Avaliação do modelo LISEM na simulação dos processos hidrossedimentológicos de uma pequena bacia rural localizada nas encostas basálticas do Rio Grande do Sul

Abstract

O cultivo intensivo das áreas de baixa aptidão agrícola (solos pouco profundos em áreas declivosas) nas encostas basálticas do sul do Brasil tem contribuído para a degradação desse ambiente através do aumento das taxas de erosão e da produção de sedimentos. Programas de conservação do solo e da água têm sido implantados nessas áreas, ao mesmo tempo em que tem sido conduzidos estudos para verificar o impacto dessas práticas em relação à qualidade do solo e da água. Nesses estudos, estão sendo empregadas metodologias tradicionais de monitoramento combinadas com a utilização da modelagem matemática. Este trabalho teve como objetivo avaliar o modelo LImburg Soil Erosion Model (LISEM) na representação espacial dos processos hidrossedimentológicos de uma pequena bacia rural cultivada com tabaco, e também de verificar o efeito da combinação de práticas de controle da produção de sedimentos. Para isso, o modelo foi inicialmente calibrado a partir de dez diferentes eventos de precipitação. Os parâmetros de entrada utilizados para o modelo foram, na sua grande maioria, obtidos através de medições realizadas na bacia por vários autores. Para avaliar a habilidade do modelo em representar os processos hidrológicos e a distribuição espacial dos processos erosivos, foram utilizados hidrogramas e sedimentogramas medidos no exutório da bacia, e também um conjunto de informações referentes à localização de fontes de sedimentos (fingerprinting) e da distribuição espacial dos processos erosivos, através de um levantamento de campo. Para a avaliação das práticas de controle da produção de sedimentos, foram criados seis cenários onde combinou-se dois sistemas de preparo do solo (tradicional e mínimo) e manejo do ambiente ripário com uso de biofiltro e mata ciliar. Resultados mostraram que o modelo LISEM foi capaz de reproduzir adequadamente os hidrogramas para os dez eventos utilizados na calibração. Por outro lado, os valores de concentração de sedimentos em suspensão e da produção de sedimentos foram, na grande maioria das vezes, superestimados quando comparados com os valores observados. De uma maneira geral, para os eventos de maior intensidade, o modelo conseguiu reproduzir de forma razoável os padrões de erosão e deposição verificadas a campo. Quanto às simulações dos cenários, verificou-se a importância da presença do biofiltro e da mata ciliar para o controle da produção de sedimentos.

The intensive cultivation of the areas of southern Brazil that have poor agricultural potential (shallow soils on steep, basaltic hillsides) has contributed to the degradation of the environment by increasing rates of soil erosion and sediment yields. In this study, traditional monitoring methods have been combined with concurrent mathematical modeling to verify the effectiveness of the implementation of soil and water conservation practices on soil and water quality. This study seeks to evaluate the ability of LISEM (LImburg Soil Erosion Model) to spatially represent hydrosedimentological processes in a small rural catchment under tobacco cultivation. It also quantifies the effect of the combined practices in controlling sediment yield. The model was initially calibrated based on 10 rainfall events. The initial parameters used in the model were obtained, for the most part, from measurements reported in the literature. Observed hydrographs and sedigraphs for the outlet of the catchment were used to evaluate the model’s ability to simulate hydrosedimentologic processes. The spatial erosive processes simulated by LISEM were evaluated using both as sediment fingerprinting and a field survey. Six LISEM model scenarios were developed to evaluate the implemented sediment control practices. These included traditional versus minimum tillage, the implementation of buffer strips and riparian vegetation to protect the stream. The LISEM model was capable of adequately reproducing the hydrograph for the 10 calibration events. On the other hand, suspended sediment concentration and sediment yield were almost always overestimated by the model when compared to the measured values. In general, the model appropriately simulated observed patterns of erosion and deposition for the more intense rainfall events. The importance of buffer strips and riparian vegetation in controlling sediment yield was confirmed by the simulation modeling.