Delimitação de áreas hidrologicamente sensíveis por meio de modelagem de processos e da relação solo-vegetação em ambientes hidromórficos

Abstract

Este trabalho apresenta uma metodologia baseada em processos hidrogeomorfológicos e na relação solo-vegetação visando estabelecer o limite de sensibilidade hidrológica e delimitar as áreas hidrologicamente sensíveis (AHS) na bacia hidrográfica do rio Pequeno, PR (104km2). Compartimentar a paisagem envolve a sua fragmentação em unidades espaciais conceituais delimitadas a partir de critérios específicos, como por exemplo, a ocorrência de determinados processos hidrogeomorfológicos como os mecanismos de geração de escoamento. Assim, compreendem-se como AHS aquelas áreas da bacia hidrográfica que possuem uma maior probabilidade de atingirem o estado de saturação do solo, sendo que a dificuldade da incorporação deste conceito reside no estabelecimento de um limite de sensibilidade hidrológica da paisagem que possua natureza física. Desta forma, aplicou-se o modelo TOPMODEL para a simulação dos mecanismos de geração de escoamento em escala diária durante o período de 01/08/1983 a 30/11/2010. O TOPMODEL é um modelo conceitual determinístico, semi-distribuído e de base física que considera o processo de área variável de afluência aplicado à formação de escoamento superficial por saturação. Baseado fundamentalmente nas condições topográficas locais, expressas na distribuição espacial do índice topográfico (IT), o modelo é capaz de reproduzir o comportamento hidrológico da bacia hidrográfica. Como forma de tornar o IT mais próximo das condições naturais da bacia, foi proposta a sua elaboração a partir da incorporação do mapeamento de ambientes hidromórficos e semi-hidromórficos, identificados mediante a distribuição espacial da vegetação associado a levantamentos pedológicos. Os resultados da simulação da dinâmica das áreas saturadas, entre 17,0% a 38,0% da área total, indicaram que esta é extremamente sensível com rápida resposta a precipitação e a recessões abruptas em pequenos períodos de estiagem. O valor mínimo simulado permanentemente saturado corresponde a área de vegetação hidrófila em ambientes hidromórficos. Como forma de definir o limite de sensibilidade hidrológico na bacia do rio Pequeno foi proposta a utilização das áreas de vegetação higrófila, cujo regime de saturação do solo é temporário. Desta forma, considerou- se que o valor ótimo de probabilidade de saturação para delimitação das AHS foi de 90% durante o período simulado. Assim, as AHS identificadas mediante o limite de sensibilidade adotado compreendem 21,45 km2. Por fim, os resultados deste trabalho permitem estabelecer uma forma de delimitação das áreas hidrologicamente sensíveis considerando a integração de condicionantes naturais na paisagem.

This work presents a methodology based on the occurrence of hydrogeomorphological processes and soil-vegetation interaction to establish landscape’s hydrological sensitivity limit and define hydrologically sensitive areas (HSA) at Pequeno river basin, Parana state, Brazil (104km2). Partitioning the landscape involves the fragmentation process considering conceptual spatial units defined from specific criteria, such as the occurrence of overland flow by saturation-excess processes. An HSA, in a watershed, include areas that have a higher probability of reaching soil saturation and the difficulty to incorporating this concept lies on the establishment of a hydrological sensitivity limit that has a physical meaning. The variable source area dynamic was simulated using TOPMODEL in daily-scale during the period 01/08/1983 to 30/11/2010. TOPMODEL is a hydrological model, deterministic, semi- distributed and physically based that considers the variable source area theory to simulate overland flow by saturation-excess process. Based on local topographic conditions, expressed on the distribution of topographic index (TI), the model is able to reproduce the watershed’s hydrological behavior. In order to make the TI closer to the natural conditions in the basin, it was proposed the incorporation of hydromorphic environments in its formulation, identified by the spatial distribution of vegetation associated with soil surveys. The dynamic of saturated areas simulated by TOPMODEL, 17.0% to 38.0% of total area, indicated that is extremely sensitive with fast response to rainfall inputs and steep recessions in short periods of drought. The minimum simulated value corresponds to the permanently saturated vegetation in hydromorphic environments. As a way to set the hydrological sensitivity limit to Pequeno river basin, was proposed use the vegetation’s hydric regime in areas with temporary soil saturation. It was considered that the optimum value of saturation probability for delineation HSA was 90% during the simulated period, corresponding to 21,45km2. Finally, the results allow establish a form to HSA’s delimitation considering the integration of natural features in the landscape.