ANÁLISE DE LIMIARES E PROCESSOS DE GERAÇÃO DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL EM UMA ENCOSTA DA LAGOA DO PERI-SC

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1 ANÁLISE DE LIMIARES E PROCESSOS DE GERAÇÃO DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL EM UMA ENCOSTA DA LAGOA DO PERI-SC Alondra Beatriz Alvarez Pérez Orientador: Pedro Luiz Borges Chaffe 28 de Junho de 2017, Florianópolis 1

2 INTRODUÇÃO 2

3 Introdução Conectividade Hidrológica: Ligação entre as regiões de uma bacia hidrográfica por meio do fluxo de água (BLUME; VAN MEERVELD, 2015) Fonte: Úmido Seco Fonte: Godsey e Kirchner (2014) 3

4 Introdução Escoamento Superficial: Água que flui pela superfície até encontrar os canais de drenagem (HORNBERGER et al., 1998) Fonte: 4

5 Introdução Mecanismos de geração de escoamento superficial: Escoamento Hortoniano Intensidade de Precipitação > Taxa de Infiltração 5

6 Introdução Mecanismos de geração de escoamento superficial: Fluxo na Camada Orgânica Área de Saturação: Áreas Variáveis de Afluência (AVA)- Escoamento Dunniano 6

7 Introdução Quando começa o escoamento superficial? Fotografias do Poço 2, ambas em dias posteriores a eventos de precipitação 7

8 OBJETIVOS 8

9 Escoamento Superficial Objetivo Geral Objetivos Analisar os limiares que determinam a conectividade hidrológica através do escoamento superficial para uma bacia de encosta florestada da Lagoa do Peri, Florianópolis - SC. Limiar 9

10 Objetivos Específicos Objetivos 1. Caracterizar a área de estudo em função dos parâmetros do solo que influenciam a geração de escoamento. 2. Avaliar como as características do evento de precipitação influenciam a conexão hidrológica entre encosta e vertente 3. Apresentar um modelo conceitual do mecanismo dominante no processo de geração de escoamento na área de estudo 10

11 MATERIAIS E MÉTODOS 11

12 Área de Estudo Materiais e Métodos Lagoa do Peri Brasil Santa Catarina Biguaçu São José Florianópolis Fonte: Imagens Google Palhoça Características de região: Precipitação média anual: 1800 mm Temperatura média anual: 22⁰C 12

13 Área de Estudo Materiais e Métodos Área de Estudo Bairro Morro das Pedras Entrada do Parque Elevação Fonte: Imagens Google Características da área: Vegetação: Mata Atlântica Solo: Cambissolo moderadamente drenado com áreas rochosas e forte ondulação Hidrografia: Canais intermitentes 13

14 Área de Estudo Materiais e Métodos Levantamento Topográfico: Delimitação da Área de Estudo Curvas de Nível (m) Área da bacia: 2,8ha Declividade média: 23% 14

15 Caracterização do Solo Materiais e Métodos Condutividade Hidráulica Saturada: Método do Poço Invertido m 15

16 Caracterização do Solo Materiais e Métodos Ensaio de Infiltração: Método dos Cilindros Concêntricos m 16

17 Caracterização do Solo Materiais e Métodos Análise Granulométrica Diâmetro (mm) Fração Argila Silte Areia Fina Areia Média Areia Grossa 2-60 Pedregulho Caracterização do solo de acordo com a NBR6502 (1995) 17

18 Registro de ocorrência de escoamento superficial Materiais e Métodos Detectores de Escoamento Superficial ( Sensores ) S2 S1 S3 S4 S7 S5 Monitoramento: 08/03/2017 a 23/05/ observações S8 S6 S9 18

19 Precipitação (mm) Monitoramento da Precipitação Materiais e Métodos mar 27-mar 3-abr 10-abr 17-abr 24-abr 1-mai 8-mai 15-mai 22-mai Dias de monitoramento Monitoramento: 8/03/2017 a 23/05/2017 (74 dias) Precipitação: 553,4 mm distribuídos em 57 dias de chuva. 19

20 RESULTADOS E DISCUSSÃO 20

21 Sensores Ativos (%) Análise do Início do Escoamento Resultados e Discussão Variáveis Hidrológicas: Precipitação total do dia R² = 0,73 Precipitação total do evento de máxima intensidade Umidade antecedente (H) duração do evento H7(mm) Intensidade de chuva (máxima para 5, 15,10,30, 60 e 120 minutos). H7= Precipitação acumulada de sete dias I10= Intensidade Máxima para 10 minutos 21

22 Resultados e Discussão Padrões de resposta: 1. Resposta à Umidade 2. Resposta Múltipla 3. Resposta Temporal 22

23 I10 (mm/h) Sensores ativos (%) Padrão 1: Resposta à Umidade Resultados e Discussões S1 S4 S H7 (mm) H7 (mm) H7 (mm) DES H 7 (mm) S1 8,2 S4 19,2 S5 30,0 H7 mínimo deve ocorrer para haver escoamento, independente da intensidade da chuva. S5 S4 S1 23

24 Padrão 1: Resposta à Umidade Resultados e Discussão Sensor 1: Fluxo na camada orgânica TI: 390 mm/h Ksat P1= 16,2 mm/h (15 cm) e 2,89 mm/h ( 90 cm) K sat P2= 32,84 mm/h (29cm) e 7,25 mm/h (68cm). 24

25 Padrão 1: Resposta à Umidade Resultados e Discussão Sensores 4 e 5: Áreas de Saturação Ksat P4= 55,55 mm/h (70 cm) e 32,84 mm/h (128 cm) K sat P5= 7,73 mm/h (27cm) e 2,9 mm/h (42cm). 25

26 Sensores ativos (%) Padrão 2: Resposta Múltipla Resultados e Discussão I10 (mm/h) S2 S6 S H7 (mm) H7 (mm) H7 (mm) Limiar Intermediário DES H 7 (mm) I 10 (mm/h) S2 S2 19,2-35,4 22,0 S6 8,2-35,4 45,6 S8 16,2-38,2 30,0 S8 S6 26

27 Padrão 2: Resposta Múltipla Resultados e Discussão S6 e S8 Sensores S2, S6 e S8: Limiar Intermediário: Caminhos de Fluxo Rápido Limiar Superior: Fluxo subsuperficial por saturação Preenchimento da das depressões S2 Áreas sem cobertura vegetal Poço3 Ksat=20,28 mm/h I10=22 mm/h 27

28 Duração do evento (h:m) Sensores ativos (%) Padrão 3: Resposta Temporal Resultados e Discussão 4:19 3:50 3:21 2:52 2:24 1:55 1:26 0:57 0:28 0: H7 (mm) Sensores S3 e S7: Interação adequada entre Umidade antecedente (H7=53mm) e duração do evento (3h) S7 S3 28

29 Padrão 3: Resposta Temporal Resultados e Discussão Sensores S3 e S7: Preenchimento das cavidades levando a fluxo por saturação nas camada rochosa 29

30 Sensor 9 Resultados e Discussão Último a ser instalado, com perda de registros Não há relação aparente entre as variáveis e a ativação do sensor 30

31 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES 31

32 Objetivo 1: Caracterização Conclusões e Recomendações Heterogeneidade na granulometria do solo, tanto entre locais como entre camadas do solo; Diminuição da condutividade hidráulica saturada com a profundidade e alta taxa de infiltração na superfície: Influência da Vegetação e atividade bilógica 32

33 Objetivo 2: Limiares Conclusões e Recomendações Independente da região da bacia, sempre há um limiar mínimo a ser superado para o inicio do escoamento. Este limiar depende da umidade antecedente de 7 dias acumulados (H7), intensidade máxima de 10 minutos (I10) e duração do evento 33

34 Objetivo 3: Mecanismos Conclusões e Recomendações Há uma mistura de mecanismos atuantes devido à heterogeneidade das características da paisagem e características dos eventos de precipitação. Escoamento por saturação parecer ser dominante na bacia quando a umidade antecedente supera um determinado valor que varia de um local para outro Mecanismos secundários atuam de forma a alterar espacialmente os limiares na área de estudo, sendo possível caracterizar distintas regiões pelo seu padrão de resposta. 34

35 Recomendações Conclusões e Recomendações Aumentar o número de detectores na mesma linha de fluxo; Melhorar o novo MDT gerado no levantamento topográfico; Realizar novas medições de Ksat e TI Incluir monitoramento de umidade do solo 35

36 Referências Bibliográficas BLUME, Theresa; VAN MEERVELD, H.j. Ilja. From hillslope to stream: methods to investigate subsurface connectivity. Wires Water, [s.l.], v. 2, n. 3, p , 25 fev HORNBERGER, George M. et al. Elements of Physical Hydrology. Maryland: The Johns Hookins University Press, p. GODSEY, S. e.; KIRCHNER, J. w.. Dynamic, discontinuous stream networks: hydrologically driven variations in active drainage density, flowing channels and stream order. Hydrological Processes, [s.l.], v. 28, n. 23, p , 30 set

37 Muito Obrigada!