Modelagem do escoamento superficial e da erosão do solo em microbacias.

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA

CENTRO DE CIÊNCIA5 E TECNOLOGIA .

CURSOS DE PGS-GRADUfl£AO EM ENGENHARIA CIVIL

CAMPUS I I - CAMPINA GRANDE

MODELAGEM DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL

E DA EROSÃO DO 50L0 EM MICR0BACIA5

Campina Grande

Setembro 1390

CARLOS DE OLI.VEIRH GALVRO

MODELAGEM DO E5C0AMENT0 SUPERFICIAL

E DA EROSÃO DO SOLO EM MICRDBACIA5

-Dissertação apresentada ao Curso de

Pòs-GraduaçSo em Engenharia C i v i l

da Universidade Federal da Paraíba

em cumprimento às exigências para

obtenção do Grau de Mestre.

AREA DE CONCENTRAÇÃO: RECURSOS HÍDRICOS

VAJRPEYAM 5.5RINIVA5AN

Orientador

Campina Grande - PB

Setembro 1390

CARLOS DE OLIVEIRA OALVftO

MODELAGEM DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL

E DA EROSÃO DO SOLO EM MICROBACIAS

Dissertação a p r o v a d a em 25/09/1990

AREA DE CONCENTRAÇÃO: RECURSOS HÍDRICOS

VAJAPEYAM S. SRINIVASAN

O r i e n t a d o r

Dr. I n g . UBALD KOCH

Componente da Banca

Ph.D. ROBERALDO CARVALHO DE SOUZA

Componente da Banca

Campina Grande - PB

Setembro 1990

i i R S t é n i o e R n a R i t a G a l v ã o , m e u s p a i s , q u e d e s d e o c o m e ç o me d i s s e r a m p a r a e s c o l h e r s e m p r e o q u e me f i z e s s e f e l i z .

A G R A D E C I M E N T O S fl U F P B , a t r a v é s d a S u b - u n i d a d e de E x e c u ç 3 a do P r o g r a m a de D e s e n v o l v i m e n t o C i e n t i f i c o e T e c n o l ó g i c o p a r a o Nor d e s t e l S U E P / U F P B ) , p e l a l i b e r a ç ã o em t e m p o p a r c i a l p a r a r e a l i z a -ç ã o d e s t e C u r s o . Ao P r o g r a m a de D e s e n v o l v i m e n t o C i e n t i f i c o e T e c n o -l ó g i c o p a r a o N o r d e s t e , C o n v é n i o U F P B / C N P q / B I D / P D C T / N E , p e -l a u t i l i z a ç ã o d o s d a d o s g e r a d o s p e l o P r o j e t o " M o d e l o de a p r o v e i t a -m e n t o h i d r o a g r i c o l a e-m b a c i a s e x p e r i -m e n t a i s na -m i c r o - r e g i ã o de S u m é P B " . A g r a d e c i m e n t o s à S U D E N E e a o 0 R 5 T O M p e l o a p o i o p r e s t a -d o , como p a r t i c i p a n t e s -d e s s e P r o j e t o . 0 P r o g r a m a N a c i o n a l de I r r i g a ç ã o ( P R O N I ) e o C o n -s e l h o N a c i o n a l d e D e -s e n v o l v i m e n t o C i e n t i f i c o e T e c n o l ó g i c o ( C N P q ) f o r n e c e r a m a p o i o a t r a v é s de b o l s a de e s t u d o . A g r a d e ç o ao meu o r i e n t a d o r , P r o f . V a j a p e y a m S. S r i n i v a s a n , p e l a e f i c i e n t e e p r e c i s a o r i e n t a ç ã o . D e v o e x p r e s s a r o g r a n d e a p o i o r e c e b i d o , d u r a n t e t o d o o p e r í o d o d a p e s q u i s a , em n u m e r o s a s c o n s u l t a s e d i s c u s s õ e s , do p e s q u i s a d o r M i c h e l M o l i n i e r , do QR5TDM. A s d i s c u s s õ e s com o s p e s q u i s a d o r e s do 0RSTOM P i e r -r e C h e v a l l i e -r , E -r i c C a d i e -r , P i e -r -r e flud-ry e J e a n - C l a u d e L e p -r u n , com o s p r o f e s s o r e s A n t o n i o E d u a r d o L a n n a , do 1 P H / U F R S , e J o s é N i l s o n C a m p o s , d a U F C , f o r a m b a s t a n t e p r o v e i t o s a s . Ao P r o f e s s o r L a n n a a g r a d e ç o e s p e c i a l m e n t e a c e s s ã o do m o d e l o M o d h a c , do q u a l

i V a l g o r i t m o de o t i m i z a ç ã o de p a r â m e t r o s i m p l e m e n t a d o Fios p r o f e s s o r e s d a R r e a d e E n g e n h a r i a de R e c u r s o s H í d r i c o s do D e p a r t a m e n t o de E n g e n h a r i a • C i v i l da UFPB. ( P . E R H / D E C ) , J o s é do P a t r o c í n i o T o m á s de A l b u q u e r q u e , E d u a r d o E n é a s d e F i g u e i -r e d o , R a i m u n d o S é -r g i o S a n t o s S 6 i s , J a n i -r o C o s t a R e g o , U b a l d K o c h , M a n o e l G i l b e r t o de B a r r o s , G l e d s n e l i M a r i a de L i m a L i n s , H ê b e r P i m e n t e l G o m e s , e B e r n a d e t e F e i t o s a C a v a l c a n t e , m e u s a g r a -d e c i m e n t o s p e l o s e n s i n a m e n t o s , c o l a b o r a ç ã o e i n c e n t i v o p r e s t a -d o s d u r a n t e o p e r í o d o de e s t u d o s . fios f u n c i o n á r i o s da R E R H / D E C e d a S U E P / U F P B m e u s s i n c e r o s a g r a d e c i m e n t o s p o r t o d o o a p o i o p r e s t a d o , em e s p e c i a l ao t é c n i c o I s m a e l J o s é P e r e i r a p e l o t r a b a l h o de a n á l i s e g r a n u l o m é -t r i c a e s e d i m e n -t o m è -t r i c a r e a l i z a d o no L a b o r a -t ó r i o de H i d r á u l i c a d a U F P B . M a g n a C o e l i B e z e r r a e H é l i o F r a n c i s c a B e z e r r a d e r a m i m p o r t a n t e c o l a b o r a ç ã o n a s o l u ç ã o d e p r o b l e m a s de i m p l e m e n -t a ç ã o c o m p u -t a c i o n a l d e a l g u n s p r o g r a m a s . R o s t é c n i c o s e f u n c i o n á r i o s do G r u p o de T r a b a l h o em H i d r o m e t e o r o l o g i a d a S U D E N E , a g r a d e ç o o a t e n d i m e n t o ã s c o n -s u l t a -s r e a l i z a d a -s -s o b r e o -s d a d o -s b á -s i c o -s u t i l i z a d o -s . fio t é c n i c o E d n a l d o P e r e i r a d a S i l v a q u e , no c a m p o , o b s t i n a d a m e n t e , g a r a n t i u a q u a l i d a d e d o s d a d o s u t i l i z a d o s no t r a b a l h o . f o i e x t r a í d o o no M O D I B I . R o s c o l e g a s de C u r s o , q u e s e m p r e c o n t r i b u í r a m p a r a

O a p r o f u n d a m e n t o d a s q u e s t õ e s L i g a d a s a e s t e t r a b a l h o . A g r a d e ç o t a m b é m a M a r i a C l a r e t e N u n e s C o s t a , S i l -v a n a N u n e s da C o s t a , C a r l o s S p a r t a c u s d a . S i l -v a O L i -v e i r a , S o ê n i a M a r q u e s T i m ó t e o de S o u s a , A l b e r t a S a l v i a V. L i r a e G i b s o n R o c h a M e i r a , e s t a g i á r i o s , c u j o t r a b a l h o f o i m u i t o i m p o r t a n t e à c o n s e c u -ç ã o d a p e s q u i s a . 0 a m i g o J o s é N i v a l d o R i b e i r o R i l h o p r e s t o u g r a n d e a p o i o n a p r e p a r a ç ã o f i n a l d a s i l u s t r a ç õ e s . M i n h a f a m í l i a , p e l o c o n s t a n t e e p e r m a n e n t e i n c e n t i v o , f o i o g r a n d e s u p o r t e q u e p e r m i t i u o e n g a j a m e n t o n e s t e t r a -b a l h o . Meu a g r a d e c i m e n t o t a m -b é m a M a r i a d a s N e v e s A n a c l e t o , p e l a c o l a b o r a ç ã o d u r a n t e a p e r m a n ê n c i a em C a m p i n a G r a n d e . F i n a l m e n t e , m e u s a m i g o s de t u r m a , C l e u d a C u s t ó d i o F r e i r e , M á r c i a M a r i a R i o s R i b e i r o e F l á v i o A l v e s d a S i l v a . F o r a m o s q u e c o m p a r t i l h a r a m t o d o s o s m o m e n t o s d e s t e s d o i s a n o s . A F l á -v i o , q u e d e i x o u - n o s p r e m a t u r a m e n t e , m i n h a e s p e c i a l h o m e n a g e m .

V 1 L I 5 T A DE F I G U R A S F i g u r a P á g i n a 2.1 R e l a ç ã o p r e c i p i t a ç ã o - e s c o a m e n t a p a r a a m i c r o b a 21 c i a 3 t e n d o o Í n d i c e de p r e c i p i t a ç ã o a n t e c e d e n t e I H como p a r â m e t r o CGoníes e t a t i i 1 3 8 7 , S r i n i v a s a n e t a t i i 1 9 8 8 ) . 2 . 2 R e l a ç ã o e r o s 3 o - e r o s i v i d a d e E I3 ( Í p a r a a m i c r o b a - 21 c i a 3 t e n d o o Í n d i c e de p r e c i p i t a ç ã o a n t e c e d e n t e I H como p a r â m e t r o ( G o m e s e t a l i i 1 3 8 7 , S r i n i v a s a n e t a l i i 1 3 8 8 ) . 2 . 3 R e p r e s e n t a ç ã o do e s c o a m e n t o s u p e r f i c i a l d i r e t o 2 3 p e l o m o d e l o B A C 4 0 0 ( C a v a l c a n t e e t a l i i 1 9 9 0 ) . 3.1 L o c a l i z a ç ã o d a B a c i a E x p e r i m e n t a l d e S u m è e d a s 3 2 z o n a s h i d r o l o g i c a m e n t e s e m e l h a n t e s ( C a d i e r e t a l i i 1 9 8 3 ) . 3 . 2 R e p a r t i ç ã o d a s s o l o s n a B a c i a E x p e r i m e n t a l de 3 6 5 u m è • ( M o l i n i e r e t a l i i 1 9 8 9 a , b ) . 3 . 3 E s q u e m a de c i r c u l a ç ã o n a B a c i a E x p e r i m e n t a l de 3 9 S u m è Í M o l i n i e r e t a l i i 1 9 8 9 a , b ) . 3 . 4 C r o q u i de l o c a l i z a ç ã o d a s i n s t a l a ç õ e s ( C a d i e r e t 3 9 a l i i 1 9 6 3 ) . 3 . 5 L e v a n t a m e n t o t o p o g r á f i c o d a m i c r o b a c i a 1 C C a d i e r 4 3 e t a l i i 1 3 8 3 ) . 3 . 6 L e v a n t a m e n t o t o p o g r á f i c o d a m i c r o b a c i a 2 ( C a d i e r 4 4 e t a l i i 1 3 8 3 ) . 3 . 7 L e v a n t a m e n t o t o p o g r á f i c o d a m i c r a b a c i a 3 ( C a d i e r 4 5 e t a l i i 1 9 6 3 ) . 3 . 8 L e v a n t a m e n t o t o p o g r á f i c o d a m i c r o b a c i a 4 ( C a d i e r 4 6 e t a l i i 1 9 8 3 ) . 3 . 9 D i s p o s i t i v o de m e d i ç ã o d a s m i c r o b a c i a s ( C a d i e r 4 8 e t a l i i 1 9 8 3 ) . 3 . 1 0 D i s p o s i t i v o d e m e d i ç ã o d a s p a r c e l a s d e 1 0 0 m-; 5 0 ( C a d i e r e t a l i i 1 3 8 3 ) . 4.1 D i a g r a m a e s q u e m á t i c o do m o d e l o M 0 D I B I m o d i f i c a d o 5 8 4 . 2 R e p r e s e n t a ç ã o do p r i n c i p i o d e f u n c i o n a m e n t o do 5 9 M Q D I B I ( I b i z a 1 9 8 5 ) .

V i l 4 . 3 F u n c i o n a m e n t o do . r e s e r v a t ò r i o h o r i z o n t e v e g e t a l 5 9 no M O D I B I o r i g i n a l ( a d a p t a d o d e S e r v a t , 1 3 8 6 a ) . 4 . 4 C o m p a r a ç ã o e n t r e a s l â m i n a s o b s e r v a d a s e c a l c u - '83 l a d a s p e l o M O D I B I n o s p r i n c i p a i s e v e n t o s d a m i c r o b a c i a 3 no p e r í o d o 1 3 8 2 - 1 9 8 3 . 4 . 5 C o m p a r a ç ã o e n t r e a s l â m i n a s o b s e r v a d a s G c a l c u - 8 4 l a d a s p e l o M O D I B I n o s p r i n c i p a i s e v e n t o s d a m i c r o b a c i a 3 no p e r í o d o 1 9 8 4 - 1 9 8 6 . 4 . 6 C o m p a r a ç ã o e n t r e a s l â m i n a s o b s e r v a d a s e c a l c u - 8 5 L a d a s p e l o M O D I B I n o s p r i n c i p a i s e v e n t o s d a m i c r o b a c i a 3 no p e r í o d o 1 9 Ô 7 - 1 9 8 8 , 4 . 7 C o m p a r a ç ã o e n t r e a s l â m i n a s o b s e r v a d a s e c a l c u - 8 6 l a d a s p e l o M O D I B I n o s p r i n c i p a i s e v e n t o s d a m i c r o b a c i a 4 no p e r í o d o 1 9 8 2 - 1 9 8 3 ( a ) , 4 . 6 C o m p a r a ç ã o e n t r e a s l â m i n a s o b s e r v a d a s e c a l c u - 8 7 l a d a s p e l o M O D I B I n o s p r i n c i p a i s e v e n t o s ' d a m i c r o b a c i a 4 no p e r l a d o 1 9 8 2 - 1 9 8 3 ( b ) . 4 . 9 C o m p a r a ç ã o e n t r e a s l â m i n a s o b s e r v a d a s e c a l c u - 8 8 L a d a s p e l o M O D I B I n o s p r i n c i p a i s e v e n t o s d a m i c r o b a c i a 4 no p e r í o d o 1 3 8 4 - 1 9 8 6 ( a ) . 4 . 1 0 C o m p a r a ç ã o e n t r e a s l â m i n a s o b s e r v a d a s e c a l c u - 6 9 l a d a s p e l o M O D I B I n o s p r i n c i p a i s e v e n t o s d a m i c r o b a c i a 4 no p e r í o d o 1 9 6 4 - 1 9 8 6 ( b ) . 4 . 1 1 C o m p a r a ç ã o e n t r e a s l â m i n a s o b s e r v a d a s e c a l c u - 9 0 l a d a s p e l o M O D I B I n o s p r i n c i p a i s e v e n t o s d a m i c r o b a c i a 4 no p e r í o d o 1 9 8 7 - 1 9 8 8 . 4 . 1 2 C o m p a r a ç ã o e n t r e a s l â m i n a s o b s e r v a d a s e c a l c u - 9 4 l a d a s p e l o M O D I B I n o s p r i n c i p a i s e v e n t o s d a • m i c r o b a c i a 1 no p e r í o d o 1 9 8 2 - 1 9 8 8 . 4 . 1 3 C o m p a r a ç ã o e n t r e a s l â m i n a s o b s e r v a d a s e c a l c u - 9 5 L a d a s p e l o M O D I B I n o s p r i n c i p a i s e v e n t o s d a m i c r o b a c i a 2 no p e r í o d o 1 9 8 2 - 1 9 6 8 ( a ) . 4 . 1 4 ' C o m p a r a ç ã o e n t r e a s l â m i n a s o b s e r v a d a s e c a l c u - 9 6 l a d a s p e l o M O D I B I n o s p r i n c i p a i s e v e n t o s d a m i c r o b a c i a 2 no p e r í o d o 1 9 8 2 - 1 9 8 8 f. b ) . 5.1 D e l i n e a m e n t o g e o m é t r i c ô d a m i c r o b a c i a 4 s o b r e o 1 2 5 l e v a n t a m e n t o t o p o g r á f i c o . 5 . 2 V i s u a l i z a ç ã o t r i d i m e n s i o n a l d a m i c r o b a c i a 4 . 1 2 6 5 . 3 R e p r e s e n t a ç ã o e s q u e m á t i c a d a m i c r o b a c i a 4 p a r a o 1 2 8 W E S P .

v i i i

5 . 4 D i s t r i b u i ç ã o g r a n u L o m é t r i c a do s o l o a m o s t r a d o n a 1 3 2 m i c r o b a c i a 4 .

5 . 5 D i s t r i b u i ç ã o g r a n u í a m e t r i c a do s o l o a m o s t r a d o n a 1 3 3 p a r c e l a 4 .

i x L I S T A DE T A B E L A S T a b e l a P á g i n a 2.1 P a r â m e t r o s d a s c u r v a s h i p e r b ó l i c a s p a r a a s m i - 2 6 c r o b a c i a s 1 e 2 . 2 . 2 P a r â m e t r o s d a s c u r v a s h i p e r b ó l i c a s p a r a a s m i - 2 7 c r o b a c i a 3 . 2 . 3 P a r â m e t r o s d a s c u r v a s h i p e r b ó l i c a s p a r a a s m i - 2 8 c r o b a c i a 4 . 3.1 C a r a c t e r í s t i c a s d a s m i c r o b a c i a s e s t u d a d a s ( C a - 4 2 d i e r e t a l i i 1 9 8 3 ) . 4.1 R e s u m o d o s e v e n t o s v e r i f i c a d o s n a s m i c r o b a c i a s 7 9 d e s m a t a d a s . 4 . 2 R e s u l t a d o s d a c a l i b r a g e m p a r a a m i c r o b a c i a 3 8 1 ( d e s m a t a d a ) . 4 . 3 R e s u l t a d o s d a c a l i b r a g e m p a r a a m i c r o b a c i a 4 8 2 ( d e s m a i a d a ) . 4 . 4 R e s u m o d o s e v e n t o s v e r i f i c a d o s n a s m i c r o b a c i a s 9 1 p r o t e g i d a s com v e g e t a ç ã o n a t u r a l . 4 . 5 R e s u l t a d o s d a c a l i b r a g e m p a r a a s m i c r o b a c i a s 3 3 p r o t e g i d a s , 5.1 C a r a c t e r í s t i c a s f í s i c a s d o s e l e m e n t o s d a m i c r o - 1 2 3 b a c i a 4 p a r a e n t r a d a no WESP. 5 . 2 S e q u ê n c i a d e c á l c u l o e p o s i ç ã o r e l a t i v a d o s 1 3 0 e l e m e n t o s d a m i c r o b a c i a 4 . 5 . 3 E s t i m a t i v a d o s p a r â m e t r o s de i n f i l t r a ç ã o e e r o - 1 3 8 s ã o p a r a a p a r c e l a 4 . 5.4 E s t i m a t i v a d o s p a r â m e t r o s de i n f i l t r a ç ã o e e r o - 1 3 9 s ã o p a r a a m i c r o b a c i a 4 . S . 5 C o m p a r a ç ã o e n t r e a p r o d u ç ã o d e s e d i m e n t o s o b s e r - 1 4 0 v a d a e a c a l c u l a d a u t i l i z a n d o o v a l o r m è d i o do p a r â m e t r o a p a r a a m i c r o b a c i a 4 . A.1 E v a p o r a ç ã o m é d i a m e n s a l d i á r i a do t a n q u e " C l a s s e 1 6 5 A" . A . 2 P r e c i p i t a ç ã o d i á r i a n a B a c i a E x p e r i m e n t a l d e 1 6 6

X S u m è . fl-3 P e s o s p a r a o c á l c u l o d a p r e c i p i t a ç ã o m é d i a . 1 7 0 B. .1 R e s u l t a d o s (em mm) da c i a 1 no p e r í o d o 1 9 6 2 -s i m u l a ç ã o 1 9 8 6 . p a r a a m i e r o b a - 1 7 3 B. 2 R e s u l t a d o s (em mm) da c i a 2 no p e r í o d o 1 9 8 2 -s imu L a ç ã o 1 9 8 8 ( a ) . p a r a a m i c r o b a - 1 7 4 B. 3 R e s u l t a d o s ( e m mm) d a c i a 2 no p e r í o d o 1 9 8 2 -s i m u l a ç ã o 1 9 6 8 ( b ) . p a r a a mi c r o b a - 1 7 5 B. 4 R e s u l t a d o s (em mm) da c i a 3 no p e r í o d o 1 9 8 2 -s imu t a c ã o 1 9 6 3 . p a r a a m i e r o b a - 1 7 6 B. 5 R e s u l t a d o s ( e m mm) d a c i a 3 no p e r í o d o 1 9 8 4 -s i m u l a ç ã o 1 9 S B . p a r a a m i c r o b a - 1 7 7 B. 6 R e s u l t a d o s (em mm) d a c i a 3 no p e r í o d o 1 9 8 7 -s i m u l a ç ã o 1 9 8 8 . p a r a a m i c r o b a - 1 7 9 B. 7 R e s u l t a d o s (em mm) da c i a 4 no p e r í o d o 1 3 6 2 -s i m u l a ç ã o 1 9 8 3 ( a ) . p a r a a m i c r o b a - 1 8 0 B. 6 R e s u l t a d o s (em mm) d a c i a 4 no p e r í o d o 1 9 6 2 -s imu L a ç ã o 1 3 8 3 ( b ) . p a r a a m i c r o b a - 1 6 0 B. 9 R e s u l t a d o s ( e m mm) d a c i a 4 n o p e r í o d o 1 9 6 4 -s i m u l a ç ã o 1 3 8 6 C a ) . p a r a a mi c r o b a - 181 B. 10 R e s u l t a d o s ( e m mm) d a c i a 4 no p e r í o d o 1 9 6 4 -s imu L a ç ã o 1 9 8 6 C b ) . p a r a a m i c r o b a - 1 8 3 B. 11 R e s u l t a d o s (em mm) d a s i m u l a ç ã o p a r a a m i c r o b a - 1 8 5 c i a 4 n a p e r í o d o 1 9 6 7 - 1 9 8 8 .

X I L I 5 T R DE 5 I M B 0 L 0 5 a F a t o r d e e r o d i b i l i d a d e do s o l o n o s c a n a i s . fl flrea d e s e ç ã o t r a n s v e r s a l do f l u x o . c C o n c e n t r a ç ã o d e s e d i m e n t o s . d D e p o s i ç ã o d e s e d i m e n t o s . d s T a m a n h o c a r a c t e r í s t i c o d o s s e d i m e n t o s . d « „ D i â m e t r o m e d i a n a d o s s e d i m e n t o s . d7 ! S D i â m e t r o p a r a o q u a l 7 5 % d a a m o s t r a de s e d i m e n t o s p o s s u i d i â m e t r o m e n o r . eT E r o s ã o p e l o i m p a c t o d a c h u v a . eR E r o s ã o p e l o a r r a s t a m e n t o p e l o f l u x o . Ec P r o d u ç ã o d e s e d i m e n t o s c a l c u l a d a . E0 P r o d u ç ã o de s e d i m e n t o s o b s e r v a d a . E I3 ( Í í n d i c e de e r o s i v i d a d e d e c h u v a d a E q . d e P e r d a d e 5 o L o . E T P E v a p o t r a n s p i r a ç ã o p o t e n c i a l m é d i a m e n s a l d i á r i a no mode l o M O D I B I . T a x a d e i n f i l t r a ç ã o . F u n ç ã o o b j e t i v o n a s m o d e l o s B 0 C 4 0 0 e M O D I B I . P r o f u n d i d a d e d a f r e n t e d e m o L h a m e n t o . ' F u n ç ã o o b j e t i v o n ú m e r o 1 do M O D I B I F u n ç ã o o b j e t i v o nome r o 2 do M O D I B I F u n ç ã o o b j e t i v o n ú m e r o 3 do M O D I B I F u n ç ã o o b j e t i v o n ú m e r o 4 do M O D I B I F u n ç ã o o b j e t i v o n ú m e r o 5 do M O D I B I F u n ç ã o o b j e t i v o n ú m e r o 6 do M O D I B I F u n ç ã o o b j e t i v o n ú m e r o 7 do M O D I B I F u n ç ã o o b j e t i v o n ú m e r o â do M O D I B I A c e l e r a ç ã o d a g r a v i d a d e . f t t ) F FC t ) FO -1 FO -2 FQ -3 FO -4 FO -5 FQ -6 FO -7 FO -8 g

x i L I 5 T R DE S Í M B O L O S a F a t a r d e e r a d i b i l i d a d e d a s o l a n o s c a n a i s . P. flrea de s e ç ã o t r a n s v e r s a l do f l u x o . c C o n c e n t r a ç ã o de s e d i m e n t o s . d D e p o s i ç ã o d e s e d i m e n t o s . d s T a m a n h o c a r a c t e r í s t i c o d o s s e d i m e n t a s . ds o D i â m e t r o m e d i a n o d o s s e d i m e n t o s . d7 5 D i â m e t r o p a r a o q u a l 7 5 % d a a m o s t r a d e s e d i m e n t o s p o s s u i d i â m e t r o m e n o r . ex E r o s ã o p e l o i m p a c t o d a c h u v a . eR E r o s ã o p e l o a r r a s t a m e n t o p e l o f l u x o . Ec P r o d u ç ã o de s e d i m e n t o s c a l c u l a d a . E0 P r o d u ç ã o de s e d i m e n t o s o b s e r v a d a . E l3 C f í n d i c e de e r o s i v i d a d e de c h u v a d a E q . d e P e r d a de S o l o . E T P E v a p o t r a n s p i r a ç ã o p o t e n c i a l m é d i a m e n s a l d i á r i a no m o d e l o M O D I B I . f C t ) T a x a d e i n f i l t r a ç ã o . F F u n ç ã o o b j e t i v o n o s m o d e l o s BP.C400 e M O D I B I . F ( t ) P r o f u n d i d a d e d a f r e n t e d e m o l h a m e n t o . FO-1 ' F u n ç ã o o b j e t i v o n ú m e r o 1 do M O D I B I . F O - 2 F u n ç ã o o b j e t i v o n ú m e r o 2 do M O D I B I . F O - 3 F u n ç ã o o b j e t i v o n ú m e r o 3 do M O D I B I . F Q - 4 F u n ç ã o o b j e t i v o n ú m e r o A do M O D I B I . F O - 5 F u n ç ã o o b j e t i v o n ú m e r o 5 do M O D I B I . F O - 6 F u n ç ã o o b j e t i v o n ú m e r o 6 do M O D I B I . F O - 7 F u n ç ã o o b j e t i v o n u m e r a 7 do M O D I B I . F D - 8 F u n ç ã o o b j e t i v o n ú m e r o 8 do M O D I B I . g A c e l e r a ç ã o d a g r a v i d a d e .

x i i

x i i i

x i V e p C o e f i c i e n t e d e d e p o s i ç ã o n o s p l a n o s . 0 T a x a de s e d i m e n t o s a i n d o p a r a o f l u x o . 2 P e s o e s p e c i f i c o da- á g u a . 5s P e s o e s p e c i f i c o d o s s e d i m e n t o s . "v V i s c o s i d a d e c i n e m á t i c a d a á g u a . 9 i U m i d a d e i n i c i a l do s o l o . õ s U m i d a d e n a s a t u r a ç ã o do s o l o . r T e n s ã o de c i s a l h a m e n t o m é d i a . T C T e n s ã o , d e c i s a l h a m e n t o c r i t i c a .

XV S U M A R I O Ded i c a t ò r i a i i A g r a d e c i m e n t o s : i i i L i s t a d e F i g u r a s v i L i s t a d e T a b e l a s i x L i s t a de S í m b o l o s x i S u m á r i a x v R e s u m o x x A b s t r a c t x x i 1 - I n t r o d u ç ã o 1 1.1 - B a c i a s r e p r e s e n t a t i v a s e e x p e r i m e n t a i s 3 1 . 2 - E s c o p o do t r a b a l h o 4 2 - M o d e l a g e m do e s c o a m e n t o s u p e r f i c i a l e d a e r o s ã o B 2.1 - C o n s i d e r a ç õ e s g e r a i s B 2 . 2 - C l a s s i f i c a ç ã o e t e r m i n o l o g i a ' 7 2 . 3 - M o d e l o s p r e c i p i t a ç ã o - v a z ã o 8 2 . 3 . 1 - M o d e l o s c o n c e i t u a i s 8 2 . 3 . 2 - M o d e l o s f u n d a m e n t a i s 10 2 . 4 - M o d e l o s de p r o d u ç ã o de s e d i m e n t o s 1 2 2 . 4 . 1 - M o d e l o s e m p í r i c a s 1 2 2 . 4 . 1 . 1 - A e q u a ç ã o u n i v e r s a l de p e r d a s d e s o l o 1 2 2 . 4 . 1 . 2 - M o d e l o s b a s e a d o s n a U 5 L E I S 2 . 4 . 2 - M o d e l o s f u n d a m e n t a i s 1 6 2 . 5 - E s t u d o s a n t e r i o r e s n a B a c i a E x p e r i m e n t a l de Sumo . 2 0

XV i 2 . 5 . 1 - R e l a ç õ e s b á s i c a s do e s c o a m e n t o e d a e r o s ã o 2 0 . 2 . 5 . 2 - M o d e l a g e m do e s c o a m e n t o s u p e r f i c i a l 2 2 2 . 5 . 2 . 1 - 0 m o d e l o 2 2 2 . 5 . 2 . 2 - C a l i b r a g e m do m o d e l o 2 5 2 . 5 . 3 - • e f e i t o de e s c a l a 2 S 2 , 6 - C o n s i d e r a ç õ e s f i n a i s 2 3 3 - R B a c i a E x p e r i m e n t a l de 5 u m é 3 0 3.1 - C o n s i d e r a ç õ e s g e r a i s 3 0 3 . 2 - D e s c r i ç ã o da b a c i a 31 3 . 2 . 1 - L o c a l i z a ç ã o '. ". 31 3 . 2 . 2 - C a r a c t e r í s t i c a s f 1 s i c o - c l i m à t i c a s 3 1 3 . 2 . 2 . 1 - C l i m a 3 3 3 . 2 . 2 . 2 - R e l e v o , s o l o s e g e o l o g i a 3 3 3 . 2 . 2 . 3 - V e g e t a ç ã o 3 4 3 . 2 . 3 - C a r a c t e r i z a ç ã o h i d r o d i n â m i c a d o s s o l o s . . . 3 5 3 . 2 . 3 . 1 - Os s o l o s 3 5 3 . 2 . 3 . 2 - C i r c u l a ç ã o d a á g u a no s o l o 3 7 3 . 2 . 4 - D i s p o s i t i v o e x p e r i m e n t a l 40 3 . 2 . 4 . 1 M i c r o b a c i a s e p a r c e l a s e x p e r i -m e n t a i s 4 2 3 . 2 . 4 . 2 - O b s e r v a ç õ e s m e t e o r o l ó g i c a s 4 3 3 . 3 - M a n e j o da s o l o e v e g e t a ç ã o 5 1 3.4 - C o n s i d e r a ç S e s f i n a i s 5 2 4 - 0 m o d e l o M O D I B I s* 4.1 - D e s c r i ç ã o do m o d e l o -•• S 4 4 . 1 . 1 - R p r e s e n t a ç ã o 5 4 4 . 1 . 2 - E s t r u t u r a e f u n c i o n a m e n t o 5 5 4 . 1 . 2 . 1 - D a d o s d e e n t r a d a 5 5

x v i i 4 . 1 . 2 . 2 - P a r â m e t r o s 5 6 4 . 1 . 2 . 3 - F u n c i o n a m e n t o '. "57 4 . 1 . 3 - C a l i b r a g e m do m o d e l o 6 5 4.-1.3.1 - C o n s i d e r a ç õ e s g e r a i s 6 5 4 . 1 . 3 . 2 Q t i m i z a ç ã o a u t o m á t i c a de p a r â m e -t r o s 6 6 4 . 1 . 3 . 3 - C r i t é r i o s de a j u s t e 6 3 4 . 1 . 3 . 4 - C o m p o r t a m e n t o d o s p a r â m e t r o s do M O D I B I 71 4 . 2 - A p l i c a ç ã o do m o d e l o à s m i c r o b a c i a s de 5 u m é . . . 7 2 4 . 2 . 1 - D a d o s u t i l i z a d o s 7 2 4 . 2 . 2 - R e s u l t a d o s d a c a l i b r a g e m 7 3 4 . 2 . 2 . 1 - E s t i m a t i v a d o s p a r â m e t r o s 7 5 4 . 2 . 2 . 1 . 1 - P a r â m e t r o s d e f i n i d o s "a p r i o f i " 7 5 4 . 2 . 2 . 1 . 2 - P a r â m e t r o s o t i m i z a d o s 7 6 4 . 2 . 3 - C a l i b r a g e m p a r a a s m i c r o b a c i a s d e s m a i a d a s 7 7 4 . 2 . 4 - C a l i b r a g e m p a r a a s m i c r o b a c i a s p r o t e g i d a s flO 4 . 2 . 5 - V e r i f i c a ç ã o d a c a l i b r a g e m .' 3 7 4 . 3 - D i s c u s s ã o d o s r e s u l t a d o s 3 3 4 . 3 . 1 - 0 p r o c e s s o de c a l i b r a g e m 3 3 4 . 3 . 2 - A d e q u a ç ã o do m o d e l o a o s i s t e m a f í s i c o . . . . 101 5 - 0 m o d e l o WESP 1 0 6 5.1 - G e n e r a l i d a d e s 1 0 6 5 ; 2 - C o n c e p ç ã o e f o r m u l a ç ã o do WESP 1 0 6 5 . 2 . 1 - D a d o s e p a r â m e t r o s d e e n t r a d a 1 0 7 5 . 2 . 2 - A i n f i l t r a ç ã o 1 0 8

XV i i i 5 . 2 . 3 - O e s c o a m e n t o s u p e r f i c i a l 111 5 . 2 . 4 - Q c o m p o n e n t e e r o s ã o - d e p a s i ç 3 o 1 1 5 5 . 3 - C a l i b r a g e m do m o d e l o 1 1 9 5 . 3 . 1 - E s t u d o s s o b c h u v a s i m u l a d a 1 2 0 5 . 3 . 2 - E s t u d o s em p e q u e n a s b a c i a s .121 5 . 4 - A p l i c a ç ã o do m o d e l o à s m i c r o b a c i a s de S u m è 1 2 3 5 . 4 . 1 - C o n s i d e r a ç õ e s g e r a i s 1 2 3 5 . 4 . 2 - D a d o s u t i l i z a d o s 1 2 3 5 . 4 . 3 - D i s c r e t i z a ç ã o e s p a c i a l d a m i c r o b a c i a T 2 4 5 . 5 - E s t i m a t i v a d o s p a r â m e t r o s 1 2 7 5 . 5 . 1 - P a r â m e t r o s d e f i n i d o s " a p r i o r i " 1 2 7 5 . 5 . 2 - P a r â m e t r o s o t i m i z a d o s 1 3 7 5 . 6 - R e s u l t a d o s 1 3 8 6 - D i s c u s s ã o d o s r e s u l t a d o s 1 4 3 6 . 1 - C o n s i d e r a ç õ e s g e r a i s 1 4 3 •6.2 - 0 m o d e l a B R C 4 0 0 1 4 3 6 . 3 - 0 m o d e l o M O D I B I ' 1 4 5 6 . 4 - 0 m o d e l o WESP 1 4 6 6 . 5 - fl q u e s t ã o do m e l h o r m o d e l o 1 4 7 7 - C o n c l u s õ e s e r e c o m e n d a ç õ e s 1 5 0 7.1 - C o n c l u s õ e s 1 5 0 7 . 2 - R e c o m e n d a ç õ e s : 151 8 - R e f e r ê n c i a s ^ 5 3 R n e x o A - E v a p o r a ç ã o e p r e c i p i t a ç ã o 1 6 4 A. 1 - E v a p o r a ç ã o 1 6 5 fi.2 - P r e c i p i t a ç ã o 16 5 A n e x o B - R e s u l t a d o s d a m o d e l a g e m do M O D I B I 1 7 1 B. 1 - M i c r o b a c i a 1 .- 1 7 3 . i

X I X

B.2 - M i c r o b a c i a 2 ". 1 7 4 B.3 - M i c r o b a c i a 3 '. 1 7 6

XX RE5UM0 P a r a a m o d e l a g e m h i d r o - s e d i m e n t o l ó g i c a n a B a c i a E x p e r i m e n t a l d e S u m è , n a r e g i ã o s e m i á r i d a do n o r d e s t e b r a s i l e i -r o , a p l i c o u - s e d o i s m o d e l o s de d i f e -r e n t e s c o m p l e x i d a d e s em q u a t -r o 4 m i c r o b a c i a s d e s u p e r f í c i e s em t o r n o de 1 h a , com c o b e r t u r a v e g e t a l n a t i v a o u d e s m a i a d a s . 0 p r i m e i r o , o M O D I B I , é um m o d e l o p r e -c i p i t a ç ã o - v a z ã o do t i p o -c o n -c e i t u a i d e t e r m i n í s t i -c o g l o b a l a n í v e l d i á r i o , t e m como e n t r a d a a p r e c i p i t a ç ã o e a e v a p • t r a n s p i r a ç ã o , e r e p r e s e n t a o b a l a n ç o h í d r i c o a t r a v é s d e um s i s t e m a de r e s e r v a t ó -r i o s . 0 s e g u n d o , o m o d e l o WESP, s i m u l a o e s c o a m e n t o s u p e -r f i c i a l e a p r o d u ç ã o de s e d i m e n t o s , e tem como b a s e o s p r o c e s s o s de i n f i l -t r a ç ã o , a h i d r á u l i c a do e s c o a m e n -t o s u p e r f i c i a l e a m e c â n i c a d o s p r o c e s s o s de e r o s ã o e d e p o s i ç ã o . D m o d e l o u s a p a r â m e t r o s d i s t r i -b u í d o s e p r o d u z s i m u l a ç õ e s p o r e v e n t o . Os r e s u l t a d o s m o s t r a r a m um a j u s t e s a t i s f a t ó r i o a o s d a d o s o b s e r v a d o s e c o e r ê n c i a com a s h i p ó -t e s e s l e v a n -t a d a s em e s -t u d o s a n -t e r i o r e s s o b r e o f u n c i o n a m e n -t o h i d r o l ó g i c o d a s m i c r o b a c i a s . Os p a r âtne t r o s d e e r o s ã o e s t i m a d o s p e l o WESP a p r e s e n t a r a m r a z o á v e l d i s p e r s ã o . - Os m o d e l o s a p l i c a d o s podem s e r c o n s i d e r a d o s p r o m i s s o r c f s p a r a e s t u d o s em m i c r o b a c i a s .

xx i

1 - I N T R O D U Ç Ã O " T e m o s p e n s a d o s e m p r e como s e a T e r r a S e c a f o s s e i g u a l , h o m o g é n e a , em t o d a a s u a e x t e n s ã o , n a s s u a s n e c e s s i d a d e s e c a r a c t e r í s t i c a s [ . . . 3 a s i n v e s t i g a -ç õ e s d a s r e g i õ e s , d e s c e n d o ao d e t a l h e , s e i m p õ e m com p r e m ê n c i a a b s o l u t a . C . . . 1 C h e g o u o m o m e n t o dos' c a s o s p a r t i c u l a r i z a d o s , d a a n á l i s e m i n u c i o s a com d a d o s o b j e t i v o s . " ( D u q u e 1 9 5 1 ) . E s s a a f i r m a ç ã o do E n g e n h e i r o G u i m a r ã e s D u q u e d a t a da p r i m e i r a e d i ç ã o do " 5 o L o e á g u a no p o l í g o n o d a s s e c a s " , de 1 9 4 9 . N e s t e s q u a r e n t a a n o s m u i t o s e s t u d o s e p r o j e t o s f o r a m L e v a -d o s a c a b o n a t e n t a t i v a -de m e l h o r a r a " c o n v i v ê n c i a com a s e c a " na r e g i ã o N o r d e s t e do B r a s i L . fl c r i a ç ã o da S u p e r i n t e d ê n c i a do D e s e n v o l v i m e n t o do N o r d e s t e ( S U D E N E ) , no f i n a l d o s a n o s 5 0 , p r o p o r c i o -n o u r e c u r s o s e e s t r u t u r a p a r a a c o -n s e c u ç ã o de -n u m e r o s o s e s t u d o s e l e v a n t a m e n t a s d o s r e c u r s o s n a t u r a i s d a R e g i ã o , q u e v i e r a m , s o m a r s e a o s já r e a l i z a d o s d e s d e o f i m db s é c u l o p a s s a d o p e l a l n s p e t o r i a de O b r a s C o n t r a a s S e c a s e d e p o i s p e l o D e p a r t a m e n t o N a c i o -n a l de O b r a s C o -n t r a a s S e c a s ( D N O C S ) .

Na L i n f i a d o s e s t u d o s h i d r o l ó g i c a s , um d o s m a i s i m p o r t a n t e s p r o g r a m a s t e m s i d o o d a s B a c i a s R e p r e s e n t a t i v a s e E x p e r i m e n t a i s do N o r d e s t e B r a s i l e i r o , e x e c u t a d o p e l a S U D E N E , com a a s s e s s o r i a do I n s t i t u t F r a n ç a i s d e R e c h e r c h e S c i e n t i f i q u e p o u r Le D e v e l o p p e m e n t e n C o o p è r a t i o n ( 0 R 5 T Q M ) . E s t e p r o g r a m a t e m como a l v o a s p e q u e n a s b a c i a s h i d r o g â f i c a s do N o r d e s t e , q u e s ã o a f o n t e d e á g u a p a r a o s p e q u e n o s a p r o v e i t a m e n t o s h í d r i c o s . Os p e -q u e n o s a p r o v e i t a m e n t o s p a r e c e m s e r a a l t e r n a t i v a p a r a á r e a s n ã o p r o v i d a s p o r g r a n d e s m a n a n c i a i s . Numa r e g i ã o com a s ' c a r a c t e r i s t i -c a s do N o r d e s t e , um p r o g r a m a de e s t u d o s de L o n g o p r a z o s o b r e b a c i a s r e p r e s e n t a t i v a s r e p r e s e n t a uma c o n t r i b u i ç ã o f u n d a m e n t a l p a r a a c o m p r e e n s ã o d o s d i v e r s o s r e g i m e s h i d r o l ó g i c o s p r e s e n t e s e p a r a o e s t a b e l e c i m e n t o de m è t o d o s a d e q u a d o s d e e s t i m a t i v a d e d i s p o n i b i l i d a d e h í d r i c a . . V á r i o s t r a b a l h o s f o r a m j á r e a l i z a d o s no â m b i t o d e s t e p r o g r a m a . Uma p r i m e i r a s í n t e s e g l o b a l d o s r e s u l t a d o s d a s b a c i a s e s t u d a d a s no N o r d e s t e com v i s t a s à u t i l i z a ç ã o p r á t i c a em á r e a s com a u s ê n c i a d e e s t u d o s h i d r o l ó g i c a s è a t r a b a l h o d e Cad.i e r ( 1 9 8 4 ) , q u e vem s e n d a g r a d u a l m e n t e a p e r f e i ç o a d o p e l a G r u p o d e T r a b a l h o em H i d r o m e t e o r o l a g i a d a S U D E N E ( B a r r e t o e t a l i i 1 9 8 9 ) . H i m p l a n t a ç ã o d a s B a c i a s E x p e r i m e n t a i s d e 5 u m è ( 1 9 8 1 / 8 2 ) e T a u á ( 1 9 8 5 / 8 6 ) a g r e g o u e s t u d o s d e e r o s ã o a o s e s t u d o s h i d r o l ó g i c o s j á r e a l i i a d o s .

• 3 1.-1 - B O C I f l S R E P R E S E N T A T I V A S E E X P E R I M E N T A I S A U N E 5 C 0 ( 1 9 7 0 ) , no s e u " G u i a i n t e r n a c i o n a l ' p a r a p e s . q u i s a e p r á t i c a em b a c i a s r e p r e s e n t a t i v a s e e x p e r i m e n t a i s " , d e f i n e e s t a s b a c i a s como s e n d o a q u e l a s r e p r e s e n t a t i v a s d e uma r e g i ã o h i d r o l ó g i c a , ou s e j a , de- uma r e g i ã o o n d e s e s u p S e q u e h a j a uma c e r t a h o m o g e n e i d a d e do p o n t o d e v i s t a h i d r o l ó g i c o . R s b a c i a s e x p e r i m e n t a i s , s e g u n d o e s t e G u i a , s ã o b a c i a s o n d e o s o l o e a v e g e t a ç ã o s ã o r e l a t i v a m e n t e h o m o g é n e o s e p o s s u e m c a r a c t e r í s t i c a s f í s i c a s s e m e l h a n t e s ; e s t a s c a r a c t e r í s t i c a s s ã o m o d i f i c a d a s p r o p o -s i t a d a m e n t e p a r a -s e e -s t u d a r -s e u -s e f e i t o -s -s o b r e o c o m p o r t a m e n t o h i d r o l ó g i c o d a b a c i a . O . G u i a c i t a como p r i n c i p a i s o b j e t i v o s do e s t u d o em b a c i a s e x p e r i m e n t a i s , a q u e l e s l i g a d o s à p e s q u i s a f u n d a -m e n t a l , a o e s t u d o d o s e f e i t o s d e -m u d a n ç a s a r t i f i c i a i s , à p r e v i s ã o h i d r o l ó g i c a e e x t e n s ã o d e d a d o s . fl p a r t i r d a D é c a d a H i d r o l ó g i c a I n t e r n a c i o n a l C I H D ) , 1 9 6 5 / 7 5 , a i m p l a n t a ç ã o de b a c i a s r e p r e s e n t a t i v a s e e x p e r i -m e n t a i s f o i d i f u n d i d a e-m t o d o o -mundo. No B r a s i l , e x p e r i ê n c i a s t ê m s i d o r e l a t a d a s p o r L a n n a ( 1 9 8 3 ) , V i e i r a je t a l i i ( 1 9 8 3 ) , S a n -c h e z e t a l i i ( 1 9 8 3 ) , B o r d a s e t a l i i ( 1 9 8 3 ) , Roma e M a t t o s C 1 9 8 3 ) e S e m m e I m a n n e t a l i i ( 1 9 8 5 ) , e n t r e o u t r o s . D u b r e u i l ( 1 9 8 2 ) c o n s i d e r a a e s t i m a t i v a e c a r a c t e -r i z a ç ã o d o s -r e c u -r s o s h í d -r i c o s de uma d a d a -r e g i ã o h i d -r o l ó g i c a como o p r i m e i r o o b j e t i v o do e s t u d o d e b a c i a s r e p r e s e n t a t i v a s e e x p e r i m e n t a i s . C i t a t r ê s n í v e i s d e f e r r a m e n t a s m e t o d o l ó g i c a s p a r a a n á -l i s e e i n t e r p r e t a ç ã o d o s d a d o s c o -l e t a d o s . A s d e p r i m e i r o n i v e -l s ã o a q u e l a s d a h i d r o l o g i a c l á s s i c a e e s t ã o d e s c r i t a s no G u i a d a

U N E 5 C 0 s u p r a c i t a d o , e . s e r v e m p a r a ' u m a c a r a c t e r i z a ç ã o m a i s s i m p l e s d o s r e c u r s o s h í d r i c o s . A s f e r r a m e n t a s de s e g u n d o n í v e l i n c l u e m a m o d e l a g e m m a t e m á t i c a m a i s m o d e r n a , o n d e s e s o b r e s s a e m o s m o d e l o s c o n c e i t u a i s , q u e p e r m i t e m a o p e s q u i s a d o r uma i n f e r ê n c i a m a i o r s o b r e o s p r o c e s s o s f í s i c o s . A s do t e r c e i r o n í v e l s ã o d e r i v a d a s d o s o u t r o s d o i s , mas t ê m como c a r a c t e r í s t i c a p r i n c i p a l p e r m i t i r e x t r a p o l a ç õ e s de r e s u l t a d o s p a r a o u t r a s á r e a s h i d r o l o g i c a m e n t e s e m e l h a n t e s q u e n ã o p o s s u a m d a d o s m e d i d o s . A UNESCO ( 1 9 8 2 ) e o s t r a b a l h o s j á c i t a d o s a q u i , e n t r e o u t r o s , a p r e s e n t a m t e n t a t i v a s d i v e r s a s d e m o d e l a r o s p r o c e s s o s h i d r o l ó g i c o s a p a r t i r do e s t u d o em b a c i a s r e p r e s e n t a t i v a s e e x p e r i m e n t a i s . 1 . 2 - E S C O P O DO T R A B A L H O E s t e t r a b a l h o i n s e r e - s e no c o n j u n t o d a q u e l e s g e r a d o s a p a r t i r d a i m p l a n t a ç ã o d a s b a c i a s r e p r e s e n t a t i v a s e e x p e r i m e n t a i s no N o r d e s t e . P r e t e n d e s e c a r a c t e r i z a r o r e g i m e h i d r o s e d i m e n t o -l ò g i c o d e uma d a s á r e a s r e p r e s e n t a t i v a s , S u m è , s i t u a d a n a r e g i ã o d o s C a r i r i s V e l h o s , E s t a d o d a P a r a í b a , v e r i f i c a n d o o s e f e i t o s ' do d e s m a t a m e n t o d a v e g e t a ç ã o n a t i v a s o b r e o e s c o a m e n t o s u p e r f i c i a l e a e r o s ã o d o s s o l o s . 0 t r a b a l h o vem p e r m e a d o d a f i l o s o f i a p r e c o n i z a d a p o r D u b r e u i l ( 1 9 8 2 ) : c o n h e c e r o f u n c i o n a m e n t o d o s p r o c e s s o s h i -d r o - s e -d i m e n t o l á g i c o s p a r a f o r n e c e r i n -d i c a ç õ e s -de m e l h o r m a n e j o d o s r e c u r s o s n a t u r a i s d a r e g i ã o e s p e c i f i c a e , como m e t a f i n a l , p e r m i t i r a e x t r a p o l a ç ã o d e s t e s r e s u l t a d o s p a r a á r e a s n ã o i n s t r u -m e n t a d a s .

s E s c o L h e u s e como f e r r a m e n t a s p a r a a u x i l i o n o e s t u -do d o i s m o d e l o s m a t e m á t i c o s d i s t i n t o s . 0 p r i m e i r o , o M O D I B I , -do t i p o c o n c e i t u a i d e t e r m i n í s t i c o , t r a t a a p e n a s do e s c o a m e n t o s u p e r f i c i a l . 0 s e g u n d o , o WESP, m a i s c o m p l e x o , u s a c o n c e i t o s f u n d a m e n -t a i s q u e -t e o r i c a m e n -t e r e g e m o s p r o c e s s o s d e e s c o a m e n -t o e e r o s ã o h í d r i c a . 5 3 o d u a s a b o r d a g e n s d i f e r e n t e s q u e p e r m i t i r ã o , a l é m d a c a r a c t e r i z a ç ã o d a B a c i a de S u m è , uma a v a l i a ç ã o m e t o d o l ó g i c a d e s -s e -s i n -s t r u m e n t o -s , v i -s a n d o a c o n t i n u i d a d e d e -s u a a p l i c a ç ã o em e s t u d o s s e m e l h a n t e s .

6 2 - MODELAGEM DO ESCOAMENTO S U P E R F I C I A L E DA E R 0 5 H D 2.1 - C 0 N 5 I D E R A Ç 0 E S G E R A I S A m o d e l a g e m d o s p r o c e s s o s h i d r o l ó g i c o s q u e o c o r r e m numa b a c i a h i d r o g r á f i c a p a r t e n o r m a l m e n t e de h i p ó t e s e s s o b r e o c o m p o r t a m e n t o f í s i c o do s i s t e m a . Os m o d e l o s d e s e n v o l v i d o s e a p l i -c a d o s n a b a -c i a p r e t e n d e m r e p r o d u z i r s u a r e s p o s t a à s e n t r a d a s h i d r o l ó g i c a s no s i s t e m a ( p r e c i p i t a ç ã o , t e m p e r a t u r a , v e n t o , e t c ) . T a i s i n s t r u m e n t o s , a p ó s c a l i b r a g e m , p e r m i t e m e x p l o r a r a s i m p l i c a -ç õ e s d e f a z e r c e r t a s h i p ó t e s e s s o b r e a n a t u r e z a d a s i s t e m a r e a l , e p r e v e r o s e u c o m p o r t a m e n t o s o b c i r c u n s t â n c i a s q u e r e a l m e n t e p o d e r i a m o c o r r e r ( B e v e n 1 3 8 9 ) , E s t e c a p i t u l a t r a t a d e s s a s f e r r a m e n t a s m a t e m á t i c a s e c o m p u t a c i o n a i s , m e i o e s c o l h i d o n e s t e t r a b a l h o p a r a a c a r a c -t e r i z a ç ã o d a s r e l a ç õ e s h i d r o - s e d i m e n -t o l ó g i c a s d a s m i c r o b a c i a s e s t uda'd a s . A p r e s e n t a - s e a c l a s s i f i c a ç ã o , e a l g u m a s d e f i n i ç õ e s c o n s i d e r a d a s b á s i c a s e , em s e g u i d a , uma b r e v e r e v i s ã o d o s t i p a s 4

d e m o d e l o s de p r o d u ç ã o d e á g u a C p r é c i p i t a ç ã o - v a z ã o ) e d e p r o d u ç ã o de s e d i m e n t o s . - E s t a d i v i s ã o é m e r a m e n t e e s q u e m á t i c a . 2 . 2 - C L R S 5 I F I C R Ç R Q E T E R M I N O L O G I A Os m o d e l o s m a t e m á t i c o s d e s i m u l a ç ã o h i d r o l ó g i c a p o d e m s e r b a s i c a m e n t e c l a s s i f i c a d o s em d u a s v e r t e n t e s ( F l e m i n g 1 S 7 7 ) : o s d e t e r m i n í s t i c o s e o s e s t o c á s t i c o s . Os ú l t i m o s i n c o r p o -ram c o n c e i l n s p r o b a b i l í s t i c o s e a s v a r i á v e i s h i d r o l ó g i c a s s ã o c o n s i d e r a d a s como a l e a t ó r i a s . R m a i o r i a d o s p r i m e i r o s , em g e r a l , t e n t a m r e p r e s e n t a r a s l e i s q u e r e g e m a f í s i c a d o s p r o c e s s o s . N o s s o i n t e r e s s e no p r e s e n t e t r a b a l h o e s t á r e l a c i o n a d o a o s m o d e l o s d e t e r m i n í s t i c o s , s e j a m o s de p r o d u ç ã o de á g u a a p e n a s , ou o s q u e s i m u l e m t a m b é m a e r o s ã o e p r o d u ç ã o d e s e d i m e n t o s . Os m o d e l o s h i d r o s e d i m e n t o l ó g i c o s s ã o c a r a c t e r i -z a d o s p e l o s s e g u i n t e s c r i t é r i o s : a ) C o n t i n u o ou e v e n t u a l . "Um s i s t e m a p o d e m o d i -f i c a r - s e c o n t i n u a m e n t e , mas p a r a e -f e i t o de p r o j e t o o s r e g i s t r o s s ã o e f e t u a d o s em i n t e r v a l o s d e t e m p o . R e s c o l h a d e s t e , i n t e r v a l o è f u n ç ã o d a e c o n o m i a d e s e j a d a e d a p r e c i s ã o d o s r e s u l t a d o s , q u e s ã o c o n f l i t a n t e s , j á q u e , à m e d i d a q u e o i n t e r v a l o d i m i n u i , o c u s t o p a r a m e d i r o s d a d o s e c o m p u t á - l o s a u m e n t a em f a v o r d a m e l h o r i a d a p r e c i s ã o d o s r e s u l t a d o s . " ( T u c c i 1 3 8 7 ) . Um m o d e l o è d i t o c o n t i n u o q u a n d o s i m u l a c o n t i n u a m e n t e uma s é r i e h i d r o l ó g i c a , em c o n t r a p o s i -ç ã o a o s m o d e l o s q u e r e a l i z a m a s i m u l a -ç ã o p o r e v e n t o ( L o p e s 1 3 8 7 ) . No p r i m e i r o c a s o , a p e s a r de o s i n t e r v a l a s de t e m p o s s e r e m d i s c r e -t o s , c a n s i d e r a - s e q u e o m o d e l o s i m u l a um f e n ó m e n o c o n -t i n u o . No s e g u n d o , o m o d e l o s i m u l a a p e n a s um e v e n t o d i s c r e t o .

a

. 9 e s t a r i a L i g a d o a o f a t o d e q u e a f o r m a de c a d a m o d e l o d e p e n d e r i a da c o n c e p ç ã o do s e u c o n s t r u t o r s o b r e c a d a f a s e do c i c l o h i d r o l ó -g i c o ( I b b i t t e 0 ' D o n n e l l 1 9 7 1 ) . E n t r e o s m o d e l o s c o n c e i t u a i s e x t e n s i v a m e n t e u t i l i -z a d o s e s t ã o o 5 S A R R , do U5 A r m y C o r p s o f E n g i n e e r s , o S t a n f o r d W a t e r s h e d M o d e l , d á U n i v e r s i d a d e d e S t a n f o r d , o -de B o u g h t o n , A u s t r á l i a , o M e r o , de I s r a e l . , o I n s t i t u t e o f H y d r o l o g y M o d e L , d a B r ã B r e t a n h a , e n t r e o u t r o s ( C l a r k e 1 9 7 3 , F l e m i n g 1 9 7 7 ) . No B r a -s i l , -s ã o b a -s t a n t e u t i l i z a d o -s o -s m o d e l o -s : 5MAP ( L o p e -s e t a l i i 1 9 8 1 ) , o I P H I I ( T u c c i e t a l i i 1 9 8 1 , T u c c i 1 9 6 7 ) , o M0HT5AR ( M a r -w e l l F i l h o e L a n n a 1 9 8 6 ) -e o MQDHAC ( L a n n a e S c h -w a r z b a c h 1 9 8 9 ) . 0 0R5TDM d e s e n v o l v e u , e n t r e o u t r o s , o m o d e l o MODIB I ( I b i z a 1 9 8 3 , 1 9 8 5 , 1 9 8 8 ) , p a r a u t i l i z a ç ã o n o s e s t u d o s d e b a -c i a s r e p r e s e n t a t i v a s n a A f r i -c a , -com o o b j e t i v o d e q u a n t i f i -c a ç ã o do e s c o a m e n t o e de c l a s s i f i c a ç ã o h i d r o l ó g i c a d a s b a c i a s . E um m o d e l o do t i p o c o n c e i t u a i g l o b a l , e r e p r e s e n t a o b a l a n ç o h í d r i c o a t r a v é s d e um s i s t e m a de r e s e r v a t ó r i o s . No u s o d o s m o d e l o s c o n c e i t u a i s d e v e s e r l e v a d o . em c o n t a o s e g u i n t e ( B e v e n 1 9 8 9 ) : a ) A s e q u a ç ã e s d e um m o d e l o g l o b a l s ã o a p e n a s uma r e p r e s e n t a ç ã o a p r o x i m a d a do m u n d a r e a l e i n t r o d u z e m e r r a s p r o v e -n i e -n t e s d a e s t r u t u r a do m o d e l o ; b ) A s h e t e r o g e n e i d a d e s e s p a c i a i s n ã o s ã o bem r e -p r o d u z i d a s -p e l o s -p a r â m e t r o s m é d i o s e s t i m a d o s ; c ) A p r e c i s ã o com q u e o m o d e l o p o d e s e r c a l i b r a d o ou v a l i d a d o è m u i t o d e p e n d e n t e d e e r r o s n o s d a d o s o b s e r v a d o s d e

10 e n t r a d a ou s a l d a ; d ) Ha o p e r i g a de i n c o r p o r a r uni g.randi; n u m e r o de p a r â m e t r o s à e s t r u t u r a do m o d e l o q u a n d o s e t e n t a s i m u l a r t o d a s "os p r o c e s s o s h i d r o l ó g i c a s q u e s e i m a g i n a r e l e v a n t e s . e ) Os p a r â m e t r o s c a l i b r a d o s d e t a i s m o d e l o s m o s t r a m um c e r t o g r a u de i n t e r d e p e n d ê n c i a , d e modo q u e b o n s r e s u l t a -d o s p o -d e m s e r o b t i -d o s com -d i f e r e n t e s c o n j u n t o s -d e p a r â m e t r o s . 2 . 3 . 2 - MODELOS FUNDAMENTAI 5 E s t e s m o d e l o s t ê m s i d o m u i t o d i v u l g a d o s r e c e n t e m e n t e ( H a a n e t a l i i 1 9 8 2 , K i r k b y 1 9 8 8 ) , p r i n c i p a l m e n t e p e l o d e -s e n v o l v i m e n t o d o -s c o m p u t a d o r e -s e d a -s t é c n i c a -s d e -s e n -s o r i a m e n t o r e m o t o , q u e p e r m i t i r a m o p r o c e s s a m e n t o m a i s r á p i d o e uma m a i s f á -c i l e s t i m a t i v a i n i -c i a l d o s p a r â m e t r o s f i s i -c o s e n v o l v i d o s . P o r é m , o g r a n d e n ú m e r o d e p a r â m e t r o s , á s v e z e s d e d i f í c i l d e t e r m i n a ç ã o , tem L i m i t a d o uma a p l i c a ç ã o o p e r a c i o n a l m a i s a m p l a d e s t e s m o d e l o s ( B e v e n 1 9 8 9 , Y e v j e v i c h 1 3 8 9 ) . N e l e s o f l u x o d a é g u a s o b r e a s u p e r f í c i e do s o l o ou n o s c u r s o s d ' à g u a è d e s c r i t o a t r a v é s d a s e q u a ç õ e s de 5 a i n t V e n a n t ou uma d e s u a s s i m p l i f i c a ç õ e s . Um e x e m p l o s i g n i f i c a t i v o é o u5 i s t e m a H i d r o l ó g i c o E u r o p e u " ( 5 H E ) , d e s e n v o l v i d o ( A b b o t t e t a l i i 1 9 8 6 a , b ) num t r a b a -l h o c o n j u n t o d e g r u p o s de v á r i o s p a i s e s e u r o p e u s . P r o p õ e - s e a s e r um " s i s t e m a de a p o i o ã d e c i s ã o " n a s q u e s t õ e s de a v a l i a ç ã o de i m p a c t o h i d r o l ó g i c o p o r m u d a n ç a s no m e i o a m b i e n t e . E um m o d e l o de b a s e f í s i c a , d i s t r i b u í d o . C a l c u l a o s p r i n c i p a i s c o m p o n e n t e s do c i c l o h i d r o l ó g i c o a t r a v é s de e q u a ç õ e s v. m é t o d o s f u n d a m e n t a d o s n a

11 f í s i c a d o s p r o c e s s o s , como a e q u a ç ã o de R i c h a r d s p a r a o f l u x o na z o n a n ã o s a t u r a d a , a e q u a ç ã o de P e n m a n M o n t e i t h p a r a a é v a p o -t r a n s p i r a ç ã o e s i m p l i f i c a ç õ e s d a s e q u a ç õ e s de 5 a i n -t V e n a n -t p a r a o f l u x o s u p e r f i c i a l e c o n c e n t r a d o , p o r e x e m p l a . fls e q u a ç õ e s da o n d a c i n e m á t i c a , uma d a s s i m p l i -f i c a ç õ e s d a s e q u a ç õ e s de S a i n t V e n a n t , t ê m s i d o u t i l i z a d a s com m u i t a f r e q u ê n c i a , p a r a d e s c r e v e r o f l u x o t a n t o em p l a n o s _.comó em c a n a i s , d e s d e a d é c a d a de 1 9 5 0J j/ E ' a s s u m i d o , n a s e q u a ç õ e s de S a i n t V e n a n t , q u e a d e c l i v i d a d e da l i n h a d e e n e r g i a è i g ú ã l à d e c l i v i -d a -d e -d a s u p e r f í c i e -do p l a n o ou -do f u n -d o -do c a n a l , e t a m b é m à . d e c l i v i d a d e d a s u p e r f í c i e d a á g u a . Em o u t r a s p a l a v r a s , s u p õ e - s e q u e o s c o m p o n e n t e s d e v i d o à g r a v i d a d e e a o a t r i t o d o m i n a m o s o u t r o s t e r m o s da e q u a ç ã o da q u a n t i d a d e de m o v i m e n t o . A p e s a r d e s t a a b o r d a g e m e s t a r c a d a v e z m a i s d i f u n d i d a em p e s q u i s a e t a m b é m n a s a p l i c a ç õ e s de p r o j e t o , a d v e r t ê n c i a s t ê m s i d o f e i t a s no s e n t i d o de q u e m a i s t e s t e s d e s t e m é t o d o , t a n t o de c a m p o q u a n t o de c á l c u l o c o m p u t a c i a n a l , s e j a m l e v a d a s a c a b o a n t e s de r e c o m e n d á - l o como f e r r a m e n t a de p r o j e t o C P i l g r i m 1 9 8 6 , Hromadk.a I I e D e V r i e s 1 9 8 8 ) . P i l g r i m ( 1 9 8 6 ) c o m e n t a q u e a s c o n d i ç õ e s de c a m p o d i - f e r e m em m u i t o d a s c o n d i ç õ e s t e ó r i c a s , q u e a s s u m e o f l u x o em l â m i n a ( " s h e e t t y p e " ) . S e g u n d o e s t e a u t o r , a s e v e n t u a i s d i s c r e p â n c i a s s ã o n o r -m a l -m e n t e l e v a d a s e-m c o n t a na e s t i -m a t i v a do f a t o r de r u g o s i d a d e , o q u e è q u e s t i o n á v e l . B o a s d i s c u s s õ e s do u s o da o n d a c i n e m á t i c a p o d e m s e r e n c o n t r a d a s em K i b l e r e W o o l h i s e r ( 1 9 7 0 ) , Dawdy ( 1 9 9 0 ) , G o l d m a n ( 1 9 9 0 ) , M e r k e l ( 1 9 9 0 ) , U n k r i c h e W o o l h i s e r ( 1 9 9 0 ) , W o o l h i s e r e G o o d r i c h ( 1 9 9 0 ) e H r o m a d k a I I e D e V r i e s ( 1 9 9 0 ) .

. 1 2 2 . 4 - MODELOS DE P R O D U Ç Ã O DE S E D I M E N T O S B e n n e 11 ( 1 9 7 4 ) o s . d e f i n e como r e p r e s e n t a ç õ e s h i p o -t é -t i c a s o u e s -t i l i z a d a s d o s p r o c e s s o s f í s i c o s q u e o c o r r e m d u r a n -t e a e r o s ã o e o t r a n s p o r t e de s e d i m e n t o s de uma b a c i a . I n c l u e m m o d e r L o s t 3 o s i m p l e s como uma r e g r e s s ã o e n t r e a c a r g a s u s p e n s a e a v a z ã o h í d r i c a a t é m o d e l o s c o m p l e x o s c o n t e n d o c o m p o n e n t e s p a r a c a l c u l a r o f l u x o s u p e r f i c i a l e o f l u x o em c a n a i s , p a r a e s t i m a r a p r o d u ç ã o d e s e d i m e n t o s d a s e n c o s t a s e do c u r s o d ' á g u a . 2 . 4 . 1 - MODELOS E M P Í R I C O S Os m o d e l o s e m p í r i c o s t ê m s i d a e x t e n s i v a m e n t e u s a d a s p a r a p r e v i s ã o d e e r o s ã o em b a c i a s . B a s e i a m s e em d a d o s m e d i -d o s e n o r m a l m e n t e s ã o o b t i -d o s a t r a v é s -de t é c n i c a s -d e a n á l i s e -d e r e g r e s s ã o ou r e l a ç B e s g r á f i c a s ( L o p e s 1 9 6 0 ) . P o r i s s o , s u a u t i l i - , z a ç ã o f i c a r e s t r i t a à s r e g i õ e s o n d e f o r a m d e s e n v o l v i d o s . E x t r a p o -l a ç õ e s p a r a o u t r a s r e g i S e s d e v e m s e r r e a -l i z a d a s com b a s t a n t e c a u t e l a . Um m o d e l o e m p í r i c o s i m p l e s . p a r a e s t i m a t i v a d a p r o d u ç ã o de s e d i m e n t a s a l o n g o p r a z o é o m é t o d o d a c u r v a d e d e s -c a r g a de s e d i m e n t o s v e r s u s d e s -c a r g a d e á g u a d e um r i o ( A 5 C E 1 9 7 5 , B r a k e n s i e k e t a l i i 1 9 7 9 ) . E s t e m é t o d o c o n s i s t e em c o n s t r u i r uma c u r v a , p a r a uma d e t e r m i n a d a s e ç ã o do c u r s a d ' á g u a , d a d e s c a r g a de s e d i m e n t o em f u n ç ã o d a d e s c a r g a L i q u i d a . 2 . 4 . 1 . 1 - A E q u a ç ã o U n i v e r s a l de P e r d a s de S o l o E s t u d o s u t i l i z a n d o m e d i ç õ e s d e p e r d a s d e s o l o em p e q u e n a s p a r c e l a s e x p e r i m e n t a i s , p u b l i c a d o s d e s d e a d é c a d a de

13 1 9 4 0 , d i f u n d i r a m - s e m u i t o , p r i n c i p a l m e n t e n o s E s t a d o s U n i d o s . F o r a m e s t a b e l e c i d a s e q u a ç õ e s e m p í r i c a s p a r a d i v e r s a s r e g i õ e s e c o n d i ç õ e s de s o l o , t o p o g r a f i a e m a n e j o do t e r r e n o ( R S C E 1 9 7 5 ) . M u s g r a v e 1 1 9 4 7 ) , c i t a d o p o r R S C E ( 1 9 7 5 ) , e s t a b e l e -c e u uma e q u a ç ã o m u i t o -c i t a d a n a L i t e r a t u r a , -c o n s o l i d a n d o v á r i o s e s t u d o s a n t e r i o r e s , o n d e a p e r d a de s o l o è e x p r e s s a como uma f u n ç ã o d e um f a t o r d e e r o d i b i L i d a d e do s o l o , d e um f a t q r d e c o b e r t u -r a , d a d e c l i v i d a d e , do c o m p -r i m e n t o d a p a -r c e l a , e d a c h u v a d e 3 0 m i n com f r e q u ê n c i a d e d o i s a n o s . W i s c h m e i e r e 5 m i t h a p r e s e n t a r a m em 1 9 6 0 a c h a m a d a E q u a ç ã o U n i v e r s a l d e P e r d a s d e S o l o ( U 5 L E - U n i v e r s a l S o i l L o s s E q u a t i o n ) , d e r i v a d a a p a r t i r d e 1 0 0 0 0 p a r c e t a s - a n o d e d a d o s , e e l i m i n a n d o a l g u m a s d e f i c i ê n c i a s d e e q u a ç õ e s a n t e r i o r e s , como a f a l t a d e um f a t o r d e e r o s i v i d a d e d e c h u v a ( L e p r u n 1 9 8 1 , B e r t o n i e L o m b a r d i N e t o 1 9 8 5 ) . E s t a e q u a ç ã o è d e s c r i t a d e t a l h a d a m e n t e n a s p u b l i c a ç õ e s " A g r i c u l t u r a H a n d b o o k " n ú m e r o s 2 8 2 e 5 3 7 ( W i s c h m e i e r e 5 m i t h 1 9 6 5 , 1 9 7 8 , c i t a d o s p o r L e p r u n 1 9 8 1 ) . fl U 5 L E è , s e m d ú v i -d a , o m o -d e L o -d e p r e v i s ã o -d e p e r -d a s -d e s o L o m a i s u s a -d o no m u n -d o . No B r a s i l o s t r a b a l h o s i n i c i a i s f o r a m d e s e n v o l v i d o s p o r B e r t o n i e t a t i i ( 1 9 7 5 ) , em S ã o P a u l o ( B e r t o n i e L o m b a r d i N e t o 1 9 8 5 ) . R p a r t i r d a l v á r i o s p e s q u i s a d o r e s v ê m r e a l i z a n d o t r a b a l h o s p a r a e s t i m a r s e u s f a t o r e s p a r a v á r i a s r e g i õ e s . S e g u n d o L e p r u n ( 1 9 8 1 ) , a t ê e s s e a n o t o d o s o s t r a b a l h o s de c o n s e r v a ç ã o de s o l o no N o r d e s -t e h a v i a m u s a d o a U 5 L E como i n s -t r u m e n -t o . R E q u a ç ã o de p e r d a s d e s o l o e x p r i m e a a ç ã o d o s p r i n c i p a i s f a t o r e s q u e i n f l u e n c i a m a e r o s ã o p e l a ' c h u v a , e è e x -. 1