Calibração e validação da equação universal de perda de solos modificada (MUSLE) utilizando dados hidrossedimentológicos locais

Modelos hidrossedimentológicos são úteis na análise ambiental de bacias hidrográficas não monitoradas. Entretanto, para que as suas predições sejam confiáveis, é necessário que os modelos sejam adequadamente calibrados e validados para as condições locais. O objetivo do presente trabalho foi calibrar o coeficiente a da MUSLE para as condições da bacia do ribeirão Pipiripau, usando dados hidrossedimentológicos locais, bem como validar a equação calibrada, com uma série de dados diferente da usada na calibração. O coeficiente a da MUSLE foi calibrado por meio do ajuste entre os valores observados e calculados de aporte de sedimento de eventos individuais, correspondentes ao período entre 1999 e 2005, usando dados hidrológicos (Q e q p) observados. Para validação do modelo calibrado, a série usada correspondeu aos anos de 1998 e 2006-2009 (N.A.: dados corretos, ver p. 12), onde apenas os dados pluviométricos locais e os fatores CN, K, L, S, C e P da bacia, previamente obtidos, foram usados. Os resultados indicam que a MUSLE calibrada apresenta melhor acurácia na estimativa do aporte de sedimento total anual (R² = 0,68 e E = 0,61) do que em nível mensal (R² = 0,44 e E = 0,43). Como o coeficiente de ajuste a da MUSLE foi proporcional ao volume de precipitação pluvial anual, este poderá ser usado para melhorar as predições do modelo.

Propriedades de solos sob vegetação nativa em Minas Gerais: distribuição por fitofisionomia, hidrografia e variabilidade espacial

A distribuição das formações vegetais nativas depende dos fatores de formação do solo, entre outros aspectos. Dessa forma, solos sob vegetação nativa podem informar muito sobre uma região e sua fertilidade natural, constituindo um testemunho das condições encontradas antes da ocupação agrossilvopastoril. O objetivo deste estudo foi avaliar propriedades químicas e textura dos solos sob fragmentos de Cerrado e florestas nativas amostrados durante o Inventário Florestal de Minas Gerais, por meio de análises de fertilidade do solo, textura e estatística espacial. Em geral, houve grande variabilidade em todas as propriedades analisadas, exceto em Al trocável. Os solos sob Campo Cerrado apresentaram maiores teores de matéria orgânica, comparados aos sob Cerradão e Cerrado stricto sensu. As Florestas Estacionais ocorreram, em geral, em solos de melhor fertilidade natural do que aqueles sob Cerrado, enquanto as florestas sob clima chuvoso ocorreram nos solos mais ácidos e com maiores teores de matéria orgânica, entre todas as fitofisionomias. Análises de regressão linear indicaram que a importância da matéria orgânica na CTC a pH 7,0 variou entre as diferentes fitofisionomias, sendo não significativa para as Florestas Deciduais. A estratificação por bacias hidrográficas, interpretada em conjunto com a fitofisionomia, permitiu também concluir sobre um provável efeito dos materiais de origem nas propriedades do solo, especialmente a textura. Por meio de análise geoestatística, foi possível construir, por krigagem ordinária, mapas do Estado com a distribuição de teores de carbono orgânico do solo, argila e pH, mas não para CTC a pH 7,0. A análise de solos sob fragmentos de vegetação nativa oferece potencial para uso como referência do padrão de fertilidade natural dos solos e é uma iniciativa que poderia ser empreendida em outras unidades da federação.

Distribuição espacial da precipitação e da erosividade da chuva mensal e anual no Estado do Espírito Santo

O mapeamento da erosividade da chuva e da precipitação pluvial consiste de um instrumento prático e indispensável para o planejamento do uso do solo em escalas regionalizadas, como países, Estados ou grandes bacias hidrográficas. Nesse contexto, objetivou-se neste estudo analisar a continuidade espacial do potencial erosivo da chuva e da precipitação pluviométrica, nas escalas de tempo mensal e anual, e posterior mapeamento destas, para o Estado do Espírito Santo, visando fornecer informações básicas ao planejamento de uso e manejo sustentável do solo. Para isso, 129 estações pluviométricas foram empregadas no estudo; a erosividade da chuva foi calculada tendo-se como base equações de Fournier ajustadas para os Estados vizinhos, porém com características climáticas semelhantes. Observou-se forte estrutura de dependência espacial das variáveis regionalizadas, especialmente da erosividade da chuva, com predomínio do modelo de semivariograma exponencial. Quanto à precipitação pluvial, os valores do grau de dependência espacial foram inferiores aos obtidos para a erosividade; contudo, foi possível classificar a estrutura de dependência como moderada a forte. A região do Rio Doce foi classificada como de "alto" a "muito alto" potencial erosivo, cuja erosividade média anual variou de 7.000 a 11.460 MJ mm ha-1 h-1 ano-1. Nessa região, os solos, além de ocorrerem em relevo dissecado e serem pobres em nutrientes, apresentam déficit hídrico pronunciado, dificultando o estabelecimento da vegetação, e são aqueles de maior vulnerabilidade natural à erosão hídrica.

Mapeamento de chuvas intensas no estado de Minas Gerais

Estudos associados a chuvas extremas são constituídos de eventos de interesse prático para a gestão dos recursos naturais, como manejo de bacias hidrográficas e conservação dos solos e da água. A distribuição espacial desses eventos possibilita inferir sobre áreas onde sua ocorrência é acentuada e desprovida de informações técnicas. Os objetivos deste trabalho foram promover, a partir de dados pontuais de 177 estações meteorológicas e com a utilização de técnicas geoestatísticas, o mapeamento de chuvas intensas para o Estado de Minas Gerais e identificar as áreas mais vulneráveis no tocante à ocorrência dessas chuvas nesse Estado. Foi constatado que as maiores intensidades ocorrem nas regiões leste e noroeste de Minas Gerais, o que pode ser explicado pela maior influência da Zona de Convergência do Atlântico Sul, além de ocorrência de chuvas convectivas. Foi possível, também, constatar e mapear intensidades intermediárias nas regiões sul e central e os menores valores para as regiões norte e nordeste de Minas Gerais. Para maiores durações, verificou-se, para a região sul, ocorrência de altas intensidades, o que está associado à entrada com maior frequência de frentes frias, produzindo chuvas de longa duração.

Avaliação do efeito da urbanização na produção de sedimentos da bacia do rio Jacarecica/AL mediante uso de modelo hidrossedimentológico distribuído

A urbanização sem planejamento ao longo da bacia do rio Jacarecica, em Maceió, AL, causa grandes impactos ambientais. A substituição de áreas vegetadas por áreas urbanizadas agrava esses impactos. No entanto, o potencial efeito dessas modificações na produção de sedimentos é desconhecido. Neste trabalho, avaliaram-se mudanças da produção de sedimentos na bacia do rio Jacarecica, no ano de 2010, em razão da alteração de parte da cobertura do solo por urbanização, por meio de modelagem matemática. Os resultados evidenciaram que o mês com maior produção produziu mais de 120 t/ha/mês, perfazendo o total de 131 t, correspondente a uma área de 24,5 km² da área total da bacia, revelando que grande parte da bacia é realmente susceptível ao processo de erosão. Este trabalho apresenta que a aplicação do modelo KINEROS2 é viável e o seu acoplamento ao SIG é de grande valia para identificação e análise das principais áreas de produção de sedimentos na bacia deste rio, podendo ser considerado ferramenta promissora para simulação da produção de sedimentos em bacias hidrográficas do nordeste brasileiro.

Análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo SWAT e simulação dos processos hidrossedimentológicos em uma bacia no agreste nordestino

O processo erosivo constitui-se na principal causa de degradação dos solos e é acelerado por intervenções humanas nas bacias hidrográficas, resultando em prejuízos ao setor agrícola e ao meio ambiente. Para a previsão dos impactos de ações antrópicas ou de mudanças climáticas sobre os processos hidrossedimentológicos, os modelos distribuídos e de base física têm sido bastante eficazes. Neste estudo, aplicou-se o modelo SWAT à sub-bacia do Rio Japaratuba Mirim, em Sergipe, nas seções de medição das estações Fazenda Pão de Açúcar (PA) e Fazenda Cajueiro (CJ), com áreas de contribuição respectivamente de 137,3 e 277,8 km², visando à parametrização das duas bacias aninhadas por meio dos processos de calibração e de validação. Foram realizadas simulações do escoamento na bacia menor (PA), a partir dos parâmetros calibrados na bacia maior (CJ), e, reciprocamente, do escoamento na bacia maior (CJ). Em seguida, foram também realizadas simulações do escoamento e da produção de sedimentos para o período de dados de vazão disponíveis (1985 a 2000), para a seção CJ. Os resultados evidenciaram que o modelo calibrado simulou bem o escoamento superficial e conseguiu prever, de forma coerente, a produção de sedimentos com base nos 12 parâmetros mais sensíveis do modelo. A transposição dos parâmetros da bacia maior para a menor e, vice-versa, resultou em índices de Eficiência de Nash-Sutcliffe (NSE) e de Tendência Percentual (PBIAS), considerados satisfatórios para o primeiro caso e insatisfatório para o segundo.

Contribuição das fontes de sedimentos em uma bacia hidrográfica agrícola sob plantio direto

O conhecimento das principais fontes difusas de produção de sedimento pode aumentar a eficiência de utilização dos recursos públicos, investidos em estratégias de gestão em bacias hidrográficas, que visem mitigar a transferência de sedimentos aos cursos d'água. Objetivou-se com este trabalho avaliar as fontes de sedimentos numa bacia hidrográfica rural de cabeceira com predomínio de cultivos anuais sob plantio direto e com intensa e inadequada exploração dos recursos naturais, por meio da quantificação da contribuição relativa das estradas e das lavouras na produção global de sedimentos. A bacia hidrográfica está localizada no município de Júlio de Castilhos, Rio Grande do Sul. O período de estudo foi de maio de 2009 a abril de 2011. Para a identificação das fontes, foi utilizado o método fingerprinting, que compara os solos de diferentes fontes e os sedimentos que são encontrados em suspensão no canal de drenagem, usando elementos traçadores. O manejo inadequado do solo nas áreas de lavoura, a falta de planejamento das vias de acesso e a ausência de práticas de controle do escoamento superficial, que sejam compatíveis com a fragilidade condicionada pelos solos e pelo relevo da bacia hidrográfica, têm provocado o surgimento de processos erosivos acelerados com efeitos negativos ao agricultor e à sociedade. As estradas apresentam alta porcentagem de contribuição na transferência de sedimentos, mas a contribuição das áreas de lavoura aumenta em precipitações pluviais de alta magnitude. Isso evidencia que a magnitude dos eventos de chuva influencia a proporção de contribuição entre as fontes ao longo do ano na bacia hidrográfica, interferindo no processo de mobilização de sedimentos e nutrientes em direção à rede de drenagem.

SELEÇÃO DE DENSIDADE DE AMOSTRAGEM COM BASE EM DADOS DE ÁREAS JÁ MAPEADAS PARA TREINAMENTO DE MODELOS DE ÁRVORE DE DECISÃO NO MAPEAMENTO DIGITAL DE SOLOS

Para estudar técnicas de amostragem, úteis ao mapeamento digital de solos (MDS), objetivou-se avaliar o efeito da variação da densidade de pontos amostrais com base em dados de áreas já mapeadas por métodos tradicionais na acurácia dos modelos de árvores de decisão (AD) para a geração de mapas de solos por MDS. Em duas bacias hidrográficas no noroeste do Rio Grande do Sul, usou-se, como referência, antigos mapas convencionais de solos na escala 1:50.000. A partir do modelo digital de elevação do terreno e da rede hidrográfica, foram gerados mapas das variáveis preditoras: elevação, declividade, curvatura, comprimento de fluxo, acúmulo de fluxo, índice de umidade topográfica e distância euclideana de rios. A escolha dos locais dos pontos amostrais foi aleatória e testaram-se densidades amostrais que variaram de 0,1 a 4 pontos/ha. O treinamento dos modelos foi realizado no software Weka, gerando-se modelos preditores usando diferentes tamanhos do nó final da AD para obter AD com tamanhos distintos. Quando não se controlou o tamanho das AD, o aumento da densidade de amostragem resultou no aumento da concordância com os mapas básicos de referências e no aumento do número de unidades de mapeamento preditas. Nas AD com tamanho controlado, o aumento da densidade de amostragem não influenciou a concordância com os mapas de referência e interferiu muito pouco no número de unidades de mapeamento preditas.

O desafio da delimitação de áreas de preservação permanente

A demarcação das áreas de proteção no topo de morros e ao longo dos divisores d'água é um processo complexo, dificultando a fiscalização e, por conseguinte, o fiel cumprimento da legislação. Como alternativa aos métodos tradicionalmente utilizados - mapas topográficos, levantamentos de campo e uso dos restituidores - na execução dessa tarefa, apresenta-se uma nova metodologia, alicerçada na modelagem numérica do relevo e implementada em um sistema de informações geográficas. O processo é todo automatizado e alicerça-se em um conceito relativamente novo de modelos digitais de elevação hidrologicamente consistentes, tendo como vantagens a confiabilidade e a reprodutibilidade dos resultados obtidos, além da economia óbvia de tempo e mão-de-obra. A partir da disponibilização gratuita pela NASA dos dados SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) para todo o continente americano, os resultados indicaram claramente que a aplicação da Lei Florestal no Brasil passa a ser tão-somente uma vontade política.

Morfometria da bacia hidrografica da Cachoeira das Pombas, Guanhães - MG

O objetivo deste trabalho foi estudar a morfometria da bacia hidrográfica da Cachoeira das Pombas, localizada no Município de Guanhães, MG. A base de dados foi disponibilizada pelo convênio SIF/CENIBRA/UFV e consistiu dos dados matriciais Modelo Digital de Elevação Hidrologicamente Consistente (MDEHC), rede hidrográfica e direções de escoamento. As características morfométricas e delimitação da bacia e sub-bacias hidrográficas foram obtidas automaticamente pelo software Hidrodata 2.0. A área de drenagem encontrada foi de 6,981 km² e o perímetro de 14,864 km. De forma geral, constatou-se que a área estudada possui forma alongada, com baixa densidade de drenagem, relevo forte-ondulado e declividade média de 33,9%. Esses parâmetros possuem grande influência sobre o escoamento superficial e, conseqüentemente, sobre o processo de erosão, que resulta em perda de solo, água, matéria orgânica, nutrientes e microfauna, que podem vir a provocar o assoreamento e eutrofização dos corpos d'água. Quanto à orientação do terreno, pôde-se se constatar que 41% do terreno da bacia hidrográfica está exposto à face norte-oeste, e 33% de sua área total encontra-se sombreada. Para um estudo mais detalhado, procuraram-se caracterizar suas sub-bacias, onde cada uma foi analisada individualmente, concluindo-se que as cinco sub-bacias apresentam deficiência de densidade de drenagem e forma alongada. Em termos de declividade média, os valores variaram entre 29,6 e 40,4%, representando o relevo forte-ondulado. Pôde-se constatar, também, que a morfometria diferenciada entre as sub-bacias evidencia a necessidade de um manejo específico de cada uma delas.

Relações entre qualidade da água e uso do solo em Goiás: uma análise à escala da bacia hidrográfica

Este trabalho teve por objetivo principal investigar possíveis relações entre qualidade da água e uso do solo em bacias hidrográficas de abastecimento público em Goiás. Nesse sentido, foram compilados dados de 174 captações, operadas pelo Saneamento de Goiás entre janeiro/2002 e dezembro/2004. Médias anuais de seca e de cheia, de turbidez, cor aparente, pH, cloretos e índices de coliforme total e fecal foram relacionadas, por análise de componentes principais, em um índice de qualidade de água (IQA). Com base no mapa de cobertura e uso do solo de Goiás, à escala de 1:250.000, e um mosaico de imagens SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), foram delimitadas as bacias de 89 das captações, para as quais foi calculado um Índice Normalizado de Vegetação Remanescente (NRVI). Cor aparente, turbidez, pH, ICT e ICF estiveram aquém dos padrões legalmente requeridos em até 62,43% das captações analisadas, principalmente nos períodos de cheia, quando os piores valores de IQA são observados. Os resultados indicaram que o IQA utilizado é sensível às variações sazonais e responde ao aporte de sedimentos e matéria orgânica por escoamento superficial. Da mesma forma, esse índice se relaciona, ainda que de forma tênue, às variações regionais nos valores de NRVI. Assim, novos estudos, levando-se em conta outros parâmetros de qualidade da água (como nitrogênio e fósforo) e diferentes escalas da paisagem (ex. zona ripária), são necessários, com vistas a uma melhor determinação dessas relações.

Composição e configuração da paisagem da sub-bacia do arroio jacaré, Vale do Taquari, RS, com ênfase nas áreas de florestas

A conversão de áreas com cobertura florestal contínua por fragmentos florestais vem contribuindo para a diminuição da diversidade biológica, em função da perda de micro-habitats únicos, mudanças nos padrões de dispersão e migração, isolamento de habitats e erosão do solo. A solução desses problemas está intimamente vinculada ao planejamento e manutenção de bacias hidrográficas. A sub-bacia do Arroio Jacaré, localizada no Vale do Taquari, RS, compreende uma área de 538,98 km², onde estão parcial ou totalmente inseridos nove municípios. Essa bacia se encontra em uma região de ecótono entre as formações vegetais do tipo Floresta Estacional Decidual (FED) e Floresta Ombrófila Mista - Mata de Araucária (FOM). Foram elaboradas e analisadas informações relacionadas às características estruturais das classes de mata na região (FED, FOM e vegetação secundária), utilizando-se imagem do satélite Landsat 7 ETM+, referente à passagem 04/02/2002 e software de Sistemas de Informações Geográficas (SIG) Idrisi, 3.2, software de Ecologia de Paisagem Fragstats 3.3. Os resultados indicaram que a região apresenta aproximadamente 50% de suas matas nativas conservadas ou em estágio de regeneração, porém de forma altamente fragmentada, com 87,82% dos fragmentos menores que 1 ha. Considerando um efeito de borda de 50 m, em torno de 40% dos fragmentos ainda apresentam área nuclear.

Nascentes da sub-bacia hidrográfica do rio Poxim, estado de Sergipe: da degradação à restauração

Estudos ambientais em bacias hidrográficas são fundamentais para o entendimento do uso dos recursos naturais e dos problemas relacionados à ocupação do espaço. Em Sergipe, há necessidade de se obter informações para fins de planejamento e gestão futura de suas bacias hidrográficas, uma vez que gradualmente observa-se uma redução do volume produzido nos cursos d'água e da qualidade de suas águas, que são imprescindíveis para o abastecimento humano, a utilização na agricultura e na indústria. Devido ao acelerado processo de supressão da vegetação na sub-bacia hidrográfica do rio Poxim, formada pelos rios Poxim-mirim, Poxim-açu, e Pitanga e seus pequenos tributários, foi realizado um diagnóstico para se verificar o estado de conservação das suas principais nascentes, a situação quanto ao fluxo de água, as formas de uso e ocupação do solo no entorno destas e os tipos fisionômicos de vegetação remanescentes. As informações obtidas serão úteis para a realização de projetos de restauração ambiental, a promoção de melhorias no ambiente e nas comunidades rurais e resgate da diversidade da flora e fauna nestas áreas. Observou-se que as 20 principais nascentes dos rios e tributários que compõem a sub-bacia hidrográfica do rio Poxim, apresentam alterações decorrentes da acelerada antropização (90%), a maioria delas (65%) com elevada degradação (sem raio mínimo de 50m de vegetação) e ocupadas por agricultura (50%) e pastagens (35%). Somente duas nascentes encontram-se preservadas. Quanto à composição florística, as espécies identificadas (43) podem ser utilizadas em projetos futuros para restauração das nascentes e dos cursos d'água nesta sub-bacia hidrográfica.

Solos, manejo e aspectos hidrológicos na bacia hidrográfica do Araújos, Viçosa - MG

Ao comparar dados passados com os atuais a respeito da vazão no ribeirão São Bartolomeu, Viçosa-MG, percebe-se uma desregularização nas últimas décadas. O objetivo deste trabalho foi estudar a influência das características físicas dos solos (Latossolo Vermelho-Amarelo - LVA e Argissolo Vermelho - PV) sob pastagem e a implantação de práticas de manejo e conservação de solo e água no comportamento hidrológico em uma microbacia do ribeirão São Bartolomeu. Na microbacia foi realizado o monitoramento da precipitação, vazão do curso d'água e nível de água dos lençóis freáticos antes e após a implantação de técnicas de manejo e conservação. O teor de argila dos solos foi maior no LVA em comparação ao PV, não indicando correlação com os resultados de densidade e porosidade do solo, mas influenciando na retenção de água no solo e na condutividade hidráulica, onde, no LVA a retenção de água foi maior do que no PV. A variação do lençol freático foi mais sensível na área do PV, resultado associado às características físicas deste solo e às técnicas de manejo implantadas. Como resultado a vazão mínima de 2004 foi de 188 L min-1, que em comparação com a vazão mínima de 2002 de 80 L min-1, indica um acréscimo de 108 L min-1 (135%) o que confirma uma tendência da ação positivas das técnicas de conservação no abastecimento do lençol freático associado a importância de se conhecer as características do solo, o uso a que está sendo submetido e sua relação com o ciclo hidrológico.

Combinação linear ponderada na definição de áreas prioritárias à conectividade entre fragmentos florestais em ambiente SIG

A fragmentação florestal de origem antrópica é um dos resultados do processo desordenado de uso e ocupação do solo, especialmente em paisagens intensamente cultivadas. Neste contexto, o presente trabalho objetivou definir áreas prioritárias, para favorecer a conectividade entre os fragmentos florestais, visando ações de recuperação florestal na Bacia do Rio Pardo, SP, utilizando a abordagem multicriterial denominada Combinação Linear Ponderada.Na definição dos critérios e, posteriormente, dos pesos de fatores, empregou-se a Técnica Participatória. Os fatores considerados importantes ao objetivo do trabalho foram: proximidade entre fragmentos de maior área nuclear, proximidade da cobertura florestal, proximidade da rede hidrográfica, distância aos centros urbanos, declividade, erodibilidade do solo. Considerando que as variáveis que interferem na escolha de áreas prioritárias à restauração florestal na Bacia do Rio Pardo-SP contribuem com pesos diferenciados no processo final de decisão, estabeleceu-se uma hierarquia, de acordo com a importância de cada fator para a aptidão da área. O fator de maior peso foi proximidade entre fragmentos de maior área nuclear (0,3713), seguido de proximidade da cobertura florestal (0,1911), proximidade da rede hidrográfica (0,1516), distância aos centros urbanos (0,1168), declividade (0,0840) e erodibilidade (0,0854).O resultado obtido foi um mapa de áreas prioritárias, com cinco graus de prioridade. A priorização de áreas ocorreu de maneira a promover, primeiro a união dos fragmentos de floresta com maior área nuclear e, a partir dessa união, a sucessiva expansão dessas regiões de prioridade muito alta tendendo a muito baixa. A metodologia mostrou-se adequada ao mapeamento de áreas prioritárias à restauração florestal, em bacias hidrográficas. Uma vez que fragmentos com maiores áreas nucleares sejam conectados com fragmentos pequenos, onde estes são predominantes na paisagem, estes promoverão a formação de fragmentos maiores a partir da formação de corredores florestais e da recomposição da vegetação.