Hidrossedimentologia e Disponibilidade Hídrica da Bacia Hidrográfica da Barragem de Poilão - Cabo Verde

O Arquipélago de Cabo Verde, situado na costa ocidental africana, sofre influência do deserto de Saara tornando o clima caraterizado por pluviometria muito baixa e distribuída irregularmente no espaço e no tempo. As chuvas são muito concentradas, gerando grandes escoamentos para o mar. O aumento da disponibilidade hídrica requer além da construção e manutenção de infraestrutura de captação e conservação de águas pluviais, uma gestão eficiente destes recursos. Atualmente, constitui um dos eixos estratégicos da política do estado de Cabo Verde, a captação, armazenamento e mobilização de águas superficiais através de construção de barragens. Estudos do comportamento hidrológico e sedimentológico do reservatório e da sua bacia de contribuição constituem premissas básicas para um ótimo dimensionamento, gestão e monitoramento da referida infraestrutura. É neste sentido que o presente estudo objetivou sistematizar informações hidrológicas e sedimentológicas da bacia hidrográfica da Barragem de Poilão (BP) e apresentar proposta operacional de longo prazo. A área de estudo ocupa 28 km² a montante da Bacia Hidrográfica da Ribeira Seca (BHRS) na Ilha de Santiago. A altitude da bacia varia de 99 m, situada na cota da barragem, até 1394 m. Para o estudo, foram utilizados e sistematizados, série pluviométrica de 1973 a 2010, registos de vazão instantânea do período 1984 a 2000 e registos agroclimáticos da área de estudo (1981 a 2004). Para o preenchimento das falhas tanto dos escoamentos como da descarga sólida em suspensão, foi utilizado o método de curva chave. Para estimativa de produção de sedimentos na bacia, aplicou-se a Equação Universal de Perda de Solo (USLE) e a razão de aporte de sedimentos (SDR). O índice de retenção de sedimentos no reservatório foi estimado pelo método de Brune e a distribuição de sedimento pelo método empírico de redução de área descrito por Borland e Miller e, revisado por Lara. Para gerar e simular curvas de vazão versus garantia foi utilizado código computacional VYELAS, desenvolvido por Araújo e baseado na abordagem de Campos. Também foi avaliada a redução da vazão de retirada do período 2006 a 2026, provocado pelo assoreamento do reservatório. Concluiu-se que em média a precipitação anual é de 323 mm, concentrando-se 73% nos meses de agosto e setembro; a bacia de contribuição apresenta como valor um número de curva (CN) de 76, com abstração inicial (Ia) de 26 mm, coeficiente de escoamento de 19% e uma vazão anual afluente de 1,7 hm³(cv= 0,73); a disponibilidade hídrica para uma garantia de 85% é avaliada em 0,548 hm³/ano e não 0,671 hm³/ano como indica o projeto original. Com uma descarga sólida estimada em 22.185 m³/ano conclui-se que até o ano de 2026, a capacidade do reservatório reduz a uma taxa de 1,8 % ao ano, devido ao assoreamento, provocando uma redução de 41% da disponibilidade hídrica inicial. Nessa altura, as perdas por evaporação e sangria serão da ordem de 81% da vazão afluente de entrada no reservatório. Na base desses resultados se apresentou proposta de operação da BP.

Erosão dos solos em Cabo Verde - Estudos dos Processos e Quantificação de Três Bacias na Ilha de Santiago

L’archipel du Cap Vert constitué de 10 îles volcaniques appartient à la zone sahélienne qui s’étend de l’atlantique jusqu’à la mer rouge. Depuis, plusieurs décennies le Cap Vert est affecté par la désertification causée en grande partie par la récession climatique et l’érosion des sols. Ces facteurs, associés à la forte pression anthropique sur les ressources, à l’orographie accidentée et à des pluies tropicales parfois diluviennes, provoquent de sérieuses pertes du patrimoine foncier. Cependant, depuis son Indépendance en 1975, le Gouvernement a mené un vaste programme d’arborisation, de restauration des terres et d’aménagement des cours d’eau. Pourtant, très peu de recherches ont été menées pour évaluer les actions de protection et de conservation des sols et des eaux. Par conséquent, il n’existe quasiment pas de données sur la problématique de la dégradation des terres ni de bilans. Dans le cadre de ce travail, nous avons étudié les différents facteurs qui contrôlent l’érosion hydrique des sols. Nous avons plus particulièrement cherché à différencier les effets des activités humaines, notamment agricoles, de ceux des facteurs climatiques comme les précipitations et la génération des écoulements. Nous avons également établi les premiers bilans d’exportations de matières en suspension et en solution dans le contexte de l’archipel du Cap Vert. L’étude a été menée à l’échelle de trois bassins versants de l’ile de Santiago Cap-Vert. Ces trois bassins versant (Longueira, Grande et Godim) sont localisés dans la partie centrale de l’île de Santiago et représentatifs des divers modes d’occupation du sol et des différents climats de l’île. Il existe un gradient climatique entre les trois bassins versants. En effet, Longueira qui présente une superficie de 4,18 km2, une pente moyenne de 47 %, se localise dans une zone humide couverte à 69 % par une forêt et une surface agricole de 17 %. Grande avec une superficie de 1,87 km2, se localise en zone sub humide pour une pente moyenne de 50 %, il est essentiellement agricole. Godim, avec une superficie de 2,0 km2, se localise en zone semi aride, il est particulièrement agricole et sa pente moyenne est de 32 %. Pour ces trois bassins versants, les écoulements de crue à l’exutoire ont été mesurés et échantillonnés de 2004 à 2009. Le bassin versant de Longueira a fait l’objet d’un suivi plus poussé, notamment en termes de fréquence d’échantillonnage et de suivi des écoulements hors crue. Sur chaque échantillon nous avons procédé à la détermination de la concentration des matières en suspension ainsi qu’à l’analyse des éléments majeurs. Les résultats obtenus montrent que l’érosion mécanique dans les 3 bassins versants est caractérisée par une forte variabilité spatiale et temporelle. Sur la période 2005-2009, le bilan moyen annuel pour les bassins versants de Longueira, Grande et Godim est de : 4266, 157 et 10,1 t.km2.an-1 respectivement. La saison humide 2006 a été la plus érosive pour l’ensemble des trois bassins versants et particulièrement dans Longueira avec 2 crues exceptionnelles qui ont généré une concentration moyenne de matières en suspension supérieure à 100 g/l. En revanche, les saisons 2005 et 2008 ont été dans l’ensemble peu érosives car les concentrations moyennes ne dépassèrent pas 20 g/l. Par ailleurs, il n’y a pas eu de lames d’eau écoulées pour les saisons 2005 et 2007 pour le bassin de Godim. Sur le bassin de Longueira, l’étude des phénomènes d’hystérésis permet de caractériser chaque crue et de montrer que l’évolution temporelle des exportations de matières en suspension au cours de la saison est fortement influencée par les activités agricoles. En effet, la première crue provoque l’exportation massive des sédiments disponibles et localisés dans le lit du cours d’eau. En conséquence, la seconde est moins exportatrice de sédiments. Un mois après les premières pluies, les activités de sarclage diminuent la densité du couvert végétal et destructurent la partie superficielle des sols, ce qui provoque à nouveau une très forte exportation de sédiments lors de la troisième crue. Les résultats de l’érosion chimique sur le bassin de Longueira indiquent que le taux d’érosion chimique moyen s’élève à 45 t.km2.an-1 avec une forte variabilité temporelle. En effet, les saisons les plus humides de 2006 et 2007 sont les plus exportatrices de matières en solution, alors que 2005 a eu une faible exportation. L’utilisation du modèle de mélanges EMMA (End-Members Mixing Analysis) montre que les écoulements hypodermique et profond, qui alimentent le cours d’eau en éléments dissous, sont les principaux facteurs de l’érosion chimique. On montre ainsi que les écoulements hors crue sont à l’origine de plus de 90% des flux d’érosion chimique. L’écoulement superficiel, qui contribue à environ 70 % du débit du cours d’eau en crue, constitue un facteur de premier plan de l’érosion mécanique des sols.

Produtividade de um solo litólico associada ao controle da erosão por cordões de pedra em contorno

Pesquisas prévias demonstraram a eficiência de cordões de pedra em contorno na redução do comprimento de encostas, no decréscimo das taxas de enxurradas e de erosão, na retenção de sedimentos e de nutrientes e no decréscimo do assoreamento de reservatórios. O dimensionamento desse benefício em termos de produtividade do solo em regiões semi-áridas, entretanto, não fora ainda estabelecido. Este trabalho foi desenvolvido no sentido de determinar os efeitos de cordões de pedra em contorno na produtividade de um solo litólico, determinada nas áreas de remoção do solo e nos locais onde os sedimentos eram retidos e depositados, treze anos após sua construção. O experimento foi executado em Quixadá (CE), de março a julho de 1994. A produtividade natural do solo, não alterada por fertilizantes, foi avaliada em termos de rendimentos de feijão-de-corda e de milho e sua produção de biomassa. Em áreas de deposição, onde os sedimentos foram retidos pelos cordões de pedra em contorno, os aumentos no número de vagens por planta, no número e no peso de grãos por planta, e no rendimento de feijão-de-corda, foram, respectivamente, de 48,6, 140,0, 86,4 e 85,5%, quando comparados a esses parâmetros determinados nas áreas de remoção do solo. A produção de milho também foi afetada beneficativamente pelos cordões de pedra em contorno, posto que a altura das plantas, o comprimento das espigas e o rendimento foram, respectivamente, 12,3 e 20,7% maiores nos locais de deposição em relação às áreas de remoção do solo.

Perdas por erosão e rendimentos de soja e de trigo em diferentes sistemas de preparo de um latossolo roxo de Dourados (MS)

Avaliaram-se as perdas de solo e de água por erosão, em um latossolo roxo muito argiloso, com 0,03 m m-1 de declividade, da área experimental da Embrapa-Centro de Pesquisa Agropecuária do Oeste, em Dourados (MS), entre junho de 1987 e maio de 1995. Os tratamentos, aplicados antes da semeadura de trigo e de soja, cultivados em sucessão, foram: (i) escarificação + gradagem niveladora (ES), (ii) gradagens pesada + niveladora (GP), (iii) plantio direto (PD) e (iv) aração com arado de discos + duas gradagens niveladoras, sem cobertura vegetal (DE). O preparo de solo e a semeadura foram realizados no sentido do declive. O PD foi o tratamento mais eficiente, tanto no controle de perdas de solo e de água quanto em rendimentos de grãos de soja e de trigo. As perdas médias de solo e de água por erosão, relativas aos sistemas PD, ES, GP e DE, foram, respectivamente, de: 0,8; 2,8; 5,3 e 7,3 t ha-1 ano-1 e 27, 80, 112 e 149 mm ano-1. O PD, quando comparado ao DE, controlou 89% das perdas de solo e 82% das de água. O PD mostrou rendimentos médios de grãos, tanto de soja como de trigo, 17% superiores aos do GP. O ES apresentou rendimentos médios 5% superiores em soja e 12% superiores em trigo, quando comparados aos do GP. Este último, dos tratamentos cultivados, foi o menos eficaz, seja no controle à erosão, seja nos rendimentos de soja e trigo. O fator erosividade, R, foi estimado em 6.411 MJ mm ha-1 h-1 ano-1, e a erodibilidade, K, foi de 0,0045 t h MJ-1 mm-1. Entre junho/94 e maio/95, o período de maior intensidade de perdas por erosão por unidade de tempo foi do preparo de solo à semeadura da soja, e o de maiores perdas absolutas foi o de 30 a 60 dias após a semeadura dessa cultura. Isso demonstra a importância de adequada cobertura do solo, entre novembro e março, e reforça a recomendação do Sistema de Plantio Direto para a região de Dourados (MS).

Tipologia e distribuição dos processos erosivos na microbacia do Ribeirão Água da Cachoeira, em Paraguaçu Paulista, SP

Realizaram-se o levantamento, a caracterização e o mapeamento da erosão, com o objetivo de definir a tipologia e a distribuição dos processos erosivos predominantes na microbacia do ribeirão Água da Cachoeira, com aproximadamente 3.700 ha, localizada no Planalto Ocidental Paulista. Através da fotointerpretação e de trabalhos de campo, delimitaram-se áreas com erosão laminar, erosão laminar e sulco raso, erosão em sulco profundo e ravina, e erosão em ravina profunda e voçoroca. Foram mapeadas quatro grandes voçorocas conectadas à rede de drenagem, oito extensas ravinas parcialmente vegetadas e diversas ravinas médias obliteradas, porém instáveis pela retomada da erosão. Há predominância de sulcos profundos e ravinas nas baixas vertentes em contato com a baixada fluvial e no talvegue das principais bacias de captação da drenagem pluvial. A origem de parte das ocorrências de sulcos rasos e de sulcos extensos, nas altas vertentes, é atribuída ao pisoteio do gado e, nas baixas vertentes, às áreas de bebedouros. As interpretações finais indicaram quatro grupos de áreas, distintas pelas diferenças de tipos de processos erosivos e pela sua localização.

Caracterização físico-hídrica de um perfil de terra roxa estruturada latossólica pelo método do perfil instantâneo

Em Terra Roxa Estruturada Latossólica do município de Piracicaba (SP), foram instalados tensiômetros a cada 15 cm, em triplicata, a partir de 30 cm até à profundidade de 240 cm, numa área de 25 m², para medida do potencial mátrico (φm) e, indiretamente, por meio da curva de retenção de água, a umidade volumétrica (θ). O método da umidade (Libardi et al., 1980) ajustou os dados de redistribuição de água (θ vs t) com coeficientes de determinação (R²) maiores que 0,98. A hipótese de gradiente do potencial hidráulico (δφh δz-1) unitário foi verificada somente no horizonte Bw. No horizonte Bt, o gradiente do potencial hidráulico variou de 1 a 3,89 m m-1, o que determinou valores de condutividade hidráulica maiores que os obtidos pelo método de Hillel et al. (1972). A umidade volumétrica na capacidade de campo (θcc) variou de 0,45 a 0,33 m³ m-3, que corresponde a uma variação de potencial mátrico (-φm) de 0,0075 a 0,0014 MPa e de condutividade hidráulica de 0,00068 a 0,00750 cm h-1. O horizonte Bt, graças à estrutura em blocos bem desenvolvida, apresentou os maiores valores de densidade do solo e microporosidade, comparado aos do horizonte Bw, que resultaram nas diferenças dos valores das características hídricas do perfil da TR.

Infiltração de água e perdas de água e solo por erosão influenciadas por diferentes métodos de melhoramento da pastagem nativa gaúcha

A paralisação do crescimento da pastagem nativa no período do inverno na região Sul do Brasil tem incentivado técnicas de melhoramento das pastagens. Com o objetivo de estudar a infiltração de água no solo e as perdas de solo e água por erosão influenciadas por métodos de melhoramento da pastagem nativa, realizou-se um estudo em área da Estação Experimental Agronômica da UFRGS, no município de Eldorado do Sul (RS), em um Podzólico Vermelho-Amarelo submetido ao uso prolongado com pastagem nativa, no qual se fez a introdução de uma mistura das espécies hibernais: aveia preta (Avena strigosa ), azevém (Lolium multiflorum ) e trevo vesiculoso (Trifolium vesiculosum). O delineamento experimental foi completamente casualizado e com cinco tratamentos que diferiram quanto à maneira de introdução das novas espécies: testemunha (a lanço), gradagem, plantio direto, convencional e subsolagem. As parcelas tinham a dimensão de 3,5 x 11,0 m e uma declividade aproximada de 0,107 m m-1. Aplicaram-se chuvas simuladas de 64 mm h-1, durante 75 min, em três épocas: (a) aos 55 dias do preparo do solo e semeadura, logo após o primeiro pastejo, (b) aos 125 dias do preparo do solo e semeadura, e (c) logo após o segundo pastejo, aos 175 dias do preparo do solo e semeadura. Entre as chuvas simuladas, realizou-se um pastejo por dois dias. A subsolagem apresentou a maior taxa constante de infiltração e a menor taxa constante de enxurrada. As perdas de solo foram pequenas nas três épocas avaliadas. As maiores perdas de água ocorreram na testemunha e as menores na subsolagem, indicando ter sido este último tratamento efetivo em quebrar camadas compactadas subsuperficiais.

Comportamento erosivo de um sistema pedológico de Umuarama, noroeste do estado do Paraná

O município de Umuarama, noroeste do estado do Paraná, apresenta solos de textura arenosa e média, associados aos arenitos da Formação Caiuá do Cretáceo Superior. Além da fragilidade natural desses solos, o desmatamento, o uso e a ocupação generalizados contribuíram para a intensificação dos processos erosivos. Uma vertente próxima à área urbana foi escolhida para estudo em toposseqüência, visando à caracterização pedológica macro e micromorfológica, acompanhada de caracterização físico-hídrica dos horizontes pedológicos. Os dados permitiram chegar a algumas conclusões importantes, quanto ao comportamento dos materiais, dos fluxos hídricos e quanto à dinâmica erosiva dos solos, bem como permitiram distinguir os setores inferiores da vertente como os de maior risco à erosão linear.

Perdas de nutrientes por erosão em diferentes métodos de melhoramento de pastagem nativa no Rio Grande do Sul

A paralisação do crescimento da pastagem nativa no período do inverno no Rio Grande do Sul tem incentivado a introdução de espécies hibernais para aumentar a oferta de forragem aos animais. Com o objetivo de estudar as perdas de nutrientes por erosão influenciadas por métodos de melhoramento da pastagem nativa, realizou-se um estudo na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, no município de Eldorado do Sul (RS), em um Argissolo Vermelho distrófico típico, submetido ao uso prolongado com pastagem nativa. Uma mistura de espécies hibernais composta por aveia preta (Avena strigosa), azevém (Lolium multiflorum) e trevo vesiculoso (Trifolium vesiculosum) foi introduzida sobre parcelas de 3,5 x 11,0 m e declividade média de 0,107 m m-1. Aplicou-se uma chuva simulada de 64 mm h-1, durante 75 minutos, em três épocas: 55 dias após o preparo do solo e semeadura; 125 dias após o preparo do solo e semeadura (logo após o primeiro pastejo) e 175 dias após o preparo do solo e semeadura (logo após o segundo pastejo). O delineamento experimental foi completamente casualizado com cinco tratamentos para a introdução das espécies hibernais: Testemunha, Gradagem, Plantio Direto, Convencional e Subsolagem. Em amostras compostas de enxurrada, coletadas de 15 em 15 min durante cada chuva, determinou-se a concentração dos nutrientes fósforo, cálcio, magnésio e potássio disponíveis, utilizando o método de extração por resinas de troca iônica. Houve diferenças entre as épocas de aplicação das chuvas e entre os tratamentos quanto às concentrações e perdas de nutrientes na enxurrada. As maiores perdas ocorreram na primeira época. No geral, as maiores perdas de nutrientes foram verificadas no tratamento Testemunha e as menores no Convencional, as quais não foram diretamente relacionadas com as perdas de solo e de água na enxurrada, porém determinadas pelas condições de superfície do solo e modo de aplicação do calcário e dos fertilizantes.

Uma classificação físico-hídrica dos solos

É proposto um sistema de classificação de solos baseado na capacidade de aeração e de hidratação dos perfis. A hidratação é medida pela água disponível (capacidade de campo menos ponto de murcha), enquanto a aeração é avaliada pela conjugação dos valores de ar disponível (porosidade total menos capacidade de campo) e de velocidade de infiltração básica. A partir desses pressupostos, são definidas 10 ordens e 28 classes de solos. As variáveis de entrada são: densidade das partículas, densidade do solo, porosidade total, capacidade de campo, ponto de murcha e velocidade de infiltração básica. A classificação é baseada em critérios estritamente numéricos e inexistem componentes subjetivos de avaliação. As nove ordens principais, cada uma com três classes, são: solos aerado-aqüíferos (I); solos aerado-mesaqüíferos (II); solos mesaerado-aqüíferos (III); solos mesaerado-mesaqüíferos (IV); solos aerado-aqüícludos (V); solos mesaerado-aqüícludos (VI); solos anaerado-aqüíferos (VII); solos anaerado-mesaqüíferos (VIII); solos anaerado-aqüícludos (IX). Uma última ordem é possível (ordem X), a ordem dos solos alagados, com apenas uma classe. É feita uma aplicação do método em solos com classes texturais variadas, desde areias até solos muito argilosos. Demonstra-se que inexiste uma relação direta entre as classes texturais e as classes ou ordens de solo do sistema. Com a conjugação de outras informações (meteorológicas, fitológicas, topográficas, de nível de manejo), propõe-se seja o método também utilizado como ferramenta de manejo dos solos ou na avaliação de aptidão agrícola das terras ou no dimensionamento dos projetos de irrigação.

Uso do césio-137 para avaliar taxas de erosão em cultura de soja, café e pastagem

Utilizou-se o césio-137 para avaliar as taxas de perda ou ganho de solo numa microbacia com diferentes culturas, situada no município de Cambe (PR), a 23º16' Sul e 51º17' Oeste. Foi utilizada uma equação teórica que considera a perda ou ganho de solo num ponto diretamente proporcional à redistribuição de césio-137. Uma amostragem em transectos foi efetuada com o objetivo de avaliar a redistribuição de solo dentro da microbacia. Um ponto em mata nativa na microbacia foi amostrado para estimar a quantidade de césio-137 depositado na região pela precipitação radioativa. Os pontos amostrados em área de pastagem apresentaram, em sua maioria, perda de solo. Os pontos amostrados em área de cafeeiro não apresentaram perda nem ganho de solo. Os pontos amostrados em área de soja, em sistema convencional de preparo de solo, apresentaram perda de solo.

Influência do relevo e erosão na variabilidade espacial de um Latossolo em Jaboticabal (SP)

Com o objetivo de avaliar as relações entre formas de paisagem e erosão em um Latossolo Vermelho eutroférrico (LVef) por meio de técnicas geoestatísticas na Fazenda Santa Isabel, município de Jaboticabal (SP), identificaram-se modelos de paisagem côncavo e linear. Coletaram-se amostras de solo em ambas as formas de paisagem em uma malha regular espaçada de 50 x 50 m em sete transeções na profundidade de 0,00-0,20 m, totalizando 412 pontos em 93 ha. Determinou-se a erodibilidade dos solos pelo método indireto, granulometria, bem como o carbono orgânico para cada ponto da malha, sendo esses valores usados na estimativa do potencial natural de erosão (pne). Os dados obtidos das propriedades de solo, erodibilidade e potencial natural de erosão foram analisados por meio de estatística descritiva e geoestatística com a modelagem de semivariogramas, sendo este utilizado para a confecção de mapas de krigagem. Segundo os resultados, as propriedades do solo e do pne apresentaram maior variabilidade espacial na pedoforma côncava, apesar de esta forma de paisagem apresentar menores perdas de solo por erosão e menor variabilidade espacial da erodibilidade. Deste modo, conclui-se que a erosão não adicionou variabilidade espacial para as propriedades do solo na mesma magnitude do relevo.

Caracterização química e físico-hídrica de um Latossolo Vermelho após vinte anos de manejo e cultivo do solo

O manejo e o cultivo alteram a estrutura do solo que, por sua vez, interfere em uma série de propriedades físico-hídricas na camada superficial. Este trabalho teve por objetivo avaliar parâmetros químicos e físico-hídricos com implicações na agregação do solo, além da macroporosidade e disponibilidade de água em um Latossolo Vermelho submetido à semeadura direta e ao preparo com arado de discos por 20 anos, tendo como testemunha o solo sob Cerrado nativo. A semeadura direta, pela ausência de revolvimento e tráfego de máquinas, foi o sistema que mais alterou a estrutura do solo, na profundidade de 0-5 cm. Entretanto, este aspecto não indicou restrição para cultivo, tendo sido observado, neste sistema, maior disponibilidade de água nessa profundidade, em relação aos sistemas arado de discos e Cerrado. A densidade do solo na semeadura direta, nas profundidades 0-5, 5-10, 10-20, 20-30 e 30-40 cm, foi inferior ou igual àquela do arado de discos, possivelmente em razão do maior teor de carbono orgânico presente no solo e ausência de revolvimento. O valor de diâmetro médio geométrico dos agregados até à profundidade de 10 cm foi maior no Cerrado, seguido da semeadura direta e arado de discos, não tendo sido encontradas diferenças significativas a partir desta profundidade. Na profundidade de 20-30 cm, o sistema de preparo com arado de discos foi o que mais alterou a estrutura do Latossolo Vermelho, evidenciado pelo maior valor da densidade do solo, menor volume de macroporos e maior deslocamento, para baixo, da curva característica de água no solo na faixa de tensão entre 0 e 6 kPa e, para cima, entre 6 e 100 kPa.