Comparação de taxas de erosão em estradas florestais estimadas pelo modelo WEPP (Water Erosion Prediction Project) modificado em relção a medições experimentais

O objetivo do trabalho foi testar o modelo WEPP (Water Erosion Prediction Project), através de comparações entre volume de enxurrada e perda de solo observados experimentalmente, provenientes dos segmentos de estradas florestais submetidas à chuva natural com inclinações de 1 e 7% e comprimentos de rampa de 20 e 40 m, e aqueles preditos pelo aplicativo, visando o desenvolvimento de um modelo brasileiro de predição de erosão em estradas florestais. Na determinação da quantidade do material erodido foram instalados tambores coletores, com capacidade de 209,25 litros, localizados na parte inferior das estradas, onde foram inseridas tubulações de PVC de 2 polegadas para coleta dos sedimentos provenientes da estrada propriamente dita. Nos tambores coletores foram feitos orifícios nivelados e perfeitamente iguais, posicionados a 0,65 m do fundo do primeiro e a 0,60 m do fundo do segundo, que funcionaram como um divisor Geib. Nas parcelas de 20 e 40 m de comprimento foram feitos cinco e sete orifícios, respectivamente, no primeiro e segundo tambores. O terceiro tambor foi utilizado para coletar o excedente da enxurrada proveniente do segundo tambor. Os tambores foram ligados em série, através de cano PVC de 2 polegadas. Os dados de volume e intensidade de precipitação diária foram obtidos com a instalação de pluviômetro e pluviógrafo no local. O período de coleta de dados foi de um ano, concentrando-se na época das chuvas. Posteriormente, os arquivos de clima, precipitação, solo, inclinação e comprimento do segmento foram introduzidos e adaptados ao modelo de predição de erosão WEPP com o propósito de testá-lo, visando a confecção de um modelo apropriado às condições brasileiras.

Avaliação do desempenho dos modelos de predição da erosão hídrica USLE, RUSLE e WEPP para diferentes condições edafoclimáticas do Brasil

Este trabalho teve o objetivo de avaliar o desempenho dos modelos de predição das perdas de solo USLE, RUSLE e WEPP para diferentes condições edafoclimáticas brasileiras. Para alcançar o objetivo proposto, perdas de solo estimadas pelos referidos modelos em nove localidades do Brasil foram comparadas às perdas medidas em parcelas experimentais, por meio do coeficiente de correlação, da raiz do erro quadrático médio (RMSE), do índice de concordância de Willmott, do índice de confiança, do coeficiente de Nash-Sutcliffe e da eficiência dos modelos. As parcelas experimentais adotadas nos estudos de perdas de solo utilizados no presente trabalho apresentavam dimensões (de 38 a 1.875 m²) e tempo de coleta de dados (de 1 a 7 anos) variados. Observou-se diferença significativa entre a média geral de perdas de solo estimada pelos modelos e a medida no campo. O WEPP apresentou estimativas mais precisas em 46% das condições simuladas, seguido pelo RUSLE com 42% e USLE com 12%, sendo que os indicadores estatísticos estudados mostraram que o modelo WEPP apresenta melhor desempenho quando comparado com os demais modelos. Apesar de a diferença entre os dados estimados e observados ocorrer para os três modelos, o WEPP, por apresentar melhor desempenho, coeficiente angular mais próximo da unidade na relação entre perdas de solo medidas no campo e estimadas pelo modelo e por ser embasado em processos físicos, demonstra ter maior potencial para fazer previsão da erosão para diferentes condições edafoclimáticas brasileiras.

Avaliação dos modelos de predição da erosão hídrica MEUPS e WEPP: contribuição em bacias hidrográficas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

USLE and WEPP Soil Erosion Models: Their Applicability and Use in Generating Cover Values to Stabilize Soil in the Los Alamos, New Mexico Area

Soil erosion is a naturally occurring process that involves the detachment, transport, and deposition of soil particles. Disturbances such as thinning and wildfire can reduce cover greatly and increase erosion rates. Forest managers may use erosion prediction tools, such as the Universal Soil Loss Equation (USLE) and Water Erosion Prediction Project (WEPP) to estimate erosion rates and develop techniques to manage erosion. However, it is important to understand the differences and the applications of each model. Erosion rates were generated by each model and the model most applicable to the study site, Los Alamos, New Mexico was determined. It was also used to find the amount of cover needed to stabilize soil. The USLE is a simpler model and less complicated than a computer model like WEPP, and thus easier to manipulate to estimate cover values. Predicted cover values were compared to field cover values. Cover is necessary to establish effective erosion control guidelines.

Water erosion prediction project (WEPP) forest applications /

"August 1997."

MODELAJE DE LA EROSIÓN DE SUELOS EN COSTA RICA MEDIANTE EL MODELO WEPP

El objetivo de esta investigación consiste básicamente en probar la aplicabilidad para las condiciones físico-geográficas características de Costa Rica, del modelo para la predicción de suelos Watcr Erosion Prediction Project (WEPP), el cual es desarrollado por el Servicio de Conservación de Suelos de los Estados Unidos.Los pronósticos efectuados por el WEPP, son comparados con mediciones reales de erosión y escorrentía efectuadas por medio de parcelas tipo USLE (café, pastos y tabaco-maíz-frijol) ubicadas en la localidad de Cerbatana de Puriscal (1990-1995), junto con mediciones de las condiciones climáticas y análisis de las características de los suelos.Los resultados indican que ci modelo tiene un aceptable pronóstico en los datos de la erosión y de la escorrentía, sobre todo si se le compara con pronósticos hechos con la Ecuación Universal de Pérdida de Suelos. Los parámetros de entrada (input) que requiere el WEPP son muy abundantes en cantidad y muy sensibles en su efecto sobre los pronósticos, por lo tanto el uso y la interpretación de los resultados deben efectuarse con un enfoque muy crítico.Abstract: the objective of this invcstigation basically consists of testing the suitabiiity of the model Water Erosion Prediction Project (WEPP) to predict soil erosion given the physical geographical charactcristics of Costa Rica. The model was developed by the Soil Conservation Service of the United States.Thc effectted predictions of the WEPP are compared with real soil erosion and surface runoff measurements taken at a typical USLE site (coffee, pasture and tobacco-corn-bean), located in the surroundings of Cerbatana of Puriscal (1990-1995). This data was taken in conjuntion with measurements of ciimactic conditions and analysis of soil characteristics.The results indicate that the model has an acceptable ability to predict soil erosion and surface runoff data, particularly if one compares thern with predictions made with the Universal Soil Loss Equation. Thc input variables that are rcquired by WEPP are quite abundant in quantity and are very sensitive in their effect of the predictions made. For that reason, the uses and interpretation of the results should be put into use with a very critical eye.

Erodibilidade entressulcos e atributos de solos com B Textural e B Latossólico do sul de Minas Gerais

O objetivo deste trabalho foi determinar a erodibilidade entressulcos (Ki) de três solos de textura argilosa: Podzólico Vermelho-Escuro (PE) e Vermelho Amarelo (PV) e um Latossolo Roxo (LR), visando obter subsídios para a aplicação no modelo WEPP- Water Erosion Prediction Project - na região de Lavras (MG), bem como estudar a relação daquele parâmetro com alguns atributos físicos, químicos e mineralógicos dos solos. Foi adotado um delineamento experimental do tipo blocos inteiramente casualizados com os três solos, quatro declives (15, 25, 35 e 45%), cinco intensidades de chuva simulada (60, 50, 70, 90 e 120 mm h-1), com umedecimento prévio das parcelas, e cinco repetições. Foram determinados os valores de Ki, usando as intensidades médias das chuvas, as declividades das parcelas e as taxas médias de erosão entressulcos nos diversos tempos de coleta do deflúvio de cada chuva aplicada. Os resultados mostraram que o PV foi o solo que apresentou as maiores erodibilidades entressulcos (Ki) seguido do PE e LR. As erodibilidades entressulcos determinadas foram : 4,67 x 10(5) kg s m-4, para o PE; 6,85 x 10(5) kg s m-4, para o PV, e 3,38 x 10(5) kg s m-4, para o LR. Os atributos do solo que melhor se correlacionaram com a erodibilidade entressulcos foram os teores de óxidos de ferro e caulinita, a argila dispersa em água, o volume total de poros, as densidades do solo e de partículas, os teores de matéria orgânica e de agregados < 0,105 mm de diâmetro.

Estimativa da erodibilidade em entressulcos de latossolos do Rio Grande do Sul

Os modelos de predição e estimativa da erosão hídrica do solo geralmente necessitam de grande quantidade de propriedades, a maioria obtida com o uso de chuva simulada em campo e, ou, laboratório. O uso de propriedades de obtenção mais rápida, simples e de baixo custo, como textura, teor e tipo de óxidos e estabilidade dos agregados em água, pode contribuir para facilitar a estimativa do fator de erodibilidade do solo em entressulcos (Ki). Este estudo teve como objetivos: i) determinar o fator de erodibilidade em entressulcos (Ki) de alguns Latossolos do Rio Grande do Sul; ii) avaliar o uso do percentual de areia e de argila, conforme proposto pelo modelo WEPP, para a estimativa do fator Ki e iii) identificar quais as propriedades que melhor se correlacionam com o fator Ki. Foram estudados três Latossolos de diferentes classes texturais: 1) Latossolo Vermelho aluminoférrico (LVaf) com 721,9 g kg-1 de argila; 2) Latossolo Vermelho distroférrico (LVdf) com 629,4 g kg-1 de argila; 3) Latossolo Vermelho distrófico (LVd) com 215,1 g kg-1 de argila. A erosão em entressulcos foi determinada em laboratório, em solo mobilizado e descoberto, sob pré-umedecimento e chuva simulada com intensidade média de 88 mm h-1. Utilizou-se parcela experimental com área útil de 0,36 m² e declividade de 0,09 m m-1. Os solos com maior teores de argila e de óxidos de Fe e com maior estabilidade de agregados em água apresentaram menor susceptibilidade à erosão em entressulcos. O fator de erodibilidade do solo em entressulcos (Ki) foi de 0,76 x 10(6) kg s m-4, para o LVaf (Erechim); 0,97 x 10(6) kg s m-4, para o LVdf (Santo Ângelo), e 1,48 x 10(6) kg s m-4, para o LVd (Cruz Alta). O índice de estabilidade de agregados em água teve correlação altamente significativa (r=-0,90**) com o fator Ki. O uso dos teores de areia e de argila, conforme sugerido pelo modelo WEPP, não foi adequado para estimar o fator Ki. Os teores de argila e de óxido de Fe, extraído com oxalato amônio ácido (Fe o), explicaram 97 % (p <0,01) da variação no fator Ki dos Latossolos estudados.

Erosão em entressulcos sob diferentes tipos de preparo e manejo do solo

A validação de uso de modelos de predição da erosão hídrica do solo baseados em processos físicos fundamentais necessita de informações sobre os valores de seus parâmetros obtidos em condições locais.Este trabalho foi realizado no campo em um Argissolo Vermelho distrófico típico, com o objetivo de avaliar a erosão hídrica em entressulcos sem preparo do solo (com resíduos culturais na superfície), com preparo convencional com solo descoberto (sem resíduos) e com preparo convencional com resíduos incorporados. O esquema experimental baseou-se nos estudos realizados para a determinação da erodibilidade do solo em relação ao modelo WEPP (Water Erosion Prediction Project). Foi aplicada chuva simulada com intensidade planejada de 60 mm h-1, durante 70 minutos, e coletadas amostras da enxurrada das parcelas em entressulcos. A perda de solo em entressulcos foi significativamente menor no tratamento sem preparo do solo em relação aos tratamentos submetidos ao preparo convencional. As taxas de erosão e perda de água em entressulcos foram crescentes com o tempo de chuva até atingir um ponto de valor máximo, após o qual decresceram, com exceção do tratamento sem preparo do solo, cujas taxas foram crescentes em todo o período de aplicação da chuva. O valor da erodibilidade do solo em entressulcos é de Ki = 2,83x10(6) kg s m-4.

Rotina computacional e equação simplificada para modelar o transporte de sedimentos num Latossolo Vermelho Distrófico

Os objetivos do presente trabalho foram desenvolver rotina computacional para a solução da equação de Yalin e do diagrama de Shields e avaliar uma equação simplificada para modelar a capacidade de transporte de sedimento num Latossolo Vermelho Distrófico que possa ser utilizada no Water Erosion Prediction Project - WEPP, assim como em outros modelos de predição da erosão do solo. A capacidade de transporte de sedimento para o fluxo superficial foi representada como função-potência da tensão cisalhante, a qual revelou ser aproximação da equação de Yalin. Essa equação simplificada pôde ser aplicada em resultados experimentais oriundos de topografia complexa. A equação simplificada demonstrou acuracidade em relação à equação de Yalin, quando calibrada utilizando-se da tensão média cisalhante. Testes de validação com dados independentes demonstraram que a equação simplificada foi eficiente para estimar a capacidade de transporte de sedimento.

Rotina computacional e equação simplificada para modelar o transporte de sedimentos num Latossolo Vermelho Distrófico

Os objetivos do presente trabalho foram desenvolver rotina computacional para a solução da equação de Yalin e do diagrama de Shields e avaliar uma equação simplificada para modelar a capacidade de transporte de sedimento num Latossolo Vermelho Distrófico que possa ser utilizada no Water Erosion Prediction Project - WEPP, assim como em outros modelos de predição da erosão do solo. A capacidade de transporte de sedimento para o fluxo superficial foi representada como função-potência da tensão cisalhante, a qual revelou ser aproximação da equação de Yalin. Essa equação simplificada pôde ser aplicada em resultados experimentais oriundos de topografia complexa. A equação simplificada demonstrou acuracidade em relação à equação de Yalin, quando calibrada utilizando-se da tensão média cisalhante. Testes de validação com dados independentes demonstraram que a equação simplificada foi eficiente para estimar a capacidade de transporte de sedimento.

Modelagem da capacidade de transporte de sedimentos em latossolo férrico

Pós-graduação em Agronomia (Ciência do Solo) - FCAV

Improved slope adjustment functions for soil erosion prediction

Numerous studies in the last 60 years have investigated the relationship between land slope and soil erosion rates. However, relatively few of these have investigated slope gradient responses: ( a) for steep slopes, (b) for specific erosion processes, and ( c) as a function of soil properties. Simulated rainfall was applied in the laboratory on 16 soils and 16 overburdens at 100 mm/h to 3 replicates of unconsolidated flume plots 3 m long by 0.8 m wide and 0.15 m deep at slopes of 20, 5, 10, 15, and 30% slope in that order. Sediment delivery at each slope was measured to determine the relationship between slope steepness and erosion rate. Data from this study were evaluated alongside data and existing slope adjustment functions from more than 55 other studies from the literature. Data and the literature strongly support a logistic slope adjustment function of the form S = A + B/[1 + exp (C - D sin theta)] where S is the slope adjustment factor and A, B, C, and D are coefficients that depend on the dominant detachment and transport processes. Average coefficient values when interill-only processes are active are A - 1.50, B 6.51, C 0.94, and D 5.30 (r(2) = 0.99). When rill erosion is also potentially active, the average slope response is greater and coefficient values are A - 1.12, B 16.05, C 2.61, and D 8.32 (r(2) = 0.93). The interill-only function predicts increases in sediment delivery rates from 5 to 30% slope that are approximately double the predictions based on existing published interill functions. The rill + interill function is similar to a previously reported value. The above relationships represent a mean slope response for all soils, yet the response of individual soils varied substantially from a 2.5-fold to a 50-fold increase over the range of slopes studied. The magnitude of the slope response was found to be inversely related ( log - log linear) to the dispersed silt and clay content of the soil, and 3 slope adjustment equations are proposed that provide a better estimate of slope response when this soil property is known. Evaluation of the slope adjustment equations proposed in this paper using independent datasets showed that the new equations can improve soil erosion predictions.

Modelling the effectiveness of grass buffer strips in managing muddy floods under a changing climate

Muddy floods occur when rainfall generates runoff on agricultural land, detaching and transporting sediment into the surrounding natural and built environment. In the Belgian Loess Belt, muddy floods occur regularly and lead to considerable economic costs associated with damage to property and infrastructure. Mitigation measures designed to manage the problem have been tested in a pilot area within Flanders and were found to be cost-effective within three years. This study assesses whether these mitigation measures will remain effective under a changing climate. To test this, the Water Erosion Prediction Project (WEPP) model was used to examine muddy flooding diagnostics (precipitation, runoff, soil loss and sediment yield) for a case study hillslope in Flanders where grass buffer strips are currently used as a mitigation measure. The model was run for present day conditions and then under 33 future site-specific climate scenarios. These future scenarios were generated from three earth system models driven by four representative concentration pathways and downscaled using quantile mapping and the weather generator CLIGEN. Results reveal that under the majority of future scenarios, muddy flooding diagnostics are projected to increase, mostly as a consequence of large scale precipitation events rather than mean changes. The magnitude of muddy flood events for a given return period is also generally projected to increase. These findings indicate that present day mitigation measures may have a reduced capacity to manage muddy flooding given the changes imposed by a warming climate with an enhanced hydrological cycle. Revisions to the design of existing mitigation measures within existing policy frameworks are considered the most effective way to account for the impacts of climate change in future mitigation planning. 

EROSION Y CONSERVACIÓN DE SUELOS EN COSTA RICA. ALGUNOS RESULTADOS DEL TALLER DE EROSIÓN DE SUELOS

En este artículo, se resumen los resultados de las discusiones sostenidas durante el Taller de Erosión de Suelos, celebrado en el mes de julio de 1991 en la Universidad Nacional, Heredia, Costa Rica.    Una gran parte de la discusión se centró en la aplicabilidad de modelos para el análisis de la erosión en condiciones tropicales.  En este campo, se debe cambiar de la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo, que está fuera de su rango de calibración y que produce valores no confiables, a modelos físicoss como OPUS, EPIC o con más aplicabilidad, los modelos del WEPP.  Como alternativas para un análisis muy preliminar de la susceptibilidad a la erosión en regiones con poca información deben analizarse métodos morfométricos y goemorfológico.  Las coberturas parecer ser la mejor y más barata protección del suelo contra la erosión y daños en el sitio, las supuestas desventajas deben analizarse a más detalle.  Deben analizarse y protegerse los caminos y carreteras en una manera más amplia, por que son muchas veces las fuentes principales de escorrentía superficial.