UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO DIRETORIA DE PESQUISA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO DIRETORIA DE PESQUISA PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA PIBIC: CNPq RELATÓRIO TÉCNICO MODELO: ARTIGO CIENTÍFICO Período: AGOSTO 2014 a JULHO 2015 ( x ) FINAL IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO Projeto: MODELAGEM EXPERIMENTAL DA PRODUÇÃO DE SEDIMENTOS DE PEQUENAS BACIAS HIDROGRÁFICAS DA AMAZÔNIA Nome do Orientador: Claudio José Cavalcante Blanco Titulação do Orientador: Doutor Faculdade: Engenharia Sanitária e Ambiental Instituto: Tecnologia ITEC Laboratório: Engenharia Sanitária e Ambiental - LAESA Título do Plano de Trabalho: ANÁLISE DA DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DA EROSIVIDADE DAS CHUVAS NO ESTADO DO PARÁ Nome da Bolsista: Adayana Maria Queiroz de Melo Tipo de Bolsa: ( x ) PIBIC/CNPq Belém PA 2015

2 ACEITE DE ARTIGO:

3 ANÁLISE DA DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DA EROSIVIDADE DAS CHUVAS NO ESTADO DO PARÁ Adayana Maria Queiroz de Melo 1, Claudio José Cavalcante Blanco 2 1 Universidade Federal do Pará (UFPA), Faculdade de Engenharia Sanitária e Ambiental, adayana.melo@itec.ufpa.br; 2 Universidade Federal do Pará (UFPA), Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, blanco@ufpa.br Palavras-chave: Equação Universal de Perda de Solo (USLE); Erosividade das Chuvas; Mapas Isoerosivos, Amazônia. 1. Introdução Entre os diversos fatores ligados à erosão do solo, a erosividade das chuvas é um dos mais importantes. Esta grandeza é medida através de índices, tais como o índice de erosividade EI 30 (Wishmeier & Smith, 1965), visto por diversos pesquisadores como a medida mais satisfatória para o cálculo do fator R da Equação Universal de Perda de Solo (Universal Soil Loss Equation - USLE) devido à significativa correlação que este índice apresenta com as perdas de solo (Silva et al., 1997). Para a determinação da erosividade das chuvas, são necessários longos registros de dados de chuvas (20 a 30 anos). Em diversas regiões esses dados são escassos ou inexistentes. Por conta disso, muitos autores têm estudado e encontrado boas relações entre equações lineares ou exponenciais, utilizando também dados pluviométricos mensais e anuais de séries menores (De Oliveira, 1988; Leprun, 1981; Rufino et al., 1993). Desta maneira, este trabalho pretende analisar a distribuição espacial da erosividade das chuvas no estado do Pará, determinando assim o fator energético da chuva (R) para todo o estado e separando-o em regiões isoerosivas. Para isso, serão avaliadas as chuvas de estações pluviométricas do Pará, provenientes do banco de dados da Agência Nacional de Águas (ANA). Para a estimativa da erosividade de cada uma das regiões, serão utilizadas equações da literatura baseadas no Índice de Fournier Modificado, modelos lineares ou exponenciais. Na ausência de dados pluviométricos será feita interpolação através de softwares do tipo SIG, utilizando observações dentro dessa superfície e nas suas vizinhanças. Sistema de Informações Hidrológicas-HidroWeb e do software Hidro Foram analisadas todas as estações pluviométricas do estado disponíveis nesse sistema, com o objetivo de encontrar séries históricas sem falhas de 11 anos, referentes aos anos de 2000 a Foram selecionadas ao todo 110 estações pluviométricas do Pará, entretanto ao longo do trabalho foram descartadas 3 estações convencionais devido ao grande número de falhas nos registros das mesmas. Para a realização da interpolação dos dados pluviométricos, foram selecionadas estações de apoio ao redor do estado, 31 no total, com o objetivo de melhor estimar a erosividade em espaços vazios, ou seja, áreas em que não há estações pluviométricas com dados suficientes para que seja feito o estudo. No mapa da Figura 1, é possível observar a localização e a distribuição dessas estações pluviométricas no estado do Pará. 2. Material e Métodos 2.1 Coleta e Análise de dados Os dados de chuva foram obtidos no site da Agência Nacional de Águas (ANA) através do banco de dados do Figura 1: Mapa das Estações Pluviométricas.

4 2.2 Equações para o Cálculo do Fator R Universal Soil Loss Equation Wischmeier & Smith (1965) explicaram que a USLE foi criada para orientar na seleção de práticas de conservação para locais específicos, visando estimar a possível redução das perdas do solo se essas práticas fossem adotadas. Os autores definiram a seguinte equação para a estimativa de perda de solo por erosão laminar: A = R x K x L x S x C x P (1) Em que: A é a perda de solo, em ton/ha.ano; R é o fator Erosividade da chuva, em MJ.mm/(ha.h); K é o fator erodibilidade do solo, em t.h/(mj.mm), L é o fator comprimento de rampa (-); S é o fator declividade, baseado em % de declividade; C é o fator uso e manejo do solo (-) e P é o fator de práticas conservacionistas(-). Determina-se a energia cinética unitária para cada intervalo de chuva de acordo com a Equação 2 (Wischmeier & Smith, 1965). modelos mais utilizados para determinação do fator R. Cc = M²x/P (5) Onde: Cc é o índice de Fournier Modificado; M é o valor de precipitação média mensal, em mm, para o mês x e P é o valor da precipitação média anual, em mm. Segundo Lombardi Neto (2000) é possível determinar a erosividade da chuva utilizando séries históricas de pelo menos 10 anos. Mannaerts e Gabriels (2000) estudaram a erosividade das chuvas das ilhas de Cabo Verde utilizando uma série histórica de 7 anos. Muitos autores brasileiros obtiveram boas relações entre equações lineares e exponenciais e dados pluviométricos (De Oliveira, 1988; Leprun, 1981; Rufino et al., 1993). Silva (2004) apresentou um mapa do Brasil (Figura 2), mostrando equações para cálculo do fator R abrangendo as diversas regiões do país. Pode-se observar que o Estado do Pará localiza-se em uma região de fronteira entre as áreas 1, 2, 3 e 4. EC = 0, ,0873 logi (2) Em que: EC é a energia cinética unitária (MJ ha -1 mm -1 ) e i é a intensidade (mm h -1 ) do intervalo de chuva. O valor obtido na equação é multiplicado pela quantidade de chuva, ou lâmina d água, h, em mm, no respectivo intervalo uniforme para expressar a energia cinética total nesse intervalo, em MJ ha -1 : EC t = EC x h (3) Somando-se a energia cinética de todos os intervalos uniformes de chuva, obtêm-se a energia cinética total da chuva (EC t ). A Erosividade da chuva é dada pelo índice EI 30, pela seguinte expressão: EI30 = EC t x I 30 (4) Em que: EI 30 é o índice de erosividade da chuva individual, em MJ mm ha -1 h -1 ; I 30 é a intensidade máxima da chuva em um período contínuo de 30min, em mm h -1, ou seja, a quantidade máxima de chuva em 30minutos multiplicada por 2. Somando-se os índices EI 30 de todas as chuvas erosivas de cada mês, obtêm-se a erosividade mensal das chuvas em todos os meses da série analisada. Somando-se os índices EI 30 mensais de cada ano, obtêm-se a erosividade anual das chuvas de todos os anos da série analisada. Desta maneira, fazendo-se a média da erosividade anual das chuvas no período obtém-se o valor do R da USLE Índice de Fournier Modificado O método original para o cálculo do fator R de Wischmeier & Smith (1965) requer dados de longas séries históricas, de pelo menos 20 a 30 anos. Em diversas regiões esses dados são escassos ou inexistentes. Por conta disso, muitos pesquisadores fazem uso de dados médios mensais e anuais de precipitação, com o objetivo de obter equações com boas correlações (Bertoni e Lombardi Neto, 1990; Renard e Freimund, 1994). O Índice de Fournier Modificado (Equação 5) é um exemplo dessas equações e um dos Figura 2: Equações para o Fator R distribuídas no mapa brasileiro Cálculo de Erosividade da Chuva Dados pluviométricos foram obtidos de 137 estações pluviométricas, não só do estado do Pará, mas, também dos estados do Amapá, Amazonas, Mato Grosso, Tocantins e Maranhão (Figura 1). As equações utilizadas para determinação da erosividade mensal e anual da chuva foram obtidas pela literatura de acordo com a localização das estações (Figura 2). Após a aplicação dessas equações de acordo com a localização geográfica de cada estação pluviométrica, chegou-se aos valores mensais de erosividade da chuva para cada área, além dos valores de erosividade e precipitação anual da série estudada. Após isso, foram gerados mapas de linhas erosivas, ou mapas isoerosivos, no Software ArcGIS A interpolação no ArcGIS foi possível através do ArcToolbox, na qual há uma ferramenta do Spatial Analyst Tools chamada Interpolation, nela estão disponíveis vários métodos para interpolação que variam de acordo com as variáveis de estudo, nesse caso a função que obteve o melhor resultado foi a chamada IDW.

5 3. Resultados e Discussão As Figuras 3 e 4 são importantes para a comparação entre a distribuição espacial da precipitação média anual e a distribuição geográfica da erosividade anual das chuvas da série em estudo ( ). De acordo com o mapa, a erosividade da chuva variou de 775 a MJ mm ha -1 h -1 ano -1. A região sudoeste do Pará, é a região com os menores valores de erosividade, enquanto que os maiores valores encontram-se na região Nordeste do estado. Os valores da precipitação média anual variaram de 1195 a 3652 mm ano -1. Feita uma análise de regressão entre os dados pluviométricos e os de erosividade anual das chuvas, chegou-se a um alto valor de coeficiente de correlação r² = 0,92, sugerindo que os a distribuição geográfica da erosividade das chuvas está intimamente relacionada com os valores de precipitação média anual. período de 2000 a 2010 no Estado do Pará. - As áreas com os menores valores situam-se na região Sudoeste, enquanto que os maiores valores de erosividade encontram-se na região Nordeste do estado. - A maior parte da área de estudo foi classificada como área de erosividade de chuvas muito fortes (70%). Os mapas demonstraram como a precipitação pode influenciar na erosão do solo, podendo ser um instrumento importante de informação para o desenvolvimento de tecnologias de prevenção de erosão no estado do Pará. Agradecimentos Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico-CNPq pelo apoio recebido. Referências Bibliográficas BERTONI, J., LOMBARDI NETO, F., Conservação do Solo. Ícone Editora, São Paulo, Brazil 355 pp. DE OLIVEIRA JR., R.C., A erosividade das chuvas na parte leste do Pará. Dissertação de mestrado. Faculdade de Ciências Agrárias do Pará, Belém, Pará, Brazil. HIDROWEB. Sistema de Informações Hidrológicas. Disponível em: < Acesso de Agosto a Dezembro de LEPRUN, J.C., A erosão, a conservação e o manejo do solo no Nordeste Brasileiro. Recife: Ministério do Interior. SUDENE, Brasil. LOMBARDI NETO, F., Pesquisador do Instituto Agronômico de Campinas. flombard@barao.iac.br (personal communication). Figura 3: Isoietas de Precipitação Média Anual (em mm ano -1 ) do Pará LOMBARDI NETO, F., MOLDENHAUER, W.C., Erosividade da chuva: sua distribuição e relação com perdas de solo em Campinas, SP. Bragantia 51, MANNAERTS, C.M., GABRIELS, D., Rainfall erosivity in Cape Verde. Soil Tillage Res. 55, RENARD, K.G.; FREIMUND, J.R., 1994.Using monthly precipitation data to estimate the R-factor in the revised USLE. Journal of Hydrology 157, RUFINO, R.L., BISCAIA, R.C.M., HERTEN, G.H., Determinação do potencial erosivo da chuva do estado do Paraná. Rev. Bras. Ciênc. Solo 17, SILVA, A. M., 2004.Rainfall erosivity map for Brazil. Catena, v.57, p Figura 4: Isoerosividade Anual Média (em Mj mm ha -1 h - 1 ano -1 ) das chuvas no Pará 4. Considerações Finais - Segundo o Mapa Isoerosivo, a erosividade da chuva (Fator R) variou de 775 a MJ mm ha -1 h -1 ano -1 no SILVA, M.L.N.; FREITAS, P.L.; BLANCANEAUX, P.; CURI, N., Índices de Erosividade das chuvas da região de Goiânia GO. Revista Brasileira de Ciência do Solo 32, WISCHMEIER, W.H; SMITH, D.D, Predicting Rainfall-Erosion Losses from Gopland East of the Rocky Mountains. Agricultural Handbook 282, 47.

6 DIFICULDADES Foram encontradas, mas sanadas. PARECER DO ORIENTADOR A discente sempre demonstrou muita capacidade para a execução de seu plano de trabalho, considero-a como uma das melhores bolsistas PIBIC que orientei. DATA: 17/08/2014 ASSINATURA DO ORIENTADOR ASSINATURA DA ALUNA