dc.creator | Schlesner, Alexandre Augusto | |
dc.date.accessioned | 2023-07-20T11:11:59Z | |
dc.date.available | 2023-07-20T11:11:59Z | |
dc.date.issued | 2022-10-31 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/29721 | |
dc.description.abstract | Physically based and distributed erosion models like the Limburg Soil Erosion Model (LISEM) are complex and
require high-quality information, equations aligned with the processes, and accurate spatial representation of
controlling factors. However, the equifinality of parameter fitting, combined with simplifications in spatial
representation, introduces uncertainties in the portrayal of certain processes. Initial soil water content (SWC) and
saturated hydraulic conductivity (Ksat), which are related to the infiltration process and formation of surface
runoff, are the most sensitive parameters in the hydrological calibration of the model. Studies indicate the need
to force a reduction in conductivity values beyond their physical context on slopes, and there is a tendency to
overestimate sediment production by the model in this catchment. This study tests the hypothesis that slope lines,
variable source areas, riparian zones, and roads generate a significant proportion of surface runoff, and their
representation is crucial for describing water and sediment connectivity in the basin. These landscape features
result from the characteristics of topography and soil (impermeable surfaces, low Ksat, concentrated surface
flow, and profile saturation). In the model, they served as calibration areas for SWC, Ksat and soil cohesion
values. They were defined based on high-resolution digital terrain models, on which the topographic wetness
index (TWI) was applied to determine regions susceptible to soil moisture conduction, concentration, and
saturation. The model's performance was evaluated by simulating 150 rainfall events of varying magnitudes
from 2014 to 2022. In the results, 98 events showed a Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) indicator greater than 0.5,
indicating good to very good performance. It was concluded that the LISEM model demonstrates structural and
functional capacity to represent landscape features that have a significant impact on hydrological and erosive
processes. Through robust calibration using monitored events, the model maintained appropriate values of
hydraulic conductivity estimates on slopes and calibrated soil moisture values consistent with physical reality.
However, regarding sediment behavior, the model's representation of hydrologically fragile areas still carries
uncertainties in simulating suspended sediment concentration and sediment yield. Nevertheless, it provided a
better estimation of surface runoff formation on agricultural slopes, where concentrated flow causes
disaggregation. The representation of concentrated flows on an expanded drainage network improved the
response of runoff and the representation of sediment depletion in preferential pathways. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | LISEM | por |
dc.subject | Slope line | eng |
dc.subject | Variable source area | eng |
dc.subject | Riparian zones | eng |
dc.subject | Roads | eng |
dc.subject | Saturated hydraulic conductivity | eng |
dc.subject | Runoff | eng |
dc.subject | Sediment yield | eng |
dc.title | Funções das áreas hidrologicamente frágeis na formação e modelagem do escoamento superficial na bacia experimental do Arroio Lajeado Ferreira, Arvorezinha - RS | por |
dc.title.alternative | Functions of hydrologically fragile areas in the formation and modeling of surface runoff in the experimental catchment of the Arroio Lajeado Ferreira, Arvorezinha - RS | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | Modelos erosivos de base física e distribuída como o Limburg Soil Erosion Model (LISEM) são complexos e
demandam informações de qualidade, equações em sintonia com os processos, e fiel representação espacial dos
fatores controladores. Porém, a equifinalidade do ajuste de parâmetros associada com simplificações da
representação espacial, trazem incertezas na representação de alguns processos. O conteúdo de água inicial do
solo e a condutividade hidráulica saturada, relacionados com o processo de infiltração e formação do escoamento
superficial, são os parâmetros mais sensíveis na calibração hidrológica do modelo. Estudos apontam que é
necessário forçar a redução da condutividade para valores fora de seu contexto físico sobre as encostas e existe
uma tendência para a superestimativa da produção de sedimentos pelo modelo nesta bacia. Este trabalho testa a
hipótese que as linhas de vertentes nas encostas, áreas de afluência variável, zonas ripárias e estradas, geram
elevada proporção do escoamento superficial e sua representação é fundamental para descrever a conectividade
de água e sedimentos na bacia. Esses locais na paisagem são decorrentes das características do relevo e do solo
(impermeáveis, baixa Ksat, concentradoras de fluxo em superfície, saturação do perfil). No modelo serviram
como área de calibração dos valores de conteúdo de SWC, Ksat e coesão do solo. Foram definidas a partir do
modelo digital de terreno de precisão, sobre o qual foi aplicado o índice topográfico TWI para determinar
regiões sujeitas à condução, concentração e saturação de umidade no solo. Para a simulação do processo,
avaliou-se o desempenho do modelo em 150 eventos de chuva de diferentes magnitudes no período de 2014 a
2022. Nos resultados, 98 apresentaram indicador NSE > 0.5, sendo considerados bons a muito bons. Concluiu-se
que o modelo LISEM apresenta capacidade estrutural e funcional para poder representar as feições da paisagem
que tem maior impacto nos processos hidrológicos e erosivos. A modelagem permitiu, sobre uma base robusta
de eventos monitorados, boa calibração dos eventos através da manutenção dos valores de estimativas de
condutividade hidráulica sobre as encostas e amplitude dos valores de umidade calibrados condizentes com a
realidade física. Já para o comportamento dos sedimentos, o modelo com uso da abordagem de representação das
áreas hidrologicamente frágeis, ainda apresenta incertezas para a simulação da concentração de sedimentos em
suspensão e para a produção de sedimentos. Mas obtivemos melhor estimativa da formação de escoamento
superficial sobre as encostas agrícolas que promovem desagregação nestes locais pelo fluxo concentrado. A
representação dos fluxos concentrados sobre estruturas de rede de drenagem expandida melhorou a resposta do
escoamento e a representação do exaurimento de sedimentos nos caminhos preferências. | por |
dc.contributor.advisor1 | Minella, Jean Paolo Gomes | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3194231720402587 | por |
dc.contributor.referee1 | Silva, Yuri Jacques Agra Bezerra da | |
dc.contributor.referee2 | Barros, Cláudia Alessandra Peixoto de | |
dc.contributor.referee3 | Reichert, José Miguel | |
dc.contributor.referee4 | Tassi, Rutineia | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/5667663038500207 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Agronomia | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::CIENCIA DO SOLO | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Ciências Rurais | por |