Roteiro. Definição de termos e justificativa do estudo Estado da arte O que está sendo feito

Transcrição

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2 Roteiro Definição de termos e justificativa do estudo Estado da arte O que está sendo feito

3 Definição de termos e justificativa do estudo Hidrossedimentologia O que é? Por que estudar? Como pesquisar? Escalas espaciais em bacias hidrográficas O que é? Por que estudar isso? Como pesquisar?

4 O que é hidrossedimentologia? É o estudo dos processos relacionados à dinâmica da água e dos sedimentos associados à ela na fase terrestre do ciclo hidrológico

5 Por que estudar hidrossedimentologia? Planejamento e gestão de recursos hídricos Mudanças climáticas Impactos do uso e ocupação do solo Degradação da qualidade da água Cenários futuros Rede nacional de dados Produtor de água...

6 Como conduzir o estudo em hidrossedimentologia? Monitoramento hidrossedimentológico Precipitação Descarga líquida (volume, pico...) Descarga sólida (volume, pico...) Outras medidas na transição chuva-vazão Modelagem hidrológica (O que é um modelo?) Modelagem sedimentológica Calibração e validação Cenários futuros

7 Escala espacial: o que é? É o tamanho da área Lisímetro Encosta Sub-bacia Bacia hidrográfica Parâmetros usados nos modelos Infiltração (condutividade hidráulica) Microtopografia (retenção superficial de água) Encosta Vegetação Rugosidade superficial...

8 Por que estudar escala espacial? Os processos hidrológicos apresentam comportamentos distintos de acordo com a escala do sistema As alterações na escala mudam o governo dos processos físicos em diferentes resoluções, ou seja, em cada escala um processo é mais importante que outro Os modelos necessitam de dados Os dados não existem Os dados existem em outra escala Melhorar a precisão dos modelos

9 Como estudar escala espacial? Monitoramento contínuo em diversas escalas

10 Qual é o problema?

11 Qual é o problema?

12 Exemplo Equação de infiltração obtida através de um experimento de campo para uma área pequena Os parâmetros não são os mesmos para áreas maiores Qual é a área representativa apropriada de uma variável hidrológica que identifique a escala do processo natural?

13 quantidade espaço

14 Estado da arte! Efeito escala na bacia do Rio Potiribu (2011, RBRH) A chuva tem comportamento similar em todas as escalas Quanto maior a área da bacia, maior é o amortecimento das vazões máximas específicas (m 3 /s/km 2 ) A amplitude entre vazões máximas e mínimas é maior em bacias de menor escala

15 Dados de estações pluviométricas

16 Convencional >> Plantio direto A alteração de manejo faz com que ocorra maior infiltração da água no solo, proporcionando maior escoamento subsuperficial em vez de superficial. Com isso, a vazão média de inundação reduziu em 31 e 22,5% para as duas primeiras bacias, enquanto que para a bacia maior ocorreu um aumento de 39%. O aumento da vazão média de inundação para a bacia de maior área se deve aos canais naturais de escoamento. A precipitação que infiltra na camada superior do solo escoa pelos caminhos preferenciais que existem dentro do solo, só que a distância percorrida é limitada em função da declividade, saindo pelas ravinas ou nos canais naturais de escoamento.

17 Estado da arte! Para as bacias de menor área, predomina o escoamento subsuperficial em detrimento do superficial. No entanto, à medida que a bacia aumenta, o escoamento subsuperficial já entrou nos canais e passa a ser considerado escoamento superficial mantendo sempre com fluxo maior que o cenário anterior. Dessa forma, somente uma avaliação em diferentes escalas pode identificar esse comportamento, tendo em vista que a percepção humana de observação dos processos ocorre na microescala, ao contrário da mesoescala que é um integrador de processos de vertente.

18 Estado da arte! Ao analisar diferentes escalas, Van de Giesen et al. (2000) mostraram que o escoamento superficial medido em um ponto (1,2 m) não pode ser multiplicado pelo comprimento do declive para obter o escoamento na parte inferior da encosta. Os autores verificaram que ocorre uma redução no coeficiente de escoamento, que é crescente nas escalas pontuais, de encosta e de bacia.

19 Estado da arte! No estudo de van de Giesen et al. (2000), o escoamento superficial foi medido em parcelas com comprimentos de 1,25 m e 12 m, e na escala de bacia hidrográfica (130 ha). Os resultados demonstram clara redução no coeficiente de escoamento com o incremento no comprimento das encostas. Comparando-se as vertentes de 1,25 m com as de 12 m, verificou-se uma redução no escoamento de mais de 40%. Isso evidencia que o excesso de infiltração em um ponto não pode ser multiplicado pelo comprimento do declive para obter o escoamento no fundo da encosta.

20 No estudo desenvolvido por Parsons et al. (2006), foram avaliadas oito parcelas dentro de uma pequena bacia hidrográfica para avaliar a produção de sedimentos em diferentes comprimentos de parcela, que variaram de 2 a 27,78 m de comprimento. Foram testados dez eventos naturais para avaliar o escoamento superficial e as perdas de sedimento. Os dados desse experimento indicam que a máxima produção de sedimentos pode ocorrer a partir de uma parcela de 7 m de comprimento. A análise do escoamento e da produção de sedimentos das parcelas indica que a relação da produção de sedimentos para o comprimento das parcelas deriva da distância de transporte limitada das partículas individuais arrastadas e do declínio no coeficiente de escoamento com o incremento do comprimento das parcelas. Na visão dos autores, o experimento demonstra claramente que as taxas de erosão para encostas e bacias hidrográficas não pode ser simplesmente extrapolada a partir de medidas em parcelas, e há a necessidade de métodos alternativos para a estimativa das taxas de erosão em grandes áreas.

21 Estado da arte! Em geral, com o aumento da área de drenagem, é esperado um aumento na produção de sedimentos por área específica porque aumenta as chances de ocorrência dos processos de erosão adicional como voçorocas, erosão das margens, e movimento de massa (VENTE; POESEN, 2005). No entanto, a partir de certo limite da área da bacia, a produção de sedimentos torna-se dominado pelo transporte de sedimentos e deposição de sedimentos e não por processos de erosão ativa. A partir deste limite, a produção de sedimentos diminui com o aumento da área da bacia.

22 Heterogeneidade da subsuperfície Local macroporos Encosta fluxo preferencial em pipes e fluxo de retorno Bacia tipos e propriedades do solo (vales, encostas e cumes) Regional geologia (formação do solo e densidade da rede de drenagem) Precipitação direta no curso d água

23 Estado da arte! Apesar do aumento de estudos dos efeitos da escala em processos e padrões ecológicos, ainda muitas questões continuam sem resposta: Como fazer a interface entre processos ecológicos em diferentes escalas? Como as informações são transferidas de pequenas a grandes escalas? Quais são as interações entre fenômenos em escalas diferentes? Como a descrição de um sistema muda com a mudança da escala?

24 O que está sendo feito por nós? Monitoramento em diferentes escalas Equipamentos instalados (linígrafos, pluviógrafos, turbidímetros) Coleta de material em suspensão nos córregos Determinação de propriedades dos solos Levantamento topográfico Equações de calibração Estudos em lisímetro e encostas (por começar) Etc.

25 Ijuí Arvorezinha Júlio de Castilhos Guaporé São Gabriel Eldorado do Sul Pelotas 2011 Rio Guaporé

26 Guaporé

27 Área (km 2 ) Uso Fomento Guaporé 2000 Milho, soja, arroz FAPERGS Arvorezinha 1,2 Fumo, milho SindiTabaco Sub-bacia 1 0,17 Fumo, milho SindiTabaco Sub-bacia 2 0,05 Fumo, milho SindiTabaco

28 Lisímetro

29 Evento do dia 20 de julho de Vazão (L/s) vazão CSS precipitação (mm) Concentração de sedimentos (mg/l) Precipitação (mm) Data/Hora 0 8

30 Considerações finais

31 QUESTÃO: Exemplo de um modelo - previsão numérica do tempo - Dado um determinado estado (instantâneo) da atmosfera como ponto de partida, qual será o estado da atmosfera após aquele instante inicial? Captação de dados (céu, terra e mar) Simulação do modelo Previsão numérica = f (condições iniciais, equações) Interpretação do meteorologista

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33 O que são modelos hidrossedimentológicos? Representação da realidade Associação de equações matemáticas Precipitação Interceptação (plantas) Infiltração Escoamento superficial Escoamento subsuperficial Relevo (inclinação) Rugosidade da superfície (armazenamento superficial) Evapotranspiração...

34 vazão tempo