Erosão hídrica em microbacia utilizando geotecnologias

Abstract

Comparar os valores de perda de solo obtidos pelos métodos indireto e direto com os valores de perda de solo quantificados no exutório das bacias hidrográficas é necessário para avaliar a confiabilidade das estimativas de perda do solo. Este trabalho teve como objetivo quantificar a perda de solo no exutório de uma microbacia (Córrego Água Azul, situada no município de Ceres, Goiás) e validar os métodos de estimativa de perda de solo pela USLE (“Universal Soil Loss Equation”) e do simulador de chuva. Para isso, utilizou-se a equação de predição de perda de solo USLE, o simulador de chuvas e o monitoramento de vazão e sedimentos no exutório da microbacia. No período de 12 anos, os valores do fator erosividade da chuva (R) foram calculados para a microbacia pelas diferentes equações e variaram de 586,7 a 9.583,3 MJ.mm.ha-1.h-1.ano-1. Para as condições deste trabalho, a equação para o cálculo do fator erodibilidade do solo (K) que mais se aproximou dos dados observados na microbacia foi o proposto por Bouyoucos (HUDSON, 1982; BERTONI; LOMBARDI NETO, 1990) com fator de erodibilidade variando de 0,006 a 0,014 Mg.ha.h.h-1.MJ-1.mm-1, com média ponderada de 0,014 Mg.ha.h.h-1.MJ-1.mm-1. O valor de erodibilidade do solo determinado pelo simulador de chuva variou de 0,0005 a 0,0039 Mg.ha.h.h-1.MJ-1.mm-1, e a média ponderada foi de 0,0026 Mg.ha.h.h-1.MJ-1.mm-1. A perda anual de solo estimada pela USLE, nas diferentes combinações de métodos de estimativa de R e K, variou de 0,023 a 7,71 t.ha-1. Pelo simulador de chuva a perda de solo variou de 0,22 a 1,72 t.ha-1.h-1 para o LATOSSOLO e NITOSSOLO, respectivamente. A perda de sedimento quantificado no exutório foi de 166,6 t.ano-1 e a perda média de sedimento, estimado por hectare para o período de dois anos foi de 0,619 t.ha-1.ano-1. A partir do parâmetro temporal de 2010 a 2012, os resultados desse estudo demonstraram que, em alguns casos, a aplicação do modelo USLE sem correção da taxa de deposição de sedimentos, gera resultados muito próximos aos observados no exutório, como o da microbacia Córrego Água Azul. No entanto, as combinações de equações de erosividade das chuvas e de métodos de estimativa de erodibilidade do solo que melhor estimaram a perda de solo pela USLE, quando comparada com a perda de sedimento no exutório variaram bastante, dependendo do período avaliado (2010-2011, 2011-2012 e a média 2010-2012), o que não permitiu uma escolha consistente de combinações para o local de estudo. Os resultados demonstram que a aplicação da USLE para estimativa da perda de solo em microbacias hidrográficas é amplamente questionável, sobretudo em função da dificuldade de se obter dados de erosividade e erodibilidade mais adequados aos locais de estudo. Além disso, percebe-se que a adequação de equações de erosividade geradas em locais diferentes da área de estudo é insatisfatória, uma vez que as equações de erosividade que forneceram melhores estimativas foram geradas em locais bastante diferentes do local da área de estudo. O monitoramento da perda de sedimento na microbacia demonstrou ser uma forma viável e adequada de se estimar a perda de solo na microbacia, sobretudo quando se propõe utilizar essa informação para aplicação de programa de pagamento de serviços ambientais. Ressalta-se que o monitoramento da microbacia por períodos mais longos poderá fornecer melhores índices de perda de solo e água, bem como aprofundar estudos de desenvolvimento de modelos de predição de erosão em microbacias hidrográficas.

To compare values of soil loss obtained by indirect and direct methods with the values of soil loss quantified in watershed outlets is necessary to assess the reliability of soil losses estimates. The objective of this research was to quantify the soil loss at the watershed outlet and to validate the methods of estimating soil loss by the USLE and with the rainfall simulator in the watershed of Córrego Água Azul – Ceres municipality, Goiás State, Brazil. The study was conducted using the USLE, a rainfall simulator and monitoring the flux of water and sediments at the watershed outlet. The values of the erosivity factor (R) for the watershed were calculated using the different equations for twelve years and ranged from 586.7 to 9,583.3 MJ.mm.ha-1.h-1.year-1. For the circumstances of this research, the equation to calculate erosivity factor (K) that best approached the observed watershed data was the one proposed by Bouyoucos (HUDSON, 1982; BERTONI E LOMBARDI NETO, 1990) with K values varying from 0.006 to 0.014 Mg.ha.h.h-1.MJ-1.mm-1, and a weighted average of 0.014 Mg.ha.h.h-1.MJ-1.mm-1. The soil erodibility factor determined with the rainfall simulator varied from 0.0005 to 0.0039 Mg.ha.h.h-1.MJ-1.mm-1, and the weighted average was 0.0026 Mg.ha.h.h-1.MJ-1.mm-1. The annual soil loss estimated by USLE, in the different combinations of estimation methods of R and K, ranged from 0.023 to 7.71 t.ha-1. The soil loss varied from 0.22 to 1.72 t.ha-1.h-1, in the Oxisol and Ultisol classes, repectively, when using the rainfall simulator. The sediment loss observed at the watershed outlet was 166.6 t year-1 and the average sediment loss, estimated per hectare for a period of two years was of 0.619 t.ha-1.year- 1. The temporal parameters of this study from 2010 to 2012 demonstrated that, in some cases, the application of the USLE model without correction of the sedimentation rate generates soil losses very close to those observed at the watershed outlet, as in the Córrego Água Azul. However, combinations of equations for rainfall erosivity and methods of soil erodibility that best estimated soil loss by USLE, when compared with the sediment loss in the watershed outlet varied greatly, depending on the study period (2010-2011, 2011-2012, and the average of 2010-2012), which did not allow a consistent choice of combinations for the site of study. The results demonstrated that the application of the USLE for soil loss estimates in watersheds is questionable, especially due to the complexity of obtaining values of erosivity and erodibility that are suitable for the study area. Moreover, the results lead to the conclusion that adjusting erosivity equations from conditions different than those from the study area may not be suitable, since the erosivity equations that yielded the best estimates were developed for places quite different from the study area. The monitoring of sediment loss in the watershed showed to be a viable and adequate way of estimating the watershed soil loss, mainly when this information is meant to be used for the payment of environmental services. It is highlighted that the watershed monitoring for longer periods will yield better soil and water loss estimates, as well as to improve the studies for the development of models to forecast watershed soil losses.