ESTIMATIVA DO ASSOREAMENTO DA BARRAGEM QUINCOÉ COM AUXÍLIO DE FERRAMENTAS SIG

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1 ESTIMATIVA DO ASSOREAMENTO DA BARRAGEM QUINCOÉ COM AUXÍLIO DE FERRAMENTAS SIG C. L. de Almeida 1 ; C. E. de Tolêdo 2 ; A. M. Mascena 3 ; J. C. de Araújo 4 RESUMO: Os reservatórios são a principal fonte de abastecimento da população no semiárido brasileiro. Portanto, o assoreamento é um dos grandes problemas a ser enfrentado nessa região. Este trabalho tem por objetivo estimar a taxa de assoreamento da barragem do Quincoé, desde a sua construção 1990 até Para alcançar os objetivos será usado a USLE+SDR, para calcular a produção de sedimentos. A curva de Brune estima o quanto do sedimento produzido fica retido no reservatório. A taxa de sedimentação do reservatório foi de 2,25% por década, sendo que os anos de 2004 e 2009 foram responsáveis por cerca de 20% do assoreamento da barragem do Quincoé. PALAVRAS-CHAVE: Reservatório; USLE; SDR. ESTIMATE OF THE SEDIMENTATION OF THE DAM QUINCOÉ WITH THE SUPPORT OF GIS TOOLS. SUMMARY: The reservoirs are the main source of supply of the population in brazilian semiarid. Therefore, sedimentation is a major problem to be faced in this region. This study aims to estimate the rate of sedimentation of the dam Quincoé, since its construction in 1990 until To achieve the objectives will be used to USLE + SDR, to calculate the sediment yield. The Brune curve estimates how much of the sediment produced is retained in the reservoir. The rate of sedimentation of the reservoir was estimated at 2.25% per decade, and the years 2004 and 2009 accounted for about 20% of the sedimentation of the dam Quincoé. KEYWORDS: Dam; USLE; SDR. 1 Mestre em Eng. Agrícola, UFC, Av. Mister Hall, Bloco: 804, CEP , Fortaleza,CE. Fone (85) climaal@hotmail.com 2 Doutorando em Eng. Agrícola, UFC, Av. Mister Hall, Bloco: 804, CEP , Fortaleza,CE. Fone (85) cristianepifanio@yahoo.com.br 3 Doutoranda em Solos e Nutrição de Plantas, UFC, Av. Mister Hall, Bloco: 807, CEP , Fortaleza,CE. Fone (88) ald_m_m@hotmail.com 4 Professor e pesquisador, UFC, Av. Mister Hall, Bloco: 804, CEP , Fortaleza,CE. Fone (85) e- mail: jcaraujo@ufc.br; INTRODUÇÃO A principal fonte de abastecimento hídrico do semiárido brasileiro são as águas superficiais acumuladas nos reservatórios, onde já se presencia o conflito pela água (ARAÚJO, 2003). A

2 erosão hídrica ao desagregar o solo o deixa disponível para que o escoamento superficial o transporte. Os sedimentos produzidos, carreados em direção ao fundo do vale, provocam além de outros problemas, o assoreamento dos rios e dos reservatórios, tornando-os mais raso e com menor capacidade de armazenamento de água. A quantidade de sedimento retido no reservatório depende de vários fatores como: a capacidade do reservatório; o fluxo que passa no exutório da bacia no período de estudo; o período de retenção (tempo de residência); o comprimento do reservatório; a velocidade do fluxo; a granulometria do sedimento (CARVALHO, 2008). Desta forma, este trabalho tem como objetivo estimar duas décadas de assoreamento da barragem do Quincoé com uso de ferramentas SIG associados à USLE + SDR para determinar a produção de sedimento em sua bacia hidrográfica. A porcentagem de sedimento retido pelo reservatório foi estimada pela curva de brune. MATERIAIS E MÉTODOS A barragem do Quincoé, construído em 1991, está localizada no município de Acopiara, sendo responsável pelo abastecimento da sede do município. A pluviometria e a evapotranspiração potencial média anual da região é de 750 e mm, respectivamente. O reservatório possui uma capacidade de armazenamento de 7,13 hm³, com bacia hidráulica de 124 ha e bacia hidrográfica de 166 km² (CEARÁ, 2010). O período analisado remonta o ano de construção da barragem (1990) até o ano de A USLE desenvolvida por Wischmeier e Smith (1978), combina os principais fatores intervenientes nos processos erosivos de forma a indicar uma taxa de perda de solo no tempo, sendo expressa por: E L = (R.K.L.S.C.P) (eq.1) em que: E L é a erosão localizada (Mg ha -1 ); R = erosividade da chuva (MJ mm ha -1 h -1 ); K erodibilidade do solo, (Mg h MJ -1 mm -1 ); L comprimento da rampa do terreno; S declividade do terreno; C fator uso e manejo do solo; P fator das práticas conservacionistas adotadas, estes últimos adimensionais. Um resumo do modo de determinação de cada fator componente de USLE está apresentado na Tabela 1. Araújo (2003) utilizou três formulações diferentes de SDR, para avaliar o assoreamento de sete reservatórios no estado do Ceará. O autor op cit. observou que o método que apresentou melhor resultado foi o de Maner (Equação 2). A equação de Maner (1984 apud Araújo. 2003) avalia um único valor médio de SDR, espacial e temporal, para uma bacia hidrográfica, baseado apenas na fisiografia da bacia. L Log %. (eq.2) m SDR 2,943 0,824 Log Fr em que: L m é o comprimento máximo, em linha reta, medido paralelamente ao curso d água principal; F r é a diferença entre a cota média do divisor de águas da bacia e a cota mínima, ou seja, do exutório. A determinação quantidade de sedimento que atinge o exutório da bacia M E (Mg) é determinado pela seguinte equação: ME = EL A SDR (eq.3)

3 em que: E L é a massa erodida localmente por unidade de área (Mg ha -1 ); A é a área da bacia hidrográfica (ha); SDR é a quantidade do sedimento que consegue atingir o dreno. A retenção de sedimento no reservatório foi estimada conforme a curva de brune, que considera a razão entre a capacidade do reservatório e o volume afluente anual (Carvalho, 2008). O volume afluente anual foi obtido para sete anos ( ) e estimado para os demais anos. O volume sedimentado anualmente no reservatório (V sed ) em m³ foi obtido pelo produto da massa de sedimento produzida pela taxa de retenção de Brune (η) em %, dividido pelo peso específico médio do sedimento (ρ sed ) em Mg.m -3. ME Vass = (eq.4) sed RESULTADOS A razão de aporte de sedimento foi de 15,8% para a bacia hidrográfica da barragem do Quincoé. Valor próximo ao observado por Araújo (2003) que variou de 35,3 a 7,2% com média de 19,6% para sete bacias hidrográficas do semiárido cearense. Já Wiegand et al. (2009) ao estudarem a Bacia Experimental de Aiuaba, observaram um alto SDR de 29,9%. Medeiros et al. (2009) observaram um baixo SDR de 7%, para a bacia do açude Benquê. Vestena (2008) aponta que quanto maior o tamanho da área da bacia hidrográfica, menor é o SDR, devido à probabilidade de deposição da partícula sólida na própria bacia. O resultado quanto ao assoreamento da barragem do Quinquê no período de estudo está apresentado na Tabela 2. Os anos de 2004 e 2009 foram responsáveis por cerca de 20% do assoreamento total. A capacidade final do reservatório ao final do período de estudo (2010) foi estimada em 6,81 hm³, ou seja, o reservatório perdeu 4,5% da sua capacidade original de armazenamento. A taxa de assoreamento da barragem do Quincoé foi de 2,25% por década, valor próximo ao observados por Araújo (2003). O autor op cit. observou que a taxa média de assoreamento, para sete reservatórios no Estado do Ceará, variou de 1,06 a 3,57% com média de 2,15% por década. Já Dill (2002) observou que a taxa de assoreamento por década foi cerca de 10%, no reservatório do Vacacaí-Mirim no RS, acima do registrado neste trabalho. CONCLUSÃO A razão de aporte de sedimentos (SDR) foi estimada em 15,8%. A taxa de assoreamento da barragem do Quincoé foi de 2,25% por década. Os anos de 2004 e 2009 foram os anos que mais assorearam, devido principalmente os seus altos índices pluviométricos. REFERÊNCIAS AQUINO, D. N.; LOPES, B.F.; SANTOS, A.T.; ANDRADE, E.M. Aplicação da USLE e SIG na estimativa da perda de solos em uma micro bacia hidrográfica do semi-árido do Estado do Ceará. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA, 36., 2007, Bonito. Anais... Bonito: CONBEA, p.

4 ARAÚJO, J.C. Assoreamento em Reservatórios do Semi-árido: Modelagem e Validação. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v.8, n.2, p JACOMINE, P.K.T.; ALMEIDA, J.C.; MEDEIROS, L.A.R. (1973). Levantamento exploratório Reconhecimento de solos do Estado do Ceará. DNPEA / SUDENE, Recife PE, Boletim técnico n 28 / Série Pedologia n 16. CARVALHO, N. O. Hidrossedimentologia prática. 2. ed. Interciência, p. CEARÁ. Secretaria dos Recursos Hídricos/Companhia de Gestão dos Recursos Hídricos. Ficha técnica do açude Quincoé. 2p. DILL, P.R.J. Assoreamento do reservatório do Vacacaí-Mirim e sua relação com a deterioração da bacia hidrográfica contribuinte f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) Centro de Tecnologia, UFSM. Santa Maria, FUNCEME. Séries Pluviométricas do Posto Acopiara ( ) e Ibicuã ( ) Disponível em: Acesso em: maio INPE. Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Imagens LandSat Disponível em: português/index. Acesso em: maio LOMBARDI NETO, F.; MOLDENHAUER, W.C. Equação de erosividade da chuva do município de Campinas. Campinas, SP: Instituto Agronômico de Campinas, MEDEIROS, P. H. A.; ARAÚJO, J. C.; MAMEDE, G. L. Padrão espacial da produção de sedimentos em bacias hidrográficas: o caso do Benguê, Ce. In: In: IDE, C.N.; VAL, L.A.A.; RIBEIRO, M.L. Produção de Sedimentos e seus Impactos Ambientais, Sociais e Econômicos. Campo Grande, MS: Oeste, p NASA. Shuttle Radar Topography Mission - SRTM Disponível em: www2.jpl.nasa.gov/srtm. Acesso em: mar NOLÊTO, T.M.S.J. Susceptibilidade Geoambiental das Terras Secas da Microrregião de Sobral/CE à desertificação f. Dissertação (Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente) PRODEMA, UFC. Fortaleza, SERIO, J.; COSTA, C.A.G.C,; TEIXEIRA, A.S.T.; ORTEGA, E. Aplicação da USLE e SIG na caracterização de três microbacias hidrográficas no Brasil. Rev. Acad., Ciênc. Agrár. Ambient., v.6, n.2, abr./jun. p ESTENA, L. R. Análise da relação entre a dinâmica de áreas saturadas e o transporte de sedimentos em uma bacia hidrográfica por meio de monitoramento e modelagem f. Tese (Doutorado em Engenharia Ambiental) Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, UFSC, Florianópolis, WIEGAND, M.C.; LIMA, Y.C.P.; ARAÚJO, J.C. Produção de sedimentos na bacia experimental de Aiuaba, CE: Validação do modelo empírico HIDROSED-1. In: IDE, C.N.; VAL, L.A.A.; RIBEIRO, M.L. Produção de Sedimentos e seus Impactos Ambientais, Sociais e Econômicos. Campo Grande, MS: Oeste, p WISCHMEIER, W. H.; SMITH, D. D. Predicting rainfall erosion losses a guide to conservation planning. Washington, USDA, Agriculture Handbook p.

5 Tabela 1. Dados de entrada da Equação Universal de Perda de Solo USLE. R erosividade Fator Método Fonte Equação: desenvolvida por Lombardi Neto e Moldenhauer (1992) Média histórica da região. (FUNCEME, 2011) K erodibilidade L comprimento da rampa S declividade C uso e cobertura do solo P práticas conservacionistas Mapa de solos do Estado do Ceará (JACOMINE, et al. 1973). Equação apresentada por Bertoni e Lombardi Neto (1990) Imagens do satélite LandSat5 (INPE, 2011) Pesquisa bibliográfica dos índices para as manchas encontradas. Nolêto (2005); Aquino (2007) Modelo Digital de Elevação SRTM (NASA, 2000). Formando a rede de drenagem e a declividade pixel a pixel. O valor do C médio anual foi obtido para oito anos intercalados entre o período de estudo, para as classes de Caatinga, agropecuária, antropizada e água. P foi adotado o valor 1 devido a região não possuir áreas com práticas conservacionistas (SERIO et al., 2008). Tabela 2. Valor anual, média, desvio padrão (D.P) e coeficiente de variação (C.V) para a precipitação anual (P); erosividade anual (R); coeficiente de uso e cobertura do solo e práticas conservacionistas (CP); erosão localizada calculada pela USLE (EL); massa total erodida (ME) e volume assoreado no reservatório (Vass). No período de 21 anos ( ) para a barragem do Quincoé, localizado no município de Acopiara CE Ano P (mm) ¹R CP ²E L (Mg/ha) ³M E (Mg) V ass (m³) , ,237 3, , , ,262 6, , , ,288 7, , , ,273 2, , , ,258 6, , , ,278 9, , , ,298 8, , , ,317 11, , , ,337 5, , , ,325 7, , , ,312 13, , , ,300 4, , , ,287 10, , , ,274 4, , , ,263 15, , , ,282 3, , , ,304 6, , , ,325 6, , , ,331 7, , , ,336 15, , , ,342 7, , Média 690,2 5373,8 0,297 7, , D.P 192,0 2543,4 0,030 3, , C.V 28% 47% 10% 47% 47% 47% ¹ R MJ mm ha -1 h -1 ano -1 ; ² Parâmetros usado no cálculo da E L: Erodibilidade (K) 0,21 MJ mm ha -1 h -1 ano -1 ; comprimento e declividade do terreno (LS) 0,228 adimensional; ³ Parâmetros usado no cálculo do V ass: Coeficiente de Brune (η) 0,95 adimensional; peso específico médio do sedimento (ρ sed) 1,30 Mg.m -3.

6 Figura 1. Redução da capacidade de armazenamento da barragem do Quincoé, durante o período de 21 anos.