Modelagem do escoamento, da produção de sedimentos e da transferência de fósforo em bacia rural no sul do Brasil
Fecha
2011-03-01Autor
Bonumá, Nadia Bernardi 
Primeiro orientador
Reichert, José Miguel
Primeiro membro da banca
Paiva, Eloiza Maria Cauduro Dias de
Segundo membro da banca
Minella, Jean Paolo Gomes
Terceiro membro da banca
Collischonn, Walter
Metadatos
Mostrar el registro completo del ítemResumen
Áreas com culturas de tabaco cultivadas intensivamente, no sul do Brasil, vêm
afetando a qualidade da água e aumentando a erosão do solo nesta região. A
aplicação de grandes quantidades de fertilizantes minerais, maiores do que a
exigência da cultura, contribui para a excessiva carga de fósforo nos solos e corpos
d'água. A avaliação dos impactos potenciais das mudanças no uso e manejo do solo
é fundamental para propiciar uma gestão sustentável dos recursos naturais como
solo e água. Neste estudo foram avaliados os processos hidrológicos, a produção de
sedimentos e a transferência de fósforo na bacia hidrográfica do Arroio Lino, por
meio do modelo Soil and Water Assessment Tool (SWAT). A pequena bacia (4,18
km2
) localiza-se no sul do Brasil e seu principal uso da terra é a cultura de fumo sob
plantio convencional. As vazões e a produção de sedimentos medidos no exutório
da bacia foram utilizadas para análise de sensibilidade, calibração e validação dos
parâmetros do modelo. Cargas de fósforo em quatro sub-bacias (A1, A2, B, C) e no
exutório foram utilizados para a análise de sensibilidade e calibração do modelo. A
análise de sensibilidade foi feita com o uso de um algoritmo que combina as técnicas
de Hipercubo Latino (LH) e One-factor-At-a-Time (OAT). A calibração foi realizada
com o algoritmo Shuffled Complex Evolution (SCE-UA). Análises gráficas e medidas
estatísticas foram utilizadas para verificar as previsões do modelo. Adaptações nos
parâmetros do modelo foram feitas durante as etapas de calibração e validação,
tendo em vista a realidade da região em que a bacia está localizada. Na simulação
de vazões mensais obtiveram-se valores do índice de eficiência de Nash e Sutcliffe
(NSE) de 0,87 na calibração e 0,76 na validação. Com o intuito de representar
melhor os processos de deposição de sedimentos nas encostas, o modelo SWAT foi
modificado com a incorporação de um termo de capacidade de transporte de
sedimentos na paisagem. Com a nova rotina de sedimentos obteve-se um melhor
desempenho durante a calibração (NSE de 0,70) em relação ao modelo SWAT
original (NSE de -0,14). As simulações com o modelo modificado foram satisfatórias
para o transporte de sedimentos em diferentes posições da paisagem. Os resultados
sugerem que a integração da rotina de deposição de sedimentos no SWAT aumenta
a precisão do modelo de previsões em áreas mais íngremes e, ao mesmo tempo,
melhora significativamente a capacidade de prever a distribuição espacial das áreas
de deposição de sedimentos. As previsões de cargas de fósforo foram na ordem de
grandeza das cargas medidas; no entanto, o modelo não conseguiu prever
satisfatoriamente as cargas de fósforo em três sub-bacias (A1, A2 e B). Apesar das
lavouras ocuparem apenas 29% da área total da bacia, de acordo com a simulação
elas são a principal fonte de nutrientes na bacia hidrográfica (80%). Após a
calibração da vazão, da produção de sedimentos e de fósforo, foi realizada a
simulação de cenários de manejo do solo na bacia hidrográfica do Arroio Lino. Três
cenários de práticas de manejo: preparo convencional (PC), cultivo mínimo (CM) e
plantio direto de cultivo (NT) com redução de 50% da taxa de aplicação de
fertilizantes foram testados durante um período de 30 anos. A prática de plantio
direto não afetou significativamente o escoamento, no entanto afetou fortemente a
produção de sedimentos devido à redução da erosão do solo. Houve redução das
perdas de fósforo principalmente devido à redução das doses de fertilizantes. Os
resultados indicam que as práticas de preparo convencional do solo deveriam ser
substituídas por práticas de cultivo mínimo ou direto, a fim de minimizar os impactos
ambientais causados por um determinado uso do solo.