Modelagem do escoamento supercial e da erosão hídrica em bacia rural em Arvorezinha, RS, utilizando o WEPP

Abstract

Os modelos de predição da erosão hídrica do solo são utilizados para melhor compreender os processos erosivos, analisar o desempenho de práticas de manejo e avaliar os riscos e os benefícios de diferentes usos do solo. Para tanto, antes de serem utilizados para uma dada condição edafoclimática, devem ser avaliados e, ou, calibrados, principalmente quando se trata de condições diferentes daquelas para as quais o modelo foi desenvolvido. Dentre os inúmeros modelos existentes, o modelo de base física WEPP é um dos mais relevantes na predição da erosão hídrica, pois incorpora os conhecimentos da mecânica de erosão que tem sido gerado nos últimos anos. Este trabalho foi realizado com objetivo de avaliar o desempenho do modelo WEPP em duas vertentes geomorfologicamente distintas localizadas na bacia hidrográfica da comunidade de Cândido Brum, município de Arvorezinha, na região das encostas basálticas do Estado do Rio Grande do Sul. O modelo foi utilizado sem calibração onde os parâmetros de entrada (erodibilidade do solo em entressulcos e em sulcos, tensão crítica de cisalhamento do solo, condutividade hidráulica saturada) foram obtidos experimentalmente e estimados por equações da rotina interna do modelo. Para fins de avaliação dos valores sedimentológicos simulados esses foram comparados com valores de erosão estimados com a utilização do método de redistribuição do “fallout” 137Césio e com valores hidrossedimentológicos medidos no exutório da bacia que contem as vertentes utilizadas na simulação. Os resultados mostraram que as diferenças entre os valores sedimentológicos simulados pelo modelo e os medidos foram menores quando os parâmetros de entrada foram obtidos experimentalmente ao invés daqueles estimados por equações da rotina interna do modelo. Os valores de coeficientes de escoamento simulados pelo modelo com dados do componente solo obtidos sob condição experimental de campo, nas duas vertentes estudadas, se assemelharam em relação aos valores observados por meio de monitoramento da bacia. Já os resultados da distribuição espacial dos processos desagregação e deposição simulada pelo WEPP e comparados com resultados da atividade do 137Cs mostraram alguma discrepância em relação à desagregação e uma tendência similar relacionado à deposição de sedimentos. O modelo WEPP apresenta boas condições para ser aplicado nas condições edafoclimáticas da região sul do Brasil, especialmente quando seus principais parâmetros são determinados nas condições locais.

Erosion models have been used to better understand erosive processes, analyze soil conservation practices, and evaluate the risks and benefits of different soil uses. However, before a model can be used for a given soil and climactic situation, it must be validated and/or calibrated, especially if it is to be used in conditions other than those for which it was developed. Among the many erosion prediction models which exist, the WEPP model is one of the most relevant because it incorporates the current understanding of erosion mechanics. This study seeks to evaluate the WEPP model in two hillslopes with different shapes (concave and convex) in a catchment on the basalt scarp of Rio Grande do Sul, in southern Brazil. The model was run without calibration with starting parameters (rill and interrill erodibility, critical shear stress, saturated hydraulic conductivity) determined experimentally and through the model’s standard equations. To evaluate the simulated hydrologic and sedimentologic values, these were compared with erosion values measured using the 137cesium “fallout” method and also with hydrosedimentologic measures from the outflow of the experimental watershed. Results show that differences between the simulated and measured values were smaller when initial parameters were obtained experimentally rather than estimated by the model’s standard equations. The overland flow coefficients simulated by the model in the two hillslopes studied were similar to those observed through monitoring, especially when the initial soil parameters were experimentally determined. The spatial distribution of detachment and deposition processes simulated by WEPP and those obtained via the cesium method show some discrepancies for detachment and a similar trend for deposition. The WEPP model has a good condition to be applied at southern conditions of Brazil since its major components being experimentally evaluated at local conditions.