8 38,0 48,7 0.090350 - 0.334283 14,0 21,9 17,0 21,8 > 0.334283 0,0 0,0 0,0 0,0 Total 64,0 100,0 78,0 100,0

Fluxo de Sedimentos:

As feições erosivas concentram-se nas

classes

média e elevada.

Com percentagens de

90,7%

de Ravinas e

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Resultados

SIMWE

Erosão-Deposição

Limitada pelo Transporte

Erosão/Deposição limitada pelo

transporte(Kg/m2s) Ravinas % Sulcos %

Erosão 42,0 65,6 50,0 64,1 Deposição 22,0 34,4 28,0 35,9

Total 64,0 100,0 78,0 100,0

Erosão-Deposição Limitada pelo

Transporte

:

Concentração de feições erosivas nos

setores considerados suscetíveis à erosão:

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Resultados

Ensaios no Terreno Resistividade Elétrica

1 2 3 4 5 6 7 8

• Os perfis 2, 3, 4, 5, e 6 concentram os valores mais reduzidos de resistividade elétrica, indicando que o solo se apresentava saturado.

• A distribuição destes perfis ocorre em áreas onde a profundidade de água assume valores mais

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Resultados

Ensaios no Terreno

Condutividade Hidráulica

• O ponto SL2 apresenta o valor mais elevado de circulação de água no solo, situação semelhante aos resultados da simulação do parâmetro da altura da água.

• O ponto SL3 revela também paridade de resultados, ilustrando valores baixos em ambos os parâmetros. • As restantes experiências denotam que a profundidade da água que escoa à superfície possui

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Materiais

Ensaios no Terreno

Capacidade de Infiltração

• As experiências revelam homogeneidade nos valores diminutos, uma vez que quase todas se prolongaram por 30 minutos (até que a totalidade da água se infiltrasse), variando entre 0,11 a 0,36 cm/min.

• Associam-se os resultados destas experiências à distribuição de áreas suscetíveis à erosão e elevada

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Materiais

Ensaios no Terreno

Textura do Solo

• Cascalho (18.8 – 47.9%), Areia (10.8 – 20.5%) e finos (32.1 - 64.9%). • A forte presença de sedimentos finos determina a existência de microporos que possibilitam a retenção de água.