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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL E
AMBIENTAL
ÁREA DE ENGENHARIA DE RECURSOS HÍDRICOS
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE TRÊS MODELOS DE
BASE FÍSICA NA MODELAGEM HIDROSSEDIMENTOLÓGICA
EM MICROBACIAS NA REGIÃO SEMI-ÁRIDA PARAIBANA
Fernanda Maria de Lima Paiva 251220.4 1 Tf12 0ernanda Ma0 Tc0 Tw( )Tj/-2.955m( )Tj0 -1.975 2.955m( )Tj0 -1.975
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL E
AMBIENTAL
ÁREA DE ENGENHARIA DE RECURSOS HÍDRICOS
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE TRÊS MODELOS DE
BASE FÍSICA NA MODELAGEM HIDROSSEDIMENTOLÓGICA
EM MICROBACIAS NA REGIÃO SEMI-ÁRIDA PARAIBANA
FERNANDA MARIA DE LIMA PAIVA
ORIENTADOR: VAJAPEYAM S. SRINIVASAN
CO-ORIENTADOR: CELSO AUGUSTO G. SANTOS
CAMPINA GRANDE – PB
Fevereiro – 2008
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FERNANDA MARIA DE LIMA PAIVA
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE TRÊS MODELOS DE
BASE FÍSICA NA MODELAGEM HIDROSSEDIMENTOLÓGICA
EM MICROBACIAS NA REGIÃO SEMI-ÁRIDA PARAIBANA
Dissertação apresentada ao
Programa de Pós-Graduação em
Paiva, Fernanda Maria de
Estudo comparativo entre três modelos de base física na
modelagem hidrossedimentológica em microbacias na região
semi-árida paraibana / Fernanda Maria de Lima Paiva – Campina
Grande: UFCG, 2008.
175p.
Dissertação (Mestrado) – UFCG / CTRN
Inclui Bibliografia.
1. escoamento; 2. produção de sedimentos e
Hidrossedimentológica; 3. modelos hidrológicos.
FERNANDA MARIA DE LIMA PAIVA
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE TRÊS MODELOS DE
BASE FÍSICA NA MODELAGEM HIDROSSEDIMENTOLÓGICA
EM MICROBACIAS NA REGIÃO SEMI-ÁRIDA PARAIBANA
APROVADA EM: / /
BANCA EXAMINADORA:
____________________________________________________
Vajapeyam S. Srinivasan - UFCG
(Orientador)
____________________________________________________
Celso Augusto Guimarães Santos - UFPB
(Co-orientador)
____________________________________________________
Eduardo Eneas de Figueiredo - UFCG
(Examinador Interno)
___________________________________________________
Ricardo de Aragão - UFS
(Examinador Externo)
CAMPINA GRANDE – PB
Fevereiro de 2008
i
EPÍGRAFE
“O saber é saber que nada se sabe e sempre se está em eterno aprendizado.
Esta é a definição do verdadeiro conhecimento.”
Confúncio
ii
DEDICATÓRIA
A Deus, pela presença constante em todos os
momentos da minha vida, a
os meus amados
Pais, Ana e Fernando Paiva, ao meu amor
George, aos meus irmãos Fernando e Flávio
pelo amor, dedicação, apoio e companheirismo,
e ao Prof. Srinivasan pelo total apoio e amizade
.
iii
AGRADECIMENTOS
A Deus, por ter permitido mais esta vitória em minha vida, que fecha mais uma etapa. Por
sempre ter me mostrado o caminho da luz nos momentos de dúvida e angústia. E por ter me dado
força para prosseguir mesmo nos momentos que pensei em desistir ou fraquejar.
Aos meus amados pais, Ana Maria de Lima Paiva e Fernando Paiva, principais
responsáveis por toda minha formação, pois sem eles não teria conseguido trilar este caminho
árduo de forma reta, sempre me apoiando e orientando no caminho do bem. Pessoas que sempre
foram e serão exemplos de união, força, honestidade e principalmente de muito amor. Os quais
sempre me disseram que: “a pessoa só é o que quer ser não importa sua condição, sua origem e
nem o seu passado”, “e que tudo que podem me deixar como herança é a educação”. E aos meus
irmãos, Flávio José de Lima Paiva e Fernando Paiva Jr., pelo companheirismo e
compartilhamento de tristezas e alegrias.
Ao meu amor, George Carlos Pereira, pelo amor, carinho, dedicação e apoio
incondicionais, durante o curso, compreendendo meus muitos momentos de ausência e solidão,
nos inúmeros dias que lhe privei da minha companhia em prol de desenvolver um trabalho de
qualidade. Saiba que tudo é em prol do nosso futuro.
A todos meus amigos e familiares, os quais não citarei nomes para não cometer injustiça,
os quais o apoio e amizade foram cruciais durante este difícil período.
Ao professor orientador Vajapeyam S. Srinivasan, por usufruir de sua vasta experiência e
sabedoria, numa orientação segura e precisa, em todos os momentos e por sua total paciência e
compreensão das minhas inúmeras limitações durante a nossa jornada rumo à conclusão deste
trabalho. Professor este que me transmitiu valiosos ensinamentos que levarei comigo durante toda
minha vida. E eu me sinto muito honrada de dizer que ele foi e sempre será meu orientador.
Ao professor co-orientador e amigo Celso Augusto G. Santos pela ajuda e apoio, durante
estes mais de cinco anos de trabalho em conjunto. E aos professores e amigos Carlos de Oliveira
Galvão e Márcia M. Rios Ribeiro pelos conselhos, força e norteamento em momentos de
incerteza e insegurança.
Aos professores da Área de Recursos Hídricos que contribuíram na minha formação e
sempre estiveram prontos a ajudar no que fosse necessário: Anne Marie Könnig, , Beatriz Susana
iv
Ovruski de Ceballos, Carlos de Oliveira Galvão, Eduardo Enéas de Figueiredo, Janiro Costa
Rêgo, Márcia Maria Rios Ribeiro, Rosires Catão Curi, Hans Dieter Max Schuster, Vajapeyam S.
Srinivasan e Wilson Fadlo Curi pelos conhecimentos adquiridos, dedicação e total
disponibilidade em todos os momentos durante o curso.
Aos funcionários da AERH, Aurezinha, Ismael, Haroldo, Lindimar, Raul, Ronaldo,
Valdomiro e Vera pela sempre cordial atenção e ajuda. Em especial a Aurezinha pessoa que
dividiu meus muitos momentos, durante a longa jornada no laboratório de recursos hídricos e
sempre teve paciência e um ombro amigo. E a secretária do curso de pós-graduação de
Engenharia Civil e Ambiental, Josete, que buscou sempre ajudar em todos os momentos.
Aos colegas de mestrado e integrantes do Projeto em qual era inserida, Hugo de Alcântara
Guimarães e Laércio Leal dos Santos pelos trabalhos em parcerias realizados. E aos alunos de
iniciação científica, Itamara Mary L. de M. Taveira e Philipe Jarryer de Miranda pela ajuda e
disponibilidade durante a pesquisa.
Ao amigo Ricardo de Aragão pelas sugestões que ajudaram a compor este trabalho. E aos
amigos Richarde Marques da Silva e Leonardo Pereira e Silva pelo apoio e amizade no
desenvolvimento deste trabalho.
A todos meus colegas de turma de mestrado pelos momentos de aprendizado que tivemos
juntos e em especial a Francisco Fonseca, Maria Isabel C. da Mota e Roberta Lima, amigos que
guardarei para sempre no meu coração, que me ajudaram a superar os momentos difíceis dentro
destes dois anos, os quais compartilhei alegrias e tristezas.
Aos avaliadores, Vajapeyam S. Srinivasan, Celso A. G. Santos, Eduardo Eneas de
Figueiredo e Ricardo de Aragão pelas contribuições para a melhoria deste trabalho.
Ao CNPq pela concessão da bolsa de mestrado, dando o apoio financeiro, o qual
possibilitou a conclusão desta dissertação.
Por fim, agradeço a todos aqueles, que de alguma forma, contribuíram para a conclusão
desta pesquisa.
v
RESUMO
Pesquisas com modelos hidrossedimentológicos de simulação em bacias experimentais
são muito importantes, devido ao fato que os seus resultados podem ser estendidos para regiões
hidrologicamente semelhantes. Portanto a escolha de um modelo de simulação mais apropriado
para uma região se torna fundamental. Dessa forma, uma análise do comportamento da geração
do escoamento e erosão do solo, em diferentes modelos de base física, trará subsídios valiosos
para sua aplicação. Nesta pesquisa, foram escolhidos três modelos hidrossedimentológicos:
WESP (Watershed Erosion Simulation Program), KINEROS2 (Kinematic Runoff Erosion
Model) e WEPP (Water Erosion Prediction Project). Os modelos foram aplicados em parcelas e
microbacias da Bacia Experimental de São João do Cariri e Bacia Experimental de Sumé. O
trabalho foi desenvolvido em três partes: parametrização dos modelos, comparações entre os
modelos e a verificação do efeito de escala. Os resultados mostraram que os modelos KINEROS2
e WESP são bastante confiáveis com resultados robustos. O modelo WEPP representou bem o
escoamento e apenas razoavelmente bem a produção de sedimentos nas parcelas, porém nas
microbacias enquanto simulou razoavelmente bem o escoamento, a simulação da produção de
sedimento apresentou grandes discrepâncias. Ambos os modelos KINEROS2 e WESP
apresentaram parâmetros estáveis e representativos para a região conforme as simulações em
duas bacias bastante distantes entre si, porém na mesma região. Foi constatado que o efeito de
escala não era detectável com clareza nas unidades da modelagem.
Palavras chave: escoamento, produção de sedimentos e modelos hidrológicos.
vi
ABSTRACT
Investigations hydro-sedimentological models in experimental models in experimental
basins are of great importance, as the results may be extended to other basins that are
hydrologically similar. However, the chance of an appropriate model for the basin and the region
as very important. In this, study three hydro-sedimentological models- WESP (Watershed
Erosion Simulation Program), KINEROS2 (Kinematic Runoff Erosion Model) e WEPP (Water
Erosion Prediction Project) were chosen for comparative evaluation. The models were applied to
the erosion plots and micro-basins of the experimental basins of São João de Cariri and Sumé.
The study involving three steps, namely, parameterization, model comparison and scale effects
were caned and with the models and the results show that KINEROS2 and WESP are not only
result but turning similar results. WEPP was efficient in simulating the runoff fairly well, but was
pas on simulating the erosion values particularly in microbasin SJC. The models KINEROS2 and
WESP swarmed that the parameters were refinally stable and could be applied to neighboring
basing with on the same hydrologically, homogeneous region.
Key-words: drainage, sediment at the quotas, hydrologics model.
vii
LISTAS DE TABELAS DOS CAPÍTULOS
Tabela 4.1. Características das parcelas utilizadas de 100 m
2
.___________________________44
Tabela 4.2. Características das microbacias utilizadas (Cadier et al., 1983).________________45
Tabela 4.3. Dados selecionados da parcela 1 da BES._________________________________47
Tabela 4.4. Dados selecionados da parcela 4 da BES._________________________________48
Tabela 4.5. Dados de eventos selecionados da microbacia 3 da BES._____________________49
Tabela 4.6. Dados de eventos selecionados da microbacia 4 da BES._____________________50
Tabela 4.7. Características das parcelas de 100 m
2
.___________________________________53
Tabela 4.8. Características das microbacias estudadas da BESJC.________________________53
Tabela 4.9. Dados dos eventos utilizados das parcelas da BESJC.________________________54
Tabela 4.9. Continuação dos dados dos eventos utilizados das parcelas da BESJC.__________55
Tabela 4.9. Continuação dos dados dos eventos utilizados das parcelas da BESJC.__________56
Tabela 4.9. Continuação dos dados dos eventos utilizados das parcelas da BESJC.__________57
Tabela 4.9. Continuação dos dados dos eventos utilizados das parcelas da BESJC.__________58
Tabela 4.10. Dados dos eventos utilizados da microbacia 1 da BESJC.____________________58
Tabela 4.10. Continuação dos dados dos eventos utilizados da microbacia 1 da BESJC.______59
Tabela 4.10. Continuação dos dados dos eventos utilizados da microbacia 1 da BESJC.______60
Tabela 4.10. Continuação dos dados dos eventos utilizados da microbacia 1 da BESJC.______61
Tabela 4.10. Continuação dos dados dos eventos utilizados da microbacia 1 da BESJC.______62
Tabela 4.11. Dados dos eventos utilizados das microbacias 2 e 3 da BESJC._______________62
Tabela 4.11. Continuação dos dados dos eventos utilizados das microbacias 2 e 3 da
BESJC.______________________________________________________________________63
Tabela 4.11. Continuação dos dados dos eventos utilizados das microbacias 2 e 3 da
BESJC.______________________________________________________________________64
Tabela 4.11. Continuação dos dados dos eventos utilizados das microbacias 2 e 3 da
BESJC.______________________________________________________________________65
Tabela 4.12. Valores das declividades para as parcelas de São João do Cariri.______________66
viii
Tabela 5.1. Parâmetros do KINEROS2 Si e cf – Calibrados na parcela 1 a BESJC.__________74
Tabela 5.2. Parâmetros do WESP Ns e Kr - Calibrados Parcela 1 a BESJC.________________76
Tabela 5.3. Parâmetros do WEPP Si, Ki e Kr - Calibrados parcela 1 a BESJC.______________78
Tabela 5.4. Parâmetros do KINEROS 2 Si e cf – Calibrados na microbacia 1 a BESJC._______82
Tabela 5.5. Teste de consistência com os novos eventos da microbacia 1 do KINEROS2._____86
Tabela 5.6. Parâmetros do WESP Ns e Kr – Calibrados na microbacia 1 a BESJC.__________ 87
Tabela 5.7. Teste de consistência com os novos eventos da microbacia 1 do WESP._________90
Tabela 5.8. Parâmetros calibrados do WEPP Si, Ki e Ke – Microbacia 1 a BESJC.___________91
Tabela 5.8. Continuação dos parâmetros calibrados do WEPP Si, Ki e Ke – Microbacia 1 de
SJC.________________________________________________________________________92
Tabela 5.8 Continuação dos parâmetros calibrados do WEPP Si, Ki e Ke – Microbacia 1 de
SJC.________________________________________________________________________93
Tabela 5.9. Comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 1 de SJC com a
calculada com o KINEROS2 com os parâmetros da microbacia 3 de Sumé.________________97
Tabela 5.10. Comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 3 de SJC com a
calculada com o KINEROS2 com os parâmetros da microbacia 3 de Sumé.________________98
Tabela 5.10. Continuação da comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 3
de SJC com a calculada com o KINEROS2 com os parâmetros da microbacia 3 de
Sumé._______________________________________________________________________99
Tabela 5.11. Comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 3 de Sumé com a
calculada com o KINEROS2 com os parâmetros da microbacia 3 de
SJC._______________________________________________________________________100
Tabela 5.11. Continuação da comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 3
de Sumé com a calculada com o KINEROS2 com os parâmetros da microbacia 3 de
SJC._______________________________________________________________________101
Tabela 5.11. Continuação da comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 3
de Sumé com a calculada com o KINEROS2 com os parâmetros da microbacia 3 de
SJC._______________________________________________________________________102
ix
Tabela 5.12. Comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 4 de Sumé com a
calculada com o KINEROS2 com os parâmetros da microbacia 3 de SJC.________________103
Tabela 5.12. Continuação da comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 4
de Sumé com a calculada com o KINEROS2 com os parâmetros da microbacia 3 de
SJC._______________________________________________________________________104
Tabela 5.12. Continuação da comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 4
de Sumé com a calculada com o KINEROS2 com os parâmetros da microbacia 3 de
SJC._______________________________________________________________________105
Tabela 5.13. Comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 1 de SJC com a
calculada com o WESP com os parâmetros microbacia 3 de Sumé.______________________107
Tabela 5.13. Continuação da comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 1
de SJC com a calculada com o WESP com os parâmetros microbacia 3 de
Sumé.______________________________________________________________________108
Tabela 5.14. Comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 3 de SJC com a
calculada com o WESP com os parâmetros microbacia 3 de Sumé.______________________109
Tabela 5.14. Continuação da comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 3
de SJC com a calculada com o WESP com os parâmetros microbacia 3 de
Sumé.______________________________________________________________________111
Tabela 5.15 Comparação da produção de sedimentos observada na parcela 1 de Sumé com a
calculada com o WESP com os parâmetros médios das parcelas de SJC._________________112
Tabela 5.15 Continuação da comparação da produção de sedimentos observada na parcela 1 de
Sumé com a calculada com o WESP com os parâmetros médios das parcelas de
SJC._______________________________________________________________________113
Tabela 5.15. Continuação da comparação da produção de sedimentos observada na parcela 1 de
Sumé com a calculada com o WESP com os parâmetros médios das parcelas de
SJC._______________________________________________________________________113
Tabela 5.16. Comparação da produção de sedimentos observada na parcela 6 de Sumé com a
calculada com o WESP com os parâmetros médios das parcelas de SJC._________________113
x
Tabela 5.16. Continuação da comparação da produção de sedimentos observada na parcela 4 de
Sumé com a calculada com o WESP com os parâmetros médios das parcelas de
SJC._______________________________________________________________________114
Tabela 5.16 Continuação da comparação da produção de sedimentos observada na parcela 6 de
Sumé com a calculada com o WESP com os parâmetros médios das parcelas de
SJC._______________________________________________________________________115
Tabela 5.17. Comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 3 de Sumé com a
calculada com o WESP com os parâmetros microbacia 3 de SJC._______________________116
Tabela 5.17. Continuação da comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 3
de Sumé com a calculada com o WESP com os parâmetros microbacia 3 de
SJC._______________________________________________________________________117
Tabela 5.17. Continuação da comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 3
de Sumé com a calculada com o WESP com os parâmetros microbacia 3 de
SJC._______________________________________________________________________118
Tabela 5.18. Comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 4 de Sumé com a
calculada com o WESP com os parâmetros microbacia 3 de SJC._______________________118
Tabela 5.18. Continuação da comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 4
de Sumé com a calculada com o WESP com os parâmetros microbacia 3 de
SJC._______________________________________________________________________119
Tabela 5.18. Continuação da comparação da produção de sedimentos observada na microbacia 4
de Sumé com a calculada com o WESP com os parâmetros microbacia 3 de
SJC._______________________________________________________________________120
Tabela 5.19. Parâmetros médios da calibração com o modelo KINEROS2._______________120
Tabela 5.20. Parâmetros médios da calibração com o modelo WESP.____________________120
xi
LISTA DE TABELAS DO ANEXO 1
Tabela 1. Parâmetros do KINEROS2 Si e cf – Calibrados para a Parcela 2 de SJC_________144
Tabela 2. Parâmetros do KINEROS2 Si e cf – Calibrados para a Microbacia 2 de SJC.______145
Tabela 3. Parâmetros doKINEROS2 Si e cf – Calibrados para a Microbacia 3 de SJC._______146
LISTA DE TABELAS DO ANEXO 2
Tabela 1. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com KINEROS2-
Parcela 1 de SJC._____________________________________________________________147
Tabela 1. Continuação da comparação da produção de sedimento observada com a calculada com
KINEROS2- Parcela 1 de SJC.__________________________________________________148
Tabela 2. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com KINEROS2-
Parcela 2 de SJC._____________________________________________________________148
Tabela 2. Continuação da comparação da produção de sedimento observada com a calculada com
KINEROS2- Parcela 2 de SJC.__________________________________________________149
Tabela 3. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com KINEROS2 -
Microbacia 1 de SJC.__________________________________________________________149
Tabela 3. Continuação da comparação da produção de sedimento observada com a calculada com
KINEROS2- Microbacia 1 de SJC._______________________________________________150
Tabela 4. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com KINEROS2-
Microbacia 2 de SJC.__________________________________________________________151
Tabela 5. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com KINEROS2-
Microbacia 3 de SJC.__________________________________________________________152
xii
LISTA DE TABELAS DO ANEXO 3
Tabela 1. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com parâmetros do
KINEROS2 calibrados para da microbacia 1 com os dados da microbacia
2._________________________________________________________________________153
Tabela 2. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com parâmetros do
KINEROS2 calibrados para da microbacia 2 com os dados da microbacia
1._________________________________________________________________________154
LISTA DE TABELAS DO ANEXO 4
Tabela 1. Parâmetros do WESP Ns e Kr – Calibrados na Parcela 2 de SJC._______________155
Tabela 2. Parâmetros do WESP Ns e Kr - Calibrados na Microbacia 2 de SJC._____________156
Tabela 3. Parâmetros do WESP Ns e Kr - calibrados na Microbacia 3 de SJC._____________157
LISTA DE TABELAS DO ANEXO 5
Tabela 1. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com WESP -
Parcela 1 de SJC._____________________________________________________________158
Tabela 1. Continuação da comparação da produção de sedimento observada com a calculada com
WESP - Parcela 1 de SJC.______________________________________________________159
Tabela 2. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com WESP -
Parcela 2 de SJC._____________________________________________________________159
Tabela 2. Continuação da produção de sedimento observada com a calculada com WESP -
Parcela 2 de SJC._____________________________________________________________160
Tabela 3. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com WESP -
Microbacia 1 de SJC.__________________________________________________________161
xiii
Tabela 4. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com WESP -
Microbacia 2 de SJC.__________________________________________________________162
Tabela 5. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com WESP -
Microbacia 3 de SJC.__________________________________________________________163
LISTA DE TABELAS DO ANEXO 6
Tabela 1. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada dos parâmetros do
WESP calibrados para a microbacia 1 com os dados da microbacia 2.___________________164
Tabela 1. Continuação da comparação da produção de sedimento observada com a calculada dos
parâmetros do WESP da microbacia 1 com os dados da microbacia
2._________________________________________________________________________165
Tabela 2. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada dos parâmetros do
WESP da microbacia 2 com os dados da microbacia 1._______________________________165
Tabela 2. Continuação da comparação da produção de sedimento observada com a calculada dos
parâmetros do WESP da microbacia 2 com os dados da microbacia
1._________________________________________________________________________166
LISTA DE TABELAS DO ANEXO 7
Tabela 1. Parâmetros do WEPP Si, Ke e Kr- Calibrados para a Parcela 2 de SJC.___________167
Tabela 2. Parâmetros do WEPP Si, Ke e Kr- Calibrados para a Microbacia 2 de SJC._______168
Tabela 2. Continuação dos parâmetros do WEPP Si, Ke e Kr- Calibrados para a Microbacia 2 de
SJC________________________________________________________________________169
Tabela 3. Parâmetros do WEPP Si, Ke e Kr- Calibrados para a Microbacia 3 de SJC._______169
Tabela 3. Continuação dos parâmetros do WEPP Si, Ke e Kr- Calibrados para a Microbacia 3 de
SJC._______________________________________________________________________170
xiv
LISTA DE TABELAS DO ANEXO 8
Tabela 1. Características geométricas e seqüência de cálculo dos elementos da microbacia 1 da
Bacia Experimental de São João do Cariri._________________________________________171
Tabela 2. Características geométricas e seqüência de cálculo dos elementos da microbacia 2 da
Bacia Experimental de São João do Cariri._________________________________________172
Tabela 3. Características geométricas e seqüência de cálculo dos elementos da microbacia 3 da
Bacia Experimental de São João do Cariri._________________________________________172
Tabela 3. Continuação das características geométricas e seqüência de cálculo dos elementos da
microbacia 3 da Bacia Experimental de São João do Cariri.____________________________173
LISTA DE TABELAS DO ANEXO 9
Tabela 1. Características geométricas e seqüência de cálculo dos elementos da microbacia
3._________________________________________________________________________174
Tabela 2. Características geométricas e seqüência de cálculo dos elementos da microbacia
4._________________________________________________________________________175
xv
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1. Variação do parâmetro CN com a escala da bacia hidrográfica (Simanton et al.,
1996)._______________________________________________________________________13
Figura 2.2. Variação do coeficiente de rugosidade de Manning com a área da bacia hidrográfica
(Figueiredo, 1998a).___________________________________________________________14
Figura 2.3. Produção de sedimentos versus área da bacia hidrográfica (Figueiredo,
1998a).______________________________________________________________________14
Figura 2.4. Taxa de entrega de sedimentos versus área da bacia hidrográfica para várias partes do
mundo (Walling, 1983)._________________________________________________________15
Figura 2.5. Valores da produção de sedimentos em suspensão em função da área da bacia para
várias partes do mundo (Walling, 1983).___________________________________________16
Figura 4.1. Localização das bacias experimentais de Sumé e de São João do Cariri.__________41
Figura 4.2. Área hidrologicamente semelhante à Bacia Representativa de Sumé (Cadier e Freitas,
1982)._______________________________________________________________________42
Figura 4.3. Parcela de Erosão e Tanques Coletores.___________________________________44
Figura 4.4. Fossa de sedimentos das microbacias.____________________________________45
Figura 5.1. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada no KINEROS2-
Parcela 1 de BESJC.___________________________________________________________75
Figura 5.2. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada no KINEROS2-
Parcela 2 de BESJC.___________________________________________________________75
Figura 5.3. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada no WESP-
Parcela 1 de SJC.______________________________________________________________77
Figura 5.4. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada no WESP -
Parcela 2 de SJC.______________________________________________________________77
Figura 5.5. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada no WEPP -
Parcela 1 de SJC.______________________________________________________________79
xvi
Figura 5.6. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada no WEPP -
Parcela 2 de SJC.______________________________________________________________79
Figura 5.7 Definição dos planos e canais para a Microbacia 1 de SJC.____________________80
Figura 5.8 Definição dos planos e canais para a Microbacia 2 de SJC.____________________81
Figura 5.9 Definição dos planos e canais para a Microbacia 3 de SJC.____________________81
Figura 5.10. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada com o
KINEROS2 - Microbacia 1 de SJC._______________________________________________83
Figura 5.11. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada com o
KINEROS2 - Microbacia 2 de SJC.______________________ _________________________83
Figura 5.12. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada com o
KINEROS2 - Microbacia 3 de SJC._______________________________________________84
Figura 5.13. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada com o
KINEROS2 para a microbacia 1 com os parâmetros da microbacia 2 de SJC.______________85
Figura 5.14. Comparação cruzada da produção de sedimentos observada com a calculada com o
KINEROS2 para a microbacia 2 com os parâmetros da microbacia 1 de SJC._______________85
Figura 5.15. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada com o WESP -
Microbacia 1de SJC.___________________________________________________________88
Figura 5.16. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada com o WESP -
Microbacia 2 de SJC.___________________________________________________________88
Figura 5.17. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada com o WESP -
Microbacia 3 de SJC.___________________________________________________________89
Figura 5.18. Comparação cruzada da produção de sedimentos observada com a calculada com o
WESP para a microbacia 1 com os dados da microbacia 2._____________________________89
Figura 5.19. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada com o WESP
para a microbacia 2 com os dados da microbacia 1.___________________________________90
Figura 5.20 Definição dos planos e canais para a microbacia 3 de Sumé. __________________93
Figura 5.21 Definição dos planos e canais para a microbacia 3 de Sumé.__________________94
Figura 5.22 Definição dos planos e canais para a microbacia 4 de Sumé.__________________94
Figura 5.23 Definição dos planos e canais para a microbacia 4 de Sumé.__________________95
xvii
Figura 5.24. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada com o
KINEROS2 para a microbacia 1 da SJC com os parâmetros da microbacia 3 de Sumé._______96
Figura 5.25. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada com o
KINEROS2 para a microbacia 3 de SJC com os parâmetros da microbacia 3 de Sumé._______96
Figura 5.26. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada com o
KINEROS2 para a microbacia 3 de Sumé com os parâmetros da microbacia 3 de SJC._______97
Figura 5.27. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada com o
KINEROS2 para a microbacia 4 de Sumé com os parâmetros da microbacia 3 de SJC._______98
Figura 5.28. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada com o WESP
para a microbacia 1 de SJC com os parâmetros da microbacia 3 de Sumé._________________98
Figura 5.29. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada com o WESP
para a microbacia 3 de SJC com os parâmetros da microbacia 3 de Sumé.________________101
Figura 5.30. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada com o WESP
para a parcela 1 de Sumé com os parâmetros médios das parcelas de SJC.________________102
Figura 5.31. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada com o WESP
para a parcela 4 de Sumé com os parâmetros médios das parcelas de SJC.________________108
Figura 5.32. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada com o WESP
para a microbacia 3 de sumé com os parâmetros da microbacia 3 de SJC.________________117
Figura 5.33. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada com o WESP
para a microbacia 4 de Sumé com os parâmetros da microbacia 3 de SJC.________________118
xviii
LISTA DE SÍMBOLOS
A Perda do solo por unidade de área
A Perda média de solo
A Área de seção transversal do fluxo
a Coeficiente na relação entre vazão e profundidade do fluxo ou entre vazão e área da
secção transversal do canal
a Fator de erodibilidade do solo nos canais
B Combinado dos efeitos do potencial efetivo de capilaridade, profundidade do fluxo e
armazenamento de água do solo
C Fator de erodibilidade do solo
C Fator cobertura ou controle
C Fator de uso e manejo do solo
C
D
Coeficiente de arrasto
C
r
fator que considera a cobertura existente no plano
C
u
Indicador do ponto de empoçamento
c
f
Coeficiente na equação de erosão devido ao impacto das gotas de chuva
c
g
Coeficiente da taxa de transferência na erosão/deposição hidráulica
ch Coeficiente de amortecimento devido à lâmina d’água na equação de erosão por
impacto das gotas de chuva
C
m
Concentração de equilíbrio na capacidade de transporte de sedimentos
c
o
Coeficiente relacionado à coesão do solo
C
S
Concentração de sedimentos
C
s
Concentração de sedimentos no fluxo
Cv
Coeficiente de variação da condutividade hidráulica efetiva do solo
d Tamanho característico dos sedimentos
d
i
Diâmetro efetivo da gota
xix
D
i
Taxa de erosão de sedimentos nas áreas planas
D
r
Taxa de erosão de sedimentos nos canais
D
50
Diâmetro volumétrico médio de gotas
d
50
Diâmetro médio dos sedimentos
e Erosão calculada
e
h
Erosão devido ao arrasto pelo fluxo superficial
e
o
Erosão observada
e
s
Erosão devido ao impacto das gotas de chuva
Ec Produção de sedimento calculada
Eo Produção de sedimento observada
EC Energia Cinética
E
c
Erosão calculada
E
c/a
Energia cinética por unidade de área
E
c/v
Energia cinética por unidade de volume
e Erosão calculada
e
h
Erosão devido ao arrasto pelo fluxo superficial
e
o
Erosão observada
e
s
Erosão devido ao impacto das gotas de chuva
F Profundidade acumulada de infiltração
f
c
Taxa de infiltração
f
i
Índice médio de infiltração
f
c
Taxa de infiltração
g Aceleração da gravidade
G Valor efetivo do potencial de capilaridade
G Carga de Sedimento
G
e
Parâmetro que considera o efeito da cobertura do solo para erosão
H Profundidade do fluxo
xx
h Volume de água armazenado por unidade de área
I Infiltração acumulada
I Intensidade média de precipitação dos bocais
i Intensidade de precipitação
i Intervalo corrente de tempo
I
p
Intensidade de precipitação
i-1 Intervalo prévio de tempo
K Condutividade hidráulica do solo
Ki Parâmetro de erodibilidade do solo pelo impacto das gotas de chuva
Kr Parâmetro de erodibilidade do solo pelo fluxo superficial
Kr Parâmetro que caracteriza a erodibilidade do solo nos canais
K
s
Condutividade hidráulica saturada efetiva
L Comprimento do plano
L Lâmina média de água aplicada pelos bocais
Lc Lâmina calculada
Lo Lâmina observada
m Expoente na relação entre vazão e profundidade do fluxo ou entre vazão e área da
secção transversal do canal
n Coeficiente de rugosidade de Manning
N
s
Parâmetro de sucção/umidade do solo
n Número de intervalos de diâmetro de gota
N
i
Número de gotas ou fração de chuva no intervalo de diâmetro de gotas d
i
e
caracterizada por um diâmetro efetivo d
i
P Fator efetivo de profundidade
φ Porosidade
q Fluxo de entrada lateral por unidade de comprimento do canal ou excesso de
precipitação nos planos
xxi
q Descarga por unidade de largura
q Vazão no canal
Q Descarga por unidade de largura
Q Vazão
Q Fluxo lateral por unidade de comprimento do canal
Q
p
Vazão de Pico
q
p
Taxa de escoamento de pico em
q
s
Entrada lateral de sedimentos no canal
R Raio hidráulico
r Taxa de entrada de água na superfície do solo durante a redistribuição de água
r
e
Excesso de precipitação
R Altura de chuva acumulada
R Fator de Cobertura do Solo
R Fator de erosividade da chuva
R
n
Número de Reynolds da partícula
r
b
Taxa de chuva média
r
e
Excesso de precipitação
S Declividade
Sat Saturação
S
f
Declividade da linha de energia
Si Saturação inicial relativa do solo
S
o
Declividade do plano ou do fundo do canal
S
S
Densidade relativa do sedimento
T
c
Capacidade de transporte de sedimentos pelo escoamento
t Tempo de precipitação
t Tempo
t
p
Tempo de empoçamento
xxii
T
W
Largura de topo do fluxo
u Velocidade média do fluxo
V Volume de escoamento
V Volume de escoamento de superfície
v Velocidade média de impacto da gota de chuva
V
f
Velocidade de queda
v
i
Velocidade de impacto da gota de chuva
V
i
Excesso de chuva acumulado
v
s
Velocidade de queda das partículas
W Largura do plano
x Distância na direção do fluxo
x Comprimento da encosta
y profundidade do fluxo
Y Produção de Sedimento
Z Profundidade da frente de molhamento a partir da superfície
α Coeficiente da equação de Smith e Parlange
α Tipo do solo
β Fator de forma
δ Coeficiente para a tensão de cisalhamento crítico
∆θ Armazenamento de água no solo
∆θ
ιο
Diferença de umidade do solo acima e abaixo da frente de molhamento
∆
S
Umidade de saturação do solo
γ
s
Peso especifico da água
γ
s
Peso especifico dos sedimentos
λ Índice de distribuição dos tamanhos dos poros
η
e
Porosidade efetiva
xxiii
τ Tensão de cisalhamento média
ν Viscosidade cinemática da água
Ω Potência unitária do fluxo
δ Coeficiente para cálculo da tensão de cisalhamento crítica
φ
Porosidade efetiva
ψ Potencial mátrico do solo
ψ Potencial capilar médio
τ
Tensão cisalhante atuando nas partículas de solo em decorrência do escoamento
τ
c
Tensão de cisalhamento crítica
τ
c
Tensão de cisalhamento crítica média
ε
c
Coeficiente de deposição nos canais
ε
p
Coeficiente de deposição nos planos
θ Umidade do solo no período de redistribuição de água
θ
d
Déficit de umidade do solo na mistura do solo
θ
ι
Umidade do solo abaixo da frente de molhamento
θ
ο
Umidade do solo acima da frente de molhamento
θ
r
Umidade residual do solo
θ
s
Umidade do solo na saturação
θ
v
Conteúdo volumétrico inicial da água por unidade de área
θ
i
Umidade inicial do solo
ρ
w
Massa específica da água
xxiv
ÍNDICE
EPÍGRAFE_________________________________________________________i
DEDICATÓRIA_______________________________________________________________ ii
AGRADECIMENTOS______________________________________________ iii
RESUMO_________________________________________________________ v
LISTAS DE TABELAS DOS CAPÍTULOS_________________________________________vi
LISTA DE TABELAS DO ANEXO 1_____________________________________________ vii
LISTA DE TABELAS DO ANEXO 2______________________________________________xi
LISTA DE TABELAS DO ANEXO 3_____________________________________________ xii
LISTA DE TABELAS DO ANEXO 4_____________________________________________ xii
LISTA DE TABELAS DO ANEXO 5_____________________________________________ xii
LISTA DE TABELAS DO ANEXO 6____________________________________________xiii
LISTA DE TABELAS DO ANEXO 7____________________________________________xiii
LISTA DE TABELAS DO ANEXO 8_____________________________________________xiv
LISTA DE TABELAS DO ANEXO 9_____________________________________________xiv
LISTA DE FIGURAS_________________________________________________________ xv
LISTA DE SÍMBOLOS________________________________________________________ xix
1.0. UMA BREVE INTRODUÇÃO________________________________________________1
2.0. CONSIDERAÇÕES GERAIS_________________________________________________4
2.1. Modelagem hidrológica_______________________________________________5
2.1.1. Classificação dos Modelos hidrológicos____________________________ 6
2.2. Um breve histórico dos modelos________________________________________7
2.3. Modelos de base física distribuídos _____________________________________9
2.5. Os modelos hidrológicos utilizados neste trabalho________________________10
xxv
2.6. Estudo do efeito de escala_____________________________________________11
2.7. Considerações finais________________________________________________ 16
3.0. OS MODELOS APLICADOS________________________________________________ 17
3.1.O Modelo KINEROS2________________________________________________17
3.1.1 Uma descrição geral sobre o KINEROS2___________________________17
3.1.2. Componente de Infiltração______________________________________18
3.1.3. Fluxo nos Planos____________________________________________19
3.14. Condições de Fronteira________________________________________ 20
3.1.4. Recessão e Microtopografia____________________________________21
3.1.5. Fluxo nos Canais____________________________________________21
3.1.6. Modelagem da Erosão nos Planos e Canais________________________21
3.2. Parâmetros de Entrada do Modelo KINEROS2__________________________22
3.2.1 Parâmetros Globais__________________________________________24
3.2.2 Parâmetros dos Planos_______________________________________ 24
3.2.3 Parâmetros dos Canais_______________________________________ 25
3.3. Uma breve conclusão sobre o KINEROS2______________________________26
3.4. O modelo WESP___________________________________________________26
3.4.1 Uma descrição geral do WESP_________________________________26
3.4.2. Componente de Infiltração____________________________________ 26
xxvi
3.4.3 Escoamento Superficial_______________________________________ 28
3.4.3.1. Escoamento nos Planos e nos Canais______________________28
3.4.4 Componente Erosão-Deposição_________________________________29
3.4.4.1 Erosão nos planos _____________________________________ 29
3.4.4.2 Erosão nos Canais____________________________________ 30
3.5. Parâmetros de Entrada do Modelo WESP_______________________________31
3.5.1. Utilitário para cálculo do intervalo de tempo de simulação___________33
3.6. Seqüência Computacional____________________________________________ 33
3.7 Uma breve conclusão sobre o WESP___________________________________ 33
3.8. O Modelo WEPP____________________________________________________34
3.8.1 Uma descrição geral do WESP__________________________________ 34
3.8.2. Cálculo de Infiltração no modelo________________________________ 35
3.8.3. Escoamento sobre os Planos e canais_____________________________ 35
3.8.4. Erosão nos Planos e Canais_____________________________________ 35
3.9. Parâmetros de Entrada do Modelo WEPP______________________________ 38
3.9.1. Parâmetros Globais___________________________________________ 38
3.9.2 Parâmetros dos Planos_________________________________________ 38
3.9.3. Parâmetros dos Canais________________________________________ 39
3.10. Uma breve conclusão sobre o WEPP_________________________________ 39
4.0. ÁREAS UTILIZADAS ____________________________________________________ 41
4.1. Bacia Experimental de Sumé (BES)___________________________________ 41
4.2. A bacia experimental de Sumé _______________________________________ 43
4.2.1. Parcelas de Erosão___________________________________________ 43
4.2.2. Microbacias_________________________________________________ 45
xxvii
4.2.3. Dados Coletados____________________________________________ 46
4.3. A Bacia Experimental de São João do Cariri (BESJC)___________________ 52
4.3.1. Parcelas de Erosão___________________________________________ 52
4.3.2. Microbacias_________________________________________________ 53
4.3.3. Dados coletados______________________________________________53
4.4. Metodologia do estudo_______________________________________________ 65
4.4.1 Parametrização dos modelos_____________________________________65
4.4.1.1. Calibração dos parâmetros físicos da bacia__________________68
4.4.1.2 Validação do modelo parametrizado_______________________ 70
4.4.1.3 Simulação dos eventos mais recentes da microbacia 1_________ 71
4.4.1.4 Validação cruzada_____________________________________ 71
4.4.2. Comparações entre os modelos__________________________________ 71
4.4.3. Efeito de escala______________________________________________71
5.0. APLICAÇÃO DOS MODELOS______________________________________________73
5.1. As Parcelas de erosão_______________________________________________ 73
5.1.1 Modelo KINEROS2___________________________________________73
5.1.1.1. Calibração do KINEROS2 nas parcelas____________________73
5.1.1.2. Validação do KINEROS2 nas parcelas_____________________74
5.1.2 Modelo WESP________________________________________________75
5.1.2.1. Calibração do WESP nas parcelas________________________75
5.1.2.2. Validação do WESP nas parcelas_________________________ 77
5.1.3 Modelo WEPP________________________________________________78
5.1.3.1. Calibração do WEPP nas parcelas________________________78
5.1.3.2. Validação do WEPP nas parcelas_________________________ 79
5.2. Modelagem do Escoamento Superficial e Erosão do Solo nas
Microbacias._________________________________________________________________80
5.2.1 Discretização das microbacias da BESJC___________________________80
xxviii
5.2.2. Modelo KINEROS2___________________________________________81
5.2.2.1. Calibração do KINEROS2 nas microbacias da BESJC________81
5.2.2.2. Validação do KINEROS2 nas microbacias da BESJC_________82
5.2.2.3. Validação cruzada dos parâmetros do KINEROS2 nas microbacias
da BESJC______________________________________________________83
5.2.2.3. Teste de consistência dos parâmetros do KINEROS2 na microbacia
1 da BESJC_____________________________________________________85
5.2.3. Modelo WESP______________________________________________ 86
5.2.3.1. Calibração do WESP nas microbacias da BESJC_____________86
5.2.3.2. Validação do WESP nas microbacias da BESJC_____________87
2.2.3.3. Validação cruzada dos parâmetros do KINEROS2 nas microbacias
da BESJC______________________________________________________89
5.2.3.4. Teste de consistência dos parâmetros do WESP na
microbacia 1 de BESJC___________________________________________90
5.2.4. Modelo WEPP______________________________________________91
5.2.4.1. Calibração do WEPP nas microbacias da BESJC_____________91
5.3. Testes de Aplicação _________________________________________________ 93
5.3.1. Discretização das microbacias da BES____________________________93
5.3.2. Modelo KINEROS2 _________________________________________95
5.3.2.1. Validação do KINEROS2 numa bacia alheia________________95
5.3.2.1.1. Aplicação na BESJC___________________________95
5.3.2.1.2. Aplicação na BES_____________________________99
5.3.3. Modelo WESP_____________________________________________ 105
5.3.3.1. Validação do WESP numa bacia alheia___________________105
5.3.3.1.1. Aplicação na BESJC__________________________105
5.3.3.1.2. Aplicação na BESJC__________________________110
5.4. Efeito de escala____________________________________________________120
xxix
5.5. Análise e discussão dos resultados_____________________________________121
5.5.1 Análise e discussão dos resultados do modelo KINEROS2____________121
5.5.2 Análise e discussão dos resultados do modelo WESP________________ 123
5.5.3 Análise e discussão dos resultados do modelo WEPP________________ 125
5.5.4 Comparações entre os resultados dos três modelos__________________ 127
5.5.5 Análise e discursões sobre o efeito de escala_______________________ 128
6.0. CONSIDERAÇÕES GERAIS_______________________________________________ 129
6.1. Conclusões_______________________________________________________ 129
6.2. Recomendações___________________________________________________ 131
7.0. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS________________________________________ 132
ANEXO 1 – Valores dos parâmetros do KINEROS2 S
i
e cf para todos os eventos
utilizados para parcelas e microbacias da bacia experimental de SJC________________144
ANEXO 2 – Comparação da produção de sedimento calculada com a observada do
KINEROS2 para todos os eventos utilizados para parcelas e microbacias da bacia
experimental de SJC_________________________________________________________147
ANEXO 3 – Comparação da produção de sedimento calculada com a observada dos
parâmetros cruzados do KINEROS2 para todos os eventos utilizados nas microbacias 1 e 2
da bacia experimental de SJC_________________________________________________153
ANEXO 4 – Valores dos parâmetros do WESP Ns e Kr para todos os eventos
utilizados para parcelas e microbacias da bacia experimental de SJC________________155
ANEXO 5 – Comparação da produção de sedimento calculada com a observada do
WESP para todos os eventos utilizados para parcelas e microbacias da bacia experimental
de SJC_____________________________________________________________________158
ANEXO 6 – Comparação da produção de sedimento calculada com a observada dos
parâmetros cruzados do WESP para todos os eventos utilizados nas microbacias 1 e 2 da
bacia experimental de SJC____________________________________________________164
xxx
ANEXO 7 – Valores dos parâmetros do WEPP Si, Ki e Kr para todos os eventos
utilizados para parcelas e microbacias da bacia experimental de SJC________________167
ANEXO 8 – Características geométricas e seqüência de cálculo dos elementos da
microbacias da bacia experimental de SJC______________________________________ 171
ANEXO 9 – Características geométricas e seqüência de cálculo dos elementos da
microbacias da bacia experimental de Sumé_____________________________________ 174
1
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
1.0. UMA BREVE INTRODUÇÃO
A região semi-árida é marcada por condições da carência de recursos hídricos resultante
de precipitações totais anuais baixas e irregulares. Caracteriza-se essa região por forte insolação,
temperaturas relativamente altas e pelo regime de chuvas marcado pela concentração das
precipitações num curto período do ano, e assim, influenciando diretamente no escoamento
superficial e na produção de sedimentos. Com solos, em geral rasos, as chuvas causam erosão na
camada superficial do solo e por conseqüência a perda dos nutrientes que pode resultar na
desertificação das áreas afetadas.
A desertificação tem se tornado uma questão de suma importância para ambientalista em
todo mundo, a qual vem preocupando ambientalistas em todo mundo significa a perda da
capacidade produtiva e a degradação das terras.
Nas últimas décadas, o interesse por estudos de impactos ambientais causados pelas
atividades humanas tem levado um considerável número de pesquisadores a estudar novas
ferramentas, inclusive aquelas que buscam simular as transformações ocorridas através das
mudanças no uso indiscriminado da água e do solo, levando em consideração a questão da
distribuição espacial dentro da bacia em estudo (Santos et at., 2005).
A distribuição espacial dos processos erosivos e de produção de sedimentos é de grande
importância nos estudos das bacias hidrográficas, pois através desses é possível associar relações
entre padrões geomorfológicos de bacias vertentes com a identificação de áreas de mobilização e
deposição de sedimentos (Salviano et al., 1998). Para tal fim, as medições em campo são de
fundamental importância para validar modelos de simulação de erosão e produção de sedimentos
(Bandeira, 1998).
2
O uso de modelos permite que toda a área da bacia seja dividida em unidades regulares ou
irregulares, assumidas como homogêneas, reconhecendo desta forma a distribuição espacial das
características físicas e climáticas.
Existem, na literatura, diversos modelos hidrossedimentológicos e quase sempre estes
modelos fornecem resultados diferentes quando aplicados a uma bacia específica. Portanto, a
escolha de um modelo de simulação mais apropriado para uma região depende, não somente dos
princípios conceituais do modelo, mas também da sua robustez, precisão, consistência e
facilidade de parametrização. De acordo com os conceitos em que foram baseados os modelos
poderão ser ou não robustos, precisos e consistentes. Dessa forma, uma análise do
comportamento da geração do escoamento e erosão do solo, em diferentes modelos de base física
hidrossedimentológicos distribuídos, trará subsídios valiosos para a análise do comportamento do
modelo e seus parâmetros.
As melhores fontes de dados e informações para avaliar o modelo de simulação são as
bacias experimentais em que os dados climatológicos e hidrossedimentológicos são coletados nas
condições controladas e da forma sistemática.
No Estado da Paraíba, na região semi-árida, a primeira bacia experimental instalada foi à
bacia experimental de Sumé, em 1982 (Srinivasan e Galvão, 2003), que se encontra desativada
desde 1997. A Bacia Experimental de São João do Cariri foi instalada dentro da Bacia do riacho
namorados, para dar continuidade aos trabalhos de coleta de dados hidrossedimentológicos,
foram instalados instrumentos de coleta de dados nas dependências da BESJC a partir de 1998.
Desde então, várias pesquisas já foram realizadas nestas bacias, tendo como objetivo principal a
modelagem e análise dos processos físicos de geração do escoamento e produção de sedimentos.
De um modo geral, os modelos distribuídos requerem em primeiro lugar uma divisão da
bacia em componentes homogêneos, seja em quadrículas, planos e canais ou em sub-bacias; e em
segundo determinar os valores dos parâmetros, que pode ser feita através de medições, quando
esses forem mensuráveis ou calibrados. Também é necessário saber como estes parâmetros,
estimados ou calibrados, se comportam com o tamanho da bacia utilizada na modelagem. Para
este fim o conhecimento das heterogeneidades da bacia em estudo é muito importante, pois têm a
influência direta nos valores dos parâmetros e nos processos hidrológicos.
3
O objetivo deste trabalho é apresentar um estudo comparativo entre três modelos
hidrossedimentológicos de base física aplicados à áreas experimentais de diferentes escalas de
produção, utilizando dados de vazão e erosão em duas regiões hidrográficas do semi-árido
paraibano, hidrologicamente semelhantes, a bacia experimental de Sumé (BES) e a bacia
experimental de São João do Cariri (BESJC).
Para essa finalidade, foram escolhidos os modelos hidrossedimentológicos WESP
(Watershed Erosion Simulation Program, Lopes, 1987), KINEROS2 (Kinematic Runoff Erosion
Model, Woolhiser et al., 1990) e WEPP(Water Erosion Prediction Project, Flanagan & Nearing,
1995). Os modelos foram calibrados, validados e testados utilizando os dados de parcelas de
erosão e das microbacias da bacia experimental de Sumé e da bacia experimental de São João do
Cariri.
Em conseqüência da grande quantidade de trabalhos já realizados nas bacias
experimentais em estudo utilizando modelos, surgiu a necessidade de efetuar uma comparação
entre os modelos previamente utilizados com finalidade de identificar o modelo mais adequado
para as áreas em estudo. Fazer uma comparação dos três modelos WESP, KINEROS2 e WEPP,
estudando suas diferenças e particularidades e discutir a aplicabilidade de cada um. Sendo
aplicados a bacia experimental de São João do Cariri, local este que foi apenas iniciado os
trabalhos e possuem ainda muito a ser estudado.
4
CAPÍTULO 2
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.0. CONSIDERAÇÕES GERAIS
A produção de sedimentos compreende os processos de desagregação, transporte e
deposição das partículas sólidas componentes da superfície do solo. A desagregação diz
respeito ao desprendimento de partículas sólidas do meio de que fazem parte, devido
principalmente ao impacto das gotas de chuva, além de outros fatores, tais como: reações
químicas, flutuação de temperatura e ações mecânicas. O material erodido ficará exposto à
ação do vento ou do escoamento superficial, ou mesmo a ação de outras chuvas, disponível
para ser transportado. O impacto das gotas de chuva é, após a ação do homem, o fator que
mais contribui para a erosão. O transporte através da água pode acontecer de várias maneiras,
dependendo do fluxo e das características das partículas. Partículas pesadas são transportadas
por deslizamento, rolamento ou saltos. Partículas muito leves são transportadas em suspensão
no interior do fluxo e constituem a carga de lavagem. A deposição acontece quando a
quantidade de partículas presente no fluxo é maior que a capacidade que o fluxo possui para
transportar a massa sólida. Ela geralmente acontece em deltas de rios e em áreas onde a
velocidade do fluxo é bastante reduzida. Essa concentração de sedimentos em equilíbrio no
fluxo superficial é denominada de capacidade de transporte de sedimentos (Simons e Sentürk,
1992).
Os processos de desagregação, transporte e deposição ocorrem, basicamente, nas áreas
planas. As gotas de chuva ao caírem atingem uma velocidade, cujo valor está associado a uma
energia cinética. Esta energia será dissipada quando as gotas atingirem a superfície do solo.
Dependendo das condições da cobertura superficial (com ou sem vegetação) este impacto
provocará ou não a desagregação das partículas. Essas poderão ser transportadas pelas gotas,
sendo arremessadas após o impacto, a uma curta distância. Isto faz com que algumas vezes o
fluxo possa transportar mais material do que a sua capacidade de transporte (Foster, 1982).
A infiltração é a passagem de água da superfície para o interior do solo. É um processo
que depende, fundamentalmente, da água disponível para infiltrar, da natureza do solo, do
5
estado da superfície e das quantidades de água e ar inicialmente presentes no interior do solo
(Tucci, 1993).
À medida que a água infiltra pela superfície, as camadas superiores do solo vão se
umedecendo de cima pra baixo, alterando gradativamente o perfil de umidade. Enquanto há
entrada de água, o perfil de umidade tende à saturação em toda a profundidade. Normalmente
as precipitações naturais não são capazes de saturar todo perfil, saturando em geral apenas as
camadas próximas à superfície, formando um perfil típico onde a umidade do solo decresce
com a profundidade (Santos, 1994).
Existem várias equações que descrevem a variação da infiltração de água no solo em
relação ao tempo, dentre elas, têm-se as equações de Horton (1933), Phillip (1957, 1969),
Green e Ampt (1911) e Smith e Parlange (1978).
A erosão nos canais acontece devido à força de cisalhamento que o fluxo superficial
exerce nas laterais e no leito do canal. Parte do material que foi erodido nos planos é
transportado juntamente com o fluxo para os canais. Dependendo da quantidade disponível
para transporte e das características do solo que compõe o leito e as laterais do canal, poderá
haver maior ou menor erosão. Conseqüentemente, a erosão irá resultar no aprofundamento e
alargamento do canal (Santos, 1994).
2.1. Modelagem hidrológica
A modelagem hidrológica consiste de representação, através de relações matemáticas,
dos processos do ciclo hidrológico como: chuva, interceptação, evaporação, transpiração,
infiltração e escoamento superficial. Os modelos de erosão representam os processos de
desagregação pelo impacto, erosão pelo cisalhamento, transporte e deposição dos sedimentos.
Segundo Beven (1989), os modelos, após a calibragem, permitem explorar as implicações de
fazer certas hipóteses sobre mudanças no sistema real, e prever as alternativas nas respostas
do sistema que poderiam ocorrer. Para que um modelo seja utilizado adequadamente, se faz
necessário a compreensão de sua estrutura e de suas limitações.
A modelagem hidrológica também permite verificar a consistência das informações
disponíveis, que em muitos casos são curtas, obtidas a partir das observações hidrológicas nas
bacias. Em geral, os modelos hidrológicos tentam gerar o hidrograma do escoamento
superficial a partir dos dados hidro-climatológicos e características físicas da bacia. Os
6
modelos hidrossedimentológicos, porém, tentam gerar além dos hidrograma, o
sedimentograma ou a quantidade de produção de sedimentos produzida na bacia.
A modelagem do escoamento superficial em bacias hidrográficas é baseada na
resolução de equações diferenciais parciais que descrevem o fluxo e a profundidade do nível
de água como funções do tempo e do espaço. Estas equações são conhecidas como equações
de Saint-Venant, as quais são formadas pela equação da continuidade e pela equação de
quantidade de movimento (Chow et al., 1988).
Quando na modelagem do escoamento superficial consideram-se todos os termos da
equação da quantidade de movimento, o modelo é classificado como hidrodinâmico. Quando
os termos que representam as acelerações do fluido são desprezados, o modelo é dito de
difusão. Os modelos são classificados como cinemáticos quando são desprezados os termos
que representam as acelerações do fluido e a pressão, ou seja, assumem que a declividade da
linha de energia é igual à declividade do fundo do canal, sendo assim, as forças devido ao
cisalhamento no fluido e devido ao peso do fluido estão equilibradas (Lopes, 2003).
Atualmente existem diversas fórmulas para a modelagem do processo de erosão do
solo, cada uma tendo sido desenvolvida em condições específicas de fluxo e de características
dos sedimentos. As taxas de erosão calculadas utilizando essas diferentes fórmulas para
prever a produção de sedimentos variam significantemente. Logo, a escolha correta de uma
dessas fórmulas para prever a produção de sedimentos é uma tarefa bastante difícil (Alonso et
al., 1981).
2.1.1. Classificação dos Modelos hidrológicos
Vários modelos hidrológicos têm sido desenvolvidos para representar as interações
entre as entradas como a precipitação da bacia e respostas como o escoamento superficial e
produção de sedimentos.
Classificações e conceituações sobre modelos matemáticos para hidrologia são
exaustivamente discutidas na bibliografia (Claker, 1973; Overton e Meadows, 1976; Haan et
al. 1982, Tucci 1987; Todini, 1988; Magalhães, 1989).
De uma forma geral, os modelos podem ser classificados, como:
(a) Determinístico – são aqueles modelos que produzem respostas idênticas para o
mesmo conjunto de entradas. Mesmo quando uma variável de entrada tiver caráter aleatório,
7
ainda assim o modelo pode ser determinístico, se para cada valor de entrada tiver um único
valor de saída.
(b) Estocástico – são aqueles modelos quando uma ou mais variáveis envolvidas na
modelagem tem um comportamento aleatório, possuindo distribuição de probabilidade.
(c) Empíricos – são ditos empíricos quando sua formulação não possui nenhuma
representação explícita dos processos físicos da bacia, podendo possuir uma característica
regionalista.
(d) Conceituais – Os modelos conceituais são baseados nas equações que descrevem o
processo físico conceitual ou hipotético não sendo necessariamente baseado no processo real.
(e) Fundamentais – Estes modelos são baseados em conceitos físicos e teorias sobre a
dinâmica dos processos de escoamento e erosão e fornecem maiores informações sobre a
variação dos processos como de erosão e da carga de sedimentos, no espaço e no tempo,
durante um evento, em relação aos outros tipos de modelos (Galvão, 1990).
(f) Concentrados – Nos modelos concentrados, a área da bacia é representada de
forma única, isto é, homogênea, não sendo possível a distribuição das características físicas
relacionados ao solo, a vegetação e a chuva. No seu desenvolvimento são atribuídos valores
médios representativos para toda a área de acordo com cada parâmetro do modelo.
(g) Distribuídos – Estes modelos permitem que toda a área seja dividida em unidades
irregulares ou regulares, consideradas como homogêneas, reconhecendo desta forma a
distribuição espacial das variáveis e dos parâmetros considerados. Este tipo de modelo
permite a manipulação de dados de pluviometria levando em consideração sua variabilidade
espacial, sendo assim, mais representativa do real.
(h) Contínuos – são aqueles que simulam os processos hidrológicos num longo
período, sendo feita a simulação em todo o período, de forma contínua.
2.2. Um breve histórico dos modelos
Do ponto de vista conceitual, bem como a avaliação explícita de idéias e hipóteses
correntes sobre processos hidrológicos e erosivos, tem-se verificado avanços notáveis na área
de predição quantitativa da erosão do solo e escoamento através da utilização de modelos
hidrológicos. Passou-se, nas últimas décadas, de uma abordagem essencialmente empírica,
como no caso da “Universal Soil Loss Equation” (USLE), para a utilização de modelos
numéricos cada vez mais complexos (Morgan e Quinton, 2001). Exemplos bastante
8
conhecidos destes últimos modelos são WESP (Lopes, 1987), EUROSEM (Morgan, et al.
1992), KINEROS (Smith et al., 1995), WEPP (Flanagan e Nearing, 1995) e LISEM (de Roo
et al., 1996). Não obstante o desenvolvimento científico que estes modelos refletem e
representa, um estudo comparativo recente mostrou que a predição numérica da erosão ainda
envolve um grau de incerteza considerável e que depende em larga medida de uma calibração
adequada dos modelos (Jetten et al., 1999).
Há muitas décadas hidrologistas vêem constantemente estudando modelos
matemáticos de base física. Mas simulando o fluxo através de um modelo inteiramente
dinâmico, bidimensional que esclarece características da microtopografia do fluxo (Zhang e
Cundy, 1989), porém se torna impraticável quando se excede um determinado tamanho. Uma
primeira técnica estudada para tentar solucionar este problema foi o uso da equação de
conservação do solo, baseada na teoria da aproximação da onda cinemática (Lighthiill and
Whitham, 1955).
Alguns modelos de escoamento e erosão foram citados por Lopes (1987), sendo estes
baseados na USLE (Universal Soil Loss Equation) ou MUSLE (Modified Universal Soil Loss
Equation) e modelos baseados nos processos físicos. Para o primeiro grupo pertencem: PTR
(Pesticide Transport and Runoff), (Crawford e Donigian, 1973), ACTMO (Agricultural
Chemical Transport Model), (Frere et al., 1975), ANSWERS (Beasley et al., 1977). No
segundo grupo, têm-se os trabalhos de Bennett (1974), Simons et al. (1992), Smith (1978),
Borah et al. (1981) e Smith et al. (1981).
No Brasil Bacchi et al (2000), realizaram comparações entre três métodos de predição
de erosão são eles: o método utilizando o Césio137, predição através da USLE e através do
modelo WEPP (Flanagan e Nearing, 1995). Onde eles concluíram que a técnica de uso da
USLE não representou bem a variabilidade espacial, o método do Césio 137 mostrou
resultados promissores pelo menos em nível de parcela, a escala de estudo, e com aplicação
do modelo WEPP representou satisfatoriamente as heterogeneidades da bacia mostrando bons
resultados. Do qual o modelo distribuído WEPP é baseado nos princípios físicos dos
processos inerentes à erosão do solo (física do solo, crescimento de plantas, infiltração e
hidráulica do escoamento), apresentando várias vantagens sobre os modelos empíricos.
Modelo que considera os efeitos das mudanças de uso do solo e também modela a
variabilidade espacial e temporal dos fatores que afetam os processos hidrológicos e da erosão
que ocorrem em uma encosta.
9
2.3. Modelos de base física distribuídos
O conhecimento da distribuição espacial dos processos erosivos e de produção de
sedimentos é de grande importância nos estudos sedimentológicos, pois através desses é
possível associar relações entre padrões geomorfológicos de bacias vertentes com a
identificação de áreas de mobilização e deposição de sedimentos. Alguns dos processos que
ocorrem nessas fases, como a propagação de ondas de cheias em rios e canais, são bem
conhecidos em relação à física de seus processos e apresentam uma descrição matemática
relativamente simples. Nesses casos, o escoamento pode ser simulado por modelos
matemáticos hidrodinâmicos (Silva, 2004). Devido à representação física desses processos,
esses modelos são classificados como modelos hidrológicos de base física (Collischonn,
2001).
Essa representação pode ser feita, ainda, considerando a variabilidade espacial dos
eventos de precipitação e das características da bacia. Nesses casos, os modelos são
classificados como modelos distribuídos. Para justificar a consideração de características
distribuídas, é necessário certo embasamento físico. Assim, dissociar os modelos distribuídos
dos modelos hidrológicos de base física não seria justificável (Collischonn, 2001).
Entre os modelos hidrológicos de base física mais citados na literatura, se encontram o
modelo SHE - Sistema Hidrológico Europeu (Bathurst et al., 1995) e o modelo TOPMODEL
(Beven et al., 1995). O modelo SHE foi inicialmente desenvolvido em 1976, como resultado
da cooperação de alguns centros de pesquisa europeus. Atualmente, têm sido desenvolvidos
pelos seus iniciadores de modo independente. Apesar de representar todos os processos por
equações com embasamento físico, o modelo SHE apresenta a desvantagem de necessitar de
uma grande quantidade de dados que, teoricamente, podem ser medidos em laboratório ou em
experimentos na bacia, embora a altos custos. Em cada célula e em cada nível da discretização
vertical é necessário conhecer o valor da condutividade hidráulica e a capacidade do solo de
reter a umidade. Uma estimativa de um coeficiente de Manning é necessário para cada célula,
tanto para o escoamento superficial como o escoamento em canal. A vegetação deve ser
representada por dois parâmetros de resistência à evapotranspiração, um relativo a atmosfera e
outro relativo a planta em si (Oliveira, 2006).
O modelo TOPMODEL é baseado fundamentalmente nas características topográficas
da bacia hidrográfica, buscando reproduzir o comportamento hidrológico considerando as
variáveis condicionantes de forma distribuída. Seu uso tem sido bastante difundido,
principalmente devido a sua habilidade de considerar informação distribuída na bacia em uma
10
estrutura relativamente simples, além da utilização de poucos parâmetros de calibração
(Oliveira, 2006). Esse modelo tem mostrado resultados consistentes em diversas bacias onde
foi aplicado (Zhang e Montgomery, 1994; Kuo et al., 1999; Scanlon et al., 2000).
Os trabalhos de modelagem realizados dentro de bacias experimentais no semi-árido
paraibano foram iniciados na bacia experimental de Sumé por Galvão (1990), que aplicou o
modelo WESP (Lopes, 1987), às parcelas e microbacias, Santos (1997) aplicou o modelo
WESP a uma microbacia desmatada da bacia experimental de Sumé e para otimizar os
coeficientes do modelo utilizou o método Standardized Powell, Aragão (2000) utilizou o
modelo WESP com uma maior base de dados da BES em parcelas e microbacias. Lopes
(2003) utilizou o modelo KINEROS2 nas parcelas, microbacias e subacias de BES e bacia
representativa de Sumé e aplicou o modelo WESP às sub-bacias e em toda a bacia
representativa complementando o trabalho de Aragão (2000) e comparou os resultados dos
dois modelos. Cruz (2004) iniciou os trabalhos de modelagem na bacia experimental de São
João do Cariri aplicando o modelo WEPP, às parcelas e microbacias, numa primeira tentativa
de fazer a quantificação do escoamento e da produção de sedimento utilizando o modelo
WEPP na região do semi-árido nordestino. Todos os trabalhos obtiveram resultados
promissores e demonstraram a necessidade do avanço dos trabalhos nesta temática.
2.4. Os modelos hidrológicos utilizados neste trabalho
(a) O modelo KINEROS (Kinematic Runoff Erosion Mode, Woolhiser et al., 1990):
É um modelo físico, orientado a evento, descreve os processos de interceptação,
infiltração, escoamento superficial e erosão em pequenas bacias urbanas e rurais. A bacia é
representada por uma cascata de planos e canais; as equações diferenciais parciais que
descrevem o fluxo nos planos e canais, a erosão e o transporte de sedimento são resolvidos
pelo método das diferenças finitas. A variação espacial da precipitação, da infiltração, do
escoamento, e dos parâmetros da erosão pode ser considerada. Este modelo pode ser usado
para determinar os efeitos, no hidrograma e no sedimentograma de uma seção qualquer, de
possíveis mudanças nas características da bacia, tais como: urbanização de uma área,
construção de reservatórios, desmatamento, dentre outros.
(b) O modelo WESP (Watershed Erosion Simulation Program, Lopes, 1987):
É um modelo distribuído, físico, orientado a evento, desenvolvido para ser utilizado na
simulação do escoamento e da produção de sedimentos em pequenas bacias hidrográficas,
onde o fluxo superficial é predominantemente Hortoniano. A bacia é representada por um
conjunto de planos e canais, com os planos contribuindo com o fluxo lateral para os canais. A
11
definição dos planos deve ser baseada nas características de solo, declividade e cobertura
vegetal. Os limites dos planos devem ser linhas de fluxo ou linhas de contorno. As equações
de continuidade para o escoamento superficial e para o transporte de sedimentos são
resolvidas numericamente usando um esquema implícito de diferenças finitas definido em
quatro pontos.
(c) O modelo WEPP (Water Erosion Prediction Project, Flanagan e Nearing, 1995):
É um modelo também distribuído, que simula um evento individual ou vários eventos
de forma contínua, capaz de estimar a erosão ou a deposição de solo numa bacia. Este modelo
é baseado nos princípios físicos dos processos inerentes à erosão do solo (física do solo,
crescimento de plantas, infiltração e hidráulica do escoamento). Este modelo também
considera os efeitos das mudanças de uso do solo e também modela a variabilidade espacial e
temporal dos fatores que afetam os processos hidrológicos e da erosão que ocorrem em uma
encosta.
Modelos que possuem características semelhantes são considerados distribuídos e de
base física, escolhidos para se verificar como representam as heterogeneidades da bacia em
estudo.
2.5. Estudo do efeito de escala
Uma questão também muito discutida pelos pesquisadores da área da
hidrossedimentologia, em todo mundo, que utilizam modelos distribuídos de base física onde
a escala das bacias exageram sobre a influência do efeito na modelagem dos processos físicos.
Dessa forma, uma análise do comportamento da geração do escoamento e erosão do solo, em
diferentes escalas, pode permite um estudo do comportamento ou a variabilidade dos
parâmetros entre as escalas. Portanto, para uma análise adequada do efeito de escala, torna-se
necessária a utilização de ferramentas de simulação que considerem as heterogeneidades das
bacias. Modelos de simulação baseados nos processos físicos e distribuídos, como o WESP
(Lopes, 1987), CHDM (Lopes, 1995), KINEROS (Woolhiser et al., 1990), WEPP (Nearing et
al, 1995) e outros seriam bastante apropriados para este tipo de investigação.
Os estudos dos efeitos de escala nos processos de escoamento superficial e erosão do
solo são de grande relevância devido ao fato que, geralmente os modelos hidrológicos,
juntamente com seus parâmetros, são utilizados na simulação do escoamento superficial e da
erosão do solo de uma maneira global, tanto para bacias hidrográficas pequenas quanto para
bacias hidrográficas médias. Em bacias maiores, os processos hidrológicos são afetados tanto
pelas variações dentro da bacia (clima, solo, vegetação, relevo, hidrografia), quanto pelas não-
12
linearidades destes processos (Lopes, 2002). Dessa forma, uma análise do comportamento da
geração do escoamento e erosão do solo, em diferentes escalas, trará subsídios valiosos para
a.parametrização dos modelos conforme a escala da bacia.
A escala dos modelos é uma questão muito discutida, pois pesquisas revelam que os
parâmetros dos modelos sofrem influência do fator de escala e que escalas menores
representam melhor as características da área de estudo em questão. Muitos estudos foram
desenvolvidos através dos modelos RDI e MEDRUSH (Kirkby et al., 1995) combinados com
os modelos MEDALUS (Kirby et al., 1997). Outros modelos muito utilizados também são
KINEROS (Woolhiser e Smith, 1990), WESP (Lopes, 1987), WEEP (Lane e Nearing, 1989),
EUROSEM (Morgan et al., 1992), LISEM (de Roo et al., 1996) e WATEM (Govers et. al
1994), onde se observou, com os estudos, o efeito de escala.
Vale salientar que modelos como LISEM e WATEM são modelos com uma base
física e que foram desenvolvidos para avaliar estudos do efeito do manejo do solo sobre a
produção de sedimentos. O modelo LISEM possui uma base física forte, exige um bom
conhecimento de física de solo, tendo como entrada o mapa de solos e o MNT. As saídas são
em forma de mapa e o modelo trabalha com um GIS acoplado de forma que as saídas são
mapas e representa bem os padrões espaciais da bacia em estudo.
O estudo de processos em diferentes escalas pode ser feito através de uma abordagem
estocástica ou de forma determinística. A abordagem estocástica é mais direta e envolve o uso
de funções de distribuição de probabilidades. Já a abordagem determinística é mais complexa.
Neste caso, tem-se a desagregação da informação, o que significa que a partir da informação
conhecida para um determinado nível, identificam-se os fatores relacionados às escalas
inferiores que podem ter levado àqueles valores no nível mais alto. Já no sentido inverso, tem-
se a agregação da informação, ou seja, a combinação de informações e teorias que ocorrem no
nível mais baixo para determinação do processo associado no nível mais alto da escala
(Pimentel da Silva, 2000).
Em razão da crescente melhoria de desempenho computacional vem sendo
empreendido um grande esforço para o estudo de modelos matemáticos que lidam com os
fenômenos de variabilidade espacial, no fluxo superficial assim como o transporte de
sedimentos usando uma aproximação bidimensional inteiramente dinâmica. Existe uma
tendência à utilização de modelos matemáticos baseados em equações físicas de forma
distribuída tentando representar a variabilidade espaço-temporal dos processos na área em
estudo e abordando a questão do efeito escala na modelagem. (Abbott et al., 1986a, e 1986b;
13
Bathurst, 1986; Lane e Nearing, 1989; Nearing et al., 1989). Estas pesquisas concluíram que,
na prática, é necessário determinar parâmetros físicos que aplicados nas equações de base
físicas gerem resultados coerentes, que dete
14
0 20 40 60 80 100 120 140
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
Área da Bacia (km )
C
o
e
f
i
c
i
e
n
t
e
d
e
M
a
n
n
i
n
g
(
n
)
2
Figura 2.2. Variação do coeficiente de rugosidade de Manning com a área da
bacia hidrográfica (Figueiredo, 1998a).
Júnior (2002) realizou um estudo sobre efeito de escala sobre alguns parâmetros do
modelo NAVMO (Kleberg et al., 1989), utilizando dados da bacia representativa de Sumé e
da bacia experimental de Sumé. Foi encontrado que o parâmetro relacionado ao escoamento
superficial, parâmetro alfa, e o parâmetro CN do Método Curva Número do Serviço de
Conservação do Solo dos Estados Unidos, sofrem efeito de escala, diminuindo com o
aumento da área da bacia hidrográfica. Já o coeficiente de rugosidade de Manning também
sofreu alterações, aumentando com a escala da bacia (Cruz, 2004).
Figueiredo (1998a) também realizou uma pesquisa em relação ao efeito de escala
sobre a produção de sedimentos total anual, utilizando dados de parcelas e microbacias da
Bacia Experimental de Sumé, e de sub-bacias da Bacia Representativa de Sumé. Ele observou
que a produção de sedimentos diminuía com o aumento da área da bacia hidrográfica (Figura
2.3).
90% desmatada; 10% vegetada
70% desmatada; 30% vegetada
50% desmatada; 50% vegetada
30% desmatada; 70% vegetada
10% desmatada; 90% vegetada
10
- 4
10
- 3
10
- 2
10
- 1
10
0
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2
Figura 2.3. Produção de sedimentos versus área da bacia hidrográfica
(Figueiredo, 1998a).
15
Sabe-se que, em geral, somente uma fração do total de sedimentos erodidos em uma
bacia hidrográfica alcança a foz da bacia. A essa fração denomina-se de produção de
sedimentos (Sediment yield). A razão entre a produção de sedimentos de uma bacia e o total
erodido chama-se taxa de entrega de sedimentos (sediment delivery ratio). citado por Walling
(1983), frequentemente utiliza valores da taxa de entrega de sedimentos entre 0,1% a 37,8%.
O valor da taxa de entrega de sedimentos de uma bacia particular será influenciado por
vários fatores geomorfológicos e ambientais, incluindo a natureza, extensão e localização das
fontes de sedimentos, relevo, hidrografia, condições dos canais, vegetação e do uso e tipo de
solo. As Figuras 2.4 e 2.5 mostram várias curvas da taxa de entrega de sedimentos para várias
partes do mundo (Walling, 1983).
0.10.01 1.0 10 100 1000
10
100
1
Área da Bacia (km )
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2
Figura 2.4. Taxa de entrega de sedimentos versus área da bacia hidrográfica para
várias partes do mundo (Walling, 1983).
16
0.01 0.1 1
10 100 1000
100
1000
10000
Área da Bacia (km )
P
r
17
CAPÍTULO 3
MODELOS APLICADOS
3.0. OS MODELOS APLICADOS
Apresenta-se neste capítulo uma descrição sucinta dos modelos aplicados e validados
neste estudo.
Os modelos aplicados foram KINEROS2 ( Woolhiser et al., 1990), WESP (Lopes, 19 87) e
WEPP (Flanagan e Nearing, 1995), modelos hidrossedimentológicos, físicos, di stribuí dos,
orientados a evento, que simulam os processos de infiltração, escoamento supe rficial e erosão do
solo. A bacia é repres entad a em todos estes model os como u ma cascata de plan os e canais .
3.1. O Modelo KINEROS2
3.1.1 Uma descrição geral sobre o KINEROS2
Este modelo inicialmente i ncorporou ao modelo hidrológico de Rovey et al. (1977)
componentes de erosão, transporte e deposição. Este modelo usou um outro processo de
infiltração para simular a vazão, e era usado para estudos de vazão rural ou urbanas usando chuva
de projeto. Desde então o modelo vem sendo modificado, com incl usão de novos componentes,
e.g., simulação da erosão e transporte de sedimentos, revisão do componente de infiltração e
inclusão d e um element o de empoçamen to; e assim, o modelo f oi chamado KINEROS.
Atualmente, este modelo é chamado KINEROS2 e de acordo com Santos et al. (2000) o qual
incluiu novas características, tais como: (a) o algori tmo de infiltração abrange o perfil do solo
com duas camadas e inc orp ora um novo métod o baseado nas caracte rísticas físic as do solo, com a
finalidade de redistribuir a água no solo durante os períodos sem chuva; e (b) o solo e os
sedimentos são caracterizados por uma distribuição de até ci nco classes de tamanho de
sedimento.
18
3.1.2 Componente de Infiltração
O componente de infiltração utilizado no KINEROS2 permite uma redistribuição de água
no solo, incluindo a r ecuperação da capacidade de infiltração durante os intervalos entre as
chuvas, determinando as taxas de infiltração durante e ap ós esse intervalo sem chuva. A taxa de
infiltração f
c
é uma função da lâmina acumulada de infiltração I e de alguns outros parâmetros
que descrevem as propriedades de infiltração no solo como: conduti vidade hidráulica saturada
efetiva K
s
(m/s), valor efetivo do potencial de capilaridade G (m), porosidade do solo φ, e índice
de distribuição dos tamanhos dos poros λ. Há também um parâmetro opcional (C
v
), que descreve
a variação ale atória espacial da condutividade hidrá ulica saturada do sol o, assim como um
parâmetro que representa a porcentagem de rochas, ROCK. O modelo utiliza também uma
variável da saturação relativa inicial do solo S
i
(m
3
/m
3
), cujo valor é dado por θ
ι
/φ, onde θ
i
é o
índice de umidade inicial do solo. O cálculo da taxa de infiltração f
c
(m/s) é feito pela seguinte
equação (Smith e Parlange, 1978):
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−
+=
1
1
BI
sc
e
Kf
α
α
(3.1)
onde B = (G + h)(θ
s
– θ
i
), combinando os efeitos do potencial efetivo de capilaridade, G,
profundidade do fluxo, h (m), e da capacidade de armazenamento de água do so lo, ∆θ =(θ
s
– θ
i
),
onde θ
s
é o umidade de saturação do solo (m
3
/m
3
). O parâmetro α representa o tipo de solo; α se
aproxima de 0 para areia, e neste caso, a Eq. (3.1) aproxima-se à equação de Green-Ampt ; α se
aproxima de 1 para um solo franco bem uniforme, neste caso a Eq. (3.1) representa a equação de
infiltração de Smith-Parlange (Smith e Parlange, 1978). Sugere-se que a maioria dos tipos de solo
é melhor representada por um valor de
α
igual a 0,85, sendo este o valor adotado no modelo
(Smith et al., 1993).
O valor efetivo do potencial de capilaridade G é dado pela seguinte expressão:
()
∫
∞−
Ψ
Ψ
=
0
d
K
K
G
s
(3.2)
onde Ψ é o potencial mátrico do solo (m).
O modelo de infiltração também leva em consideração a recuperação da capacidade de
infiltração do solo, a qual ocorre em períodos em que não há precipitação, ou em períodos em que
a precipitaç ão não prod uz escoamento, geralme nte quando a intensidade de pre cipitação é infer ior
19
à permeabilidade do solo. A equação utilizada no modelo para o cálculo da variação da umidade
do solo nestes períodos é:
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
∆
+−−
∆
=
I
GpK
KKr
Idt
d
iiS
i
i
),(
)(
00
0
00
θθθβ
θ
θθ
(3.3)
onde:
ii
θ
θ
θ
−=∆
00
é diferença de umidade do sol o acima e a baixo da fre nte de molhamento ;
I é a lâmina de infiltraçã o ac umulada (m);
r é a taxa de entrada de água na superfície do solo durante a redistribuição de água no solo, a qual
pode ser menor do que a permeabilidade K
s
, negativa (devido à evaporação) ou zero;
()
()
85,0
1
0
0
=−
−
=
∫
Z
i
i
dz
Z
θθ
θθ
β
é um fator de forma;
Z é a profundidade da frente de molhamento;
p é um fator efetivo de profundidade (p = 2 para r = 0; p = 1,5 para 0 < r < K
s
; p = 3 para r < 0); e
),(
0
θ
θ
i
G
é o valor efetivo do potencial de capilaridad e na frente de redistribuição de água (m).
Nestes períodos, onde a umidade do solo está abaixo da umidade de saturação, a equação
utilizada para calcular a condutividade hidráulica do solo é (Brooks e Corey, 1964):
()
λ
θθ
θθ
θ
23 +
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
=
rs
r
KK
(3.4)
onde:
θ é a umidade do solo no período de redistribuição de água;
K
s
é a permeabilidade efetiva do solo (m/s);
θ
r
é a umidade residual do solo;
θ
s
é a umidade do solo na saturação; e
λ é o parâmetro de distribuição do tamanho dos poros (parâmetro de Brooks e Corey).
Maiores detalhes sobre o modelo de redistribuição de água no solo, utilizado no modelo
KINEROS2, podem ser obtidos em Smith et al., (1993) e Corradini et al., (1994).
3.1.3 Fluxo nos Planos
Visto em uma escala muito pequena, o fluxo nos planos é um processo tridimensional
extremamente complexo. Numa escala maior, entretanto, pode ser visto como um processo
20
unidimensiona, governado pelas equações de Saint Venant. As simplificações das equações de
Saint-Venant, para o caso de uma onda cinemática, não preservam todas as suas propriedades,
tais como as utilizadas em modelos difusos, os quais consideram os efeitos de jusante sobre o
escoamento proveniente de montante, e como nos modelos hidrodinâmicos, onde se consideram
as equações de Saint-Venant em sua forma geral, ou seja, incluindo os termos que repr esentam a
gravidade, o atrito, a pressão e a inércia do fluxo (Woolhiser et al., 1990). Mesmo assim, o
modelo utiliza o conceito da onda cinemática em que a equação da quantidade de movimento das
equações de Saint Venant se simplifica para a for ma:
m
ahQ =
(3.5)
Em que,
Q é a descarga por unidad e de largura (m
2
/s) e h é o volume de águ a armazenado por
unidade da área (m). Os parâmetros
a e m são dados po r: a = S
1/2
/n e m = 5/3, ond e S é a
declividade e
n é o coeficiente de rugosi dade de Manning.
A Eq. (3.5) é utilizada juntamente com a equação da continuidade:
),( txq
Q
t
h
=
∂
∂
+
∂
∂
(3.6)
onde
t é o tempo (s), x é a distância ao longo do sentido da decli vidade, e q(x,t) é o excesso de
prec ipitaçã o (m/s) .
Substituindo, a Eq. (3.5) para
Q na Eq. (3.6), se obtém:
),(
1
txq
x
h
amh
t
h
m
=
∂
∂
+
∂
∂
−
(3.7)
As equações de onda cinemática são resolvidas no modelo KINEROS usando um
esquema implícito de diferenças finitas definido em quatro pontos, em relação à distância e ao
tempo.
3.1.4 Condições de Fronteira
A profundid ade de fluxo na fronteira a montant e do s elementos deve ser especificada para
solucionar a Eq. (3.7). Se essa fronteira fizer parte do divisor de águas da bacia, a condição de
fronteira será:
()
0,0 =th
(3.8)
Se um plano estiver contribuindo a montante para outro plano, a co ndição de fronteira
será:
21
()
()
m
u
m
uu
aW
WtLha
th
u
1
,
,0
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
=
(3.9)
onde h
u
(L,t) é a profundidade na fronteira inferior do plano contribuinte no temp o t, L é o
compri mento e W
u
é a largura do plano contri buinte, a
u
é o parâmetro declividade/rugo sidade do
plano contribui nte, m
u
é um expoente refere nte ao plano contribuinte, e a, m e W são referentes ao
plano a jusante.
3.1.5 Recessão e Microtopografia
A microtopografia do rel evo pode ter grande importância na forma do hidrograma
(Woolhiser et al., 1996). O efeit o é mais pronunci ado durante a recessão, quando a parte do solo
coberta pelo fluxo de água determina a oportunidade para a perda de água pela infiltração. O
modelo trata este relevo supondo que na sua geometria existe uma elevação máxima, e que a área
coberta por água varia linear mente com a diferença entre este valor e o nív el de água. A
geometria da microtopografia é determinada especificando dois parâmetros q ue representam o
espaçamento médio (parâmetro spacing) entre os picos e o valor médio (parâmetro relief) desses
picos nessa microtopografi a.
3.1.6 Fluxo nos Canais
A equação da continuidade para um canal com entrada lateral de fluxo é:
),( txq
Q
t
A
=
∂
∂
+
∂
∂
(3.10)
onde A é a área da seção transversal (m
2
), Q é a vazão no canal (m
3
/s), e o q(x,t) é o fluxo lateral
por unidade de comprimento do canal (m
2
/s). A relação entre a vazão no canal e a área de sua
seção após a simplificação da onda cinemática é dada por:
AaRQ
m 1−
=
(3.11)
onde R é o raio hidráulico (m), a = S
1/2
/n e m = 5/3, onde S é a declividade e n é o coeficiente de
rugosidade de Manning.
As equações de fluxo para os canais são resolvi das por uma técnica implícita definida em
quatro pontos similar àquel a para o fluxo nos p lanos, com a diferença que a i ncógnita agora é a
área A e não a profundidade do fluxo h, e que as mudanças geométricas devido à variação da
profundidade devem ser cons ideradas.
22
3.1.7 Modelagem da Erosão nos Planos e Canais
A equação geral que descreve a dinâmica dos sedimentos dentro do fl uxo é a equação de
balanço de massa, similar àquela para o flux o de água (Bennett, 1974):
()()
),(),( txqtxe
x
QC
t
AC
s
ss
=−
∂
∂
+
∂
∂
(3.12)
onde C
s
23
h
v
cc
S
og
=
se C
s
≤ C
m
(erosão) ou
h
v
c
S
g
=
se C
s
> C
m
(deposição) (3.16)
onde c
o
é um coeficiente que reflete à coesão do solo e v
s
é a vel ocidade de queda da partícula
(m/s).
O modelo KINEROS utiliza a fórmula de capacidade de transporte de Engelund e Hansen
(Engelund e Hansen, 1967), com a inclusão de um limite crítico do valor da potência unitária do
fluxo
uS=Ω (Uni t Stream Power ) igual a 0,004 m/s, onde u é a velocidade do fluxo (m/s) e S é
a declividade, para estender a sua aplicabilidade a fluxos rasos. A equação para o cálculo da
concentração de sedimentos na capacidade de transporte é a seguinte (Engelund e Hansen, 1967):
()
()
004,0
1
05,0
2
−Ω
−
=
g
Sh
Sd
C
S
m
(3.17)
onde g é a aceleraçã o da gravidade (m/s
2
), S
s
é a densidade relativa do sedimento, igual a 2,65, d
é o diâmetro do sedimento (m), h é a profundidade do fluxo (m) e as outras variáveis já foram
definidas anteriormente.
A velocidade de queda da partí cula é calculada pela seguinte equação:
()
D
s
s
C
dSg
v
1
3
4
2
−
=
(3.18)
onde C
D
é o coeficiente de arrasto da partícula, que é uma função do número de Reynolds, e é
calculado pela seguinte expressão:
34.0
324
++=
n
n
D
R
R
C
(3.19)
onde R
n
é o número de Reynolds, calculado como R
n
= v
s
d/ν, onde ν é a viscosidade cinemática
da água. A velocidade de queda da partícula é encontrada resolvendo simultaneamente as
equações (3.16) e (3.17).
A simulação do transporte de sedimentos para os c anais é realizada de maneira semelhante
à simulação do transporte de sedimentos nos planos. A principal diferença nas equ ações é que a
erosão por impacto das gotas de chuva é desprezada, e o termo q
s
torna-se important e na
representação da entrada de fluxo lateral.
24
3.2 Parâmetros de Entrada do Modelo KINEROS2
3.2.1 Parâmetros Globais
1. Units: sistema de unidades utilizado para todos os parâmetros (métrico ou inglês);
2.
Clen: comprimento cara cterí sti co, cujo valor é dado pelo comprimento do maior canal
ou da maior cascata de planos;
3.
Temperature: temperatura em graus Celsius ou Fahrenheit;
4.
Diameters: diâmetros representativos das partículas do solo, em milí metros ou
polegadas. Limite máximo de cinco classes;
5.
Densities: valores das massas específicas dos diâmetros das classes acima
determinadas.
3.2.2 Parâmetros dos Planos
1. Identifier: número de ide ntificaçã o do plano;
2.
Upstream: número de identifi cação do plan o a montant e (se houver);
3.
Length: comprimento (metros ou pés);
4.
Width: largura (metros ou pés);
5.
Slope: declividade;
6.
Manning: coeficiente de rugosidade de Manni ng;
7.
Chezy: coeficiente de Chezy;
8.
Relief: altura média do relevo da microtopografia (milímetros ou polegadas);
9.
Spacing: distância média do relevo da microtopografia (metros ou pés);
10.
Interception: interceptação vegetal (milímetros ou polegadas);
11.
Canopy Cover: fração da superfície ocupada por vegetação;
12.
Saturation: saturação inicial relativa do solo, razão entre a umidade inicial e porosidade
do solo;
13. C
v
: coeficiente de variação da condutivi dade hidráulica sat urada efetiva;
14.
K
s
: condutivi dade hidráulica saturad a efetiva (mm/h ou polegadas /h);
15.
G: val or efetivo do potencial de capilarid ade (mm ou polegadas);
25
16.
Distribution (λ): índice de dist ribuição do tamanho dos poros (índice de Brooks e
Corey);
17.
Porosity: porosidade do solo;
18.
Rock: fração volumétrica de rochas. Se a permeabilidade é estimada com base na textura
do solo, ela deve ser multipli cada por “1- Rock”, para con siderar esse volume de rochas;
19.
Splash (c
f
): parâmetro que representa a erosão causada pelo impacto das gotas de ch uva;
20.
Cohesion (c
o
): coefici ent e de coesão do solo;
21.
Fractions: fração de cada cla sse de di âmetros repre sentativos do solo.
3.2.3 Parâmetros dos Canais
1. Upstream: número de ident i fi cação do ele ment o ( plano ou canal) a montante;
2.
Lateral: número de identificação dos planos que contribuem lateralmente para o canal;
3.
Length: comprimento (metros ou pés);
4.
Width: largura da base (metros ou pés);
5.
Slope: declividade;
6.
Manning: coeficiente de Manning;
7.
Chezy: coeficiente de Chezy;
8.
SS1, SS2: decliv i d ades laterais;
9.
Saturation: saturação inicial relativa do solo, razão entre a umidade inicial e porosidade
do solo;
10.
C
v
: coeficiente de variação da condutivi dade hidráulica sat urada efetiva;
11.
K
s
: condutivi dade hidráulica saturad a efetiva (mm/h ou polegadas /h);
12.
G: val or efetivo do potencial de capilarid ade (mm ou polegadas);
13. Distribution (λ): índice de dist ribuição do tamanho dos poros (índice de Brooks e
Corey);
14.
Porosity: porosidade do solo;
15.
Rock: fração volumétrica de rochas. Se a permeabilidade é estimada com base na textura
do solo, ela deve ser multipli cada por “1- Rock”, para con siderar esse volume de rochas;
16.
Cohesion (c
o
): coefici ent e de coesão do solo;
26
17.
Fractions: fração de cada cla sse de di âmetros repre sentativos do solo.
3.3. Uma breve conclusão sobre o KINEROS2
Os parâmetros listados anteriormente podem ser agrupados nas seguintes categorias:
a)
Parâmetros que são obtidos através de ensaios na área experimental ou de acordo com as
características geométricas dos elementos: Clen, Diameters, Densities, Upstream, Lenght,
Width, Slope, Canopy Cover, C
v
; G, Porosity, Distribution.
b)
Parâmetros que são obtidos através de literatura, com base em trabalhos efetuados na
bacia em estu do ou em áreas semelhantes: Manning, Chezy, relief, spacing.
c)
Parâmetros que precisam de calibração: S
i
, c
f
, c
o
, K
s
, G.
3.4. O modelo WESP
3.4.1 Uma descrição geral do WESP
O componente hidráulico do KINEROS foi ut ilizado no modelo WESP, o qual, da
maneira como foi elaborado, tem os seguintes objetivos: fornecer subsídios para um melhor
entendimento dos processos de escoamento superficial e erosão, servir de ferramenta de apoio à
decisão no que diz respeito às práticas agrícolas, conservação do solo e a geração de séries
sintéticas de escoamento, entre outros. O modelo WESP considera as mudanças espaciais em
topografia, rugosidad e superficial, propriedades dos solos, geometria e condições do uso da terra
na simulação do escoamento superficial e da erosão do solo (Aragão, 2000).
3.4.2 Componente de Infiltração
O WESP utiliza o componente de infiltração d e Green e Ampt, (1911) utiliza parâmetros
físicos do solo que poderão ser determinados através de experimentos efetuados no campo ou
através de características do solo. A equação original foi derivada a partir da eq uação de Darcy
através das seguintes hipóteses: (1) que a superfície do solo é coberta por uma lâmina de água
cuja altura é desprezível; (2) que exi ste uma frente de molhamento distinta e defin ível; (3) a
frente de molhamento pode ser vista como um plano que separa uma zona uniformemente
molhada ou úmida de uma zona com umidade inicial
i
θ
; (4) uma vez que o solo esteja molhado,
o conteúdo de água na zona úmida não varia enquanto existir infiltração (o que faz com que o
valor da condutividade hidráulica na zona úmida não varia com o tempo durante a infiltração);
(5) existe um a pre ssão negativa na frente de molhamento.
27
Green e Ampt, (1911) desenv olveram um modelo físico que e xprime a infi ltração e m
função da condutividade hid ráulica do solo saturado, do potencial matricial do solo antes do
início da infiltração dos valores de umidade inicial e de saturação do mesmo, e não do tempo de
ocorrência do processo. Por se basear numa análise física do processo, exprimindo a infiltração
em função de parâmetros físicos do solo e não do tempo de ocorrência do processo, e por
apresentar bons resultados na predição d a infiltração , o modelo de Green-Ampt destaca-se dos
demais, sendo hoje um dos modelos mais utilizados par a descrever o processo de infiltração.
Uma vantagem da equação de Green-Ampt em relação às soluções numéricas da equação
de Richards é que não h á nenhum problema de estabilidade e m sua solução, sendo muito mais
fácil aplicá-la do que a solução numérica da equação de Richards.
Uma desvantagem da utilização do modelo de Green-Ampt reside no fato de que seus
parâmetros de entrada não representam fielmente as condições reais de ocorrência da infiltração;
entretanto, diversos autores propõem metodologias para a adequação destes p arâmetros a fim de
melhorar os resultados obtidos com a utilização deste modelo.
A equação de Green e Ampt, (1911), com a modificação proposta por Mein e Larso n,
(1973) para modelar a infiltração durante uma chuva permanente, assume a seguinte forma:
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+=
I
N
Kf
s
sc
1 (3.20)
onde f
c
é a taxa de infiltração (m/s), K
s
é a condutividade hidráulica efetiva do solo (m/s), I é a
lâmina acumulada de infiltração (m), N
s
é o potencial de capilaridade, associado à frente de
molhamento (m), t é o tempo (s).
O acúmulo de infiltração pode ainda ser expresso como:
()
ZI
is
θ
θ
−=
(3.21)
onde
s
θ
é a umidade do solo na saturação (m
3
/m
3
),
i
θ
é a umidade inicial do solo (m
3
/m
3
) e Z é a
profundidade da frente de molhamento a partir da superfície (m).
O potencial de capilaridade N
s
pode ser calculado como:
()
GSN
ees
φ
−= 1
(3.22)
()
GN
iss
θ
θ
−=
(3.23)
28
onde S
e
é a saturação e fetiva relativa e varia entre 0 e 1 e é da da por
Si
θ
θ
,
e
φ
é a porosidade
efetiva e varia entre 0 e 1, G é valor efetivo do potencial de capilaridade na frente de molhamento
(m) dado pela Equação 3.23.
Chu, (197 8) utilizou o modelo de Green e Ampt, para uma chuva não permanente e
obteve uma boa relação entre o escoamento calculado e o escoamento observado. Para este caso,
o tempo de empoçamento foi determinad o como sendo igual a:
() ()
i
tRtP
Ki
NK
tt
nn
s
ss
np
11
1
−−
−
+−
−
+=
(3.24)
onde, t
p
é o tempo de empoçamento (s), i é a intensidade de precipitação (mm/h), P é a chuva
acumulada (mm), R é o excesso de precipitação a cumulado (mm) e t
n-1
é o tempo no inicio do
intervalo considerado (h), e as outras variáveis são as mesmas já descritas.
3.4.3 Escoamento Superficial
No modelo WESP o escoamento superficial (nos p lanos e nos canais) é considerado
unidimensional, não permanente e espacialmente variado sendo este escoamento resultante da
propagação do excesso de precipitação em relação à in fil tração.
Além da co nsideração de escoamento unidimensional, outras suposições são feitas na
avaliação deste componente (Tucci, 1998): o fl uxo é gradualmente variado, o leito é fixo e a
declividade é pequena, o fluido é incompressível e de viscosidade constante, a distribuição de
pressão é aproximadamente hidrostática, o moment o gerado pelo fluxo lateral é desprezível, o
coeficiente de rugosidade do escoamento pode ser obtido através de fórmulas e coeficientes de
resistência utilizados para o escoamento uniforme.
3.4.3.1 Escoamento nos Planos e nos Canais
As equações básicas para o cálculo do escoamento superficial nos planos e canais no
modelo WESP são as mesmas utilizadas no modelo KINEROS2, vi sto que o desenvolvimento do
componente hidráulico do modelo WESP foi baseado no mesmo co mponente no modelo
KINEROS2.
29
3.4.4 Componente Erosão-Deposição
A modelagem da produção de sedimentos no modelo WESP é semelhante àquela
apresentada no modelo KINEROS2, dessa forma, serão descritas somente as diferenças entre o
modelo de erosão/transporte/deposição desses dois modelos.
A resolução da equaçã o da conservação de massa é feita através de um esquema implícito
de diferenças finitas.
Tanto nos planos como n os canais a equação usada para descrever a dinâmica dos
sedimentos é a equação do balanço de massa.
3.4.4.1 Erosão nos planos
A erosão dos sedi mentos da superfície do solo, bem como a deposi ção dos que estão em
movimento, pode ocor rer simultaneamente a t axas diferentes. Desta forma, a concentraçã o de
sedimentos é determinada pela magnitude relativa desses processos. A erosão de sedimentos
aumenta a concentração, enquanto que a deposiç ão diminui essa concentração.
A água que flui sobre a superfície do sol o, exerce uma força sobre as partículas que
tendem a col ocá-las em movimen to. Para os sedimentos d e diâmetros relativa mente grandes, a
força de resistência é devida ao peso das partículas. Para os sedimentos fi nos (argilas e siltes), a
resistência é devida a coesão entre as mesmas (Foster, 1982). A entrada em movimento dos
sedimentos erodidos pela tensão de cisalhamento pode ser representada por uma ex pressão que
relaciona a erosão devido ao fluxo superficial com uma potênc ia da tensão de cisalhament o
efetiva média agindo sobre a superfície do solo (Rovey et al., 1977 e Foster, 1982).
5,1
τ
rh
Ke =
(3.25)
onde K
r
é um fator de erodib ilidade do solo pelo fluxo superficial (kg.m/N
1,5
s) e
τ
(x,t) é a tensão
de cisalhamento média “efetiva” (N /m
2
).
Foster (1982) propôs uma relação par a a erosão por impacto das gotas de chuva, para uma
precipitação uniforme. Esta equação foi po steriormente modifi cada por Lane e Shirley, (1985),
tomando a seguinte forma:
eis
irKe =
(3.26)
onde K
i
é um coeficiente de erodibilidade do solo por impacto da chuva, (kg.s/m
4
); i(t) é a
intensidade de chuva, (m/s); r
e
(x,t) é o excesso de precipitação (m/s).
30
A deposi ção dos sedimentos é propor cional à concentr ação média de sedimentos e à
velocidade de que queda das partículas. O coeficiente de proporcionalidade desta expressão
depende das propriedades do solo e do fluido, ou seja:
ssp
Cvd
ε
=
(3.27)
onde
ε
p
é um coeficiente de deposição que depende das propriedades do solo e do fluido,
(adimensional); v
s
é a velocidade de queda da partícula, (m/s); C
s
(x,t) é a concentração de
sedimentos em transporte (kg/m
3
).
Para o cálculo da velocidade de q ueda, Lopes, (1987) uti lizou a expressão proposta por
Rubey:
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−= 1
0
γ
γ
s
s
gdFv (3.28)
onde
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
+=
1
36
1
36
3
2
3
2
3
2
0
γ
γ
ν
γ
γ
ν
ss
gdgd
F
(3.29)
em que γ
s
é o peso específico d os sedimentos (N/m
3
); γ é o peso específico de água (N/m
3
); ν é a
viscosidade cinemática da água (m
2
/s); d é o tamanho representativo do sedimento (m); g é a
aceleração da gravidade (m/s
2
).
As condições iniciais e de fronteira são as segui ntes:
()
)(
)()(
,0
trv
trtiK
tC
esp
ei
s
+
=
ε
, para t ≥ t
p
(3.30)
()
)(
)()(
,
pesp
pepi
s
trv
trtiK
txC
+
=
ε
, para x ≥ 0 (3.31)
onde t
p
é o temp o de empoçamento (s).
3.4.4.2 Erosão nos Canais
O componente de erosão estima a carga total, não diferenciando o que é carga do leito ou
carga em suspensão. Considera-se simultaneamente a deposição e o desprendimento ao longo
do canal, como também a entrada lateral dos sedimentos provenientes dos planos da bacia.
31
Para modelar a entrada de sedimento pelo fluxo nos canais, foi utilizada a expressão
desenvolvida para o cálculo da capacidade de transporte da carga do leit o citada por Croley
(1982) e Foster, (1982):
()
5,1
ch
ae
ττ
−=
, para τ ≥ τ
c
(3.32)
0=
h
e , para τ ≤ τ
c
(3.33)
A tensão de cisalhamento média é ob tida pela relação:
f
RS
γ
τ
=
(3.34)
A tensão de cisalhamento crítica é dada pela expressão :
()
d
sc
γ
γ
δ
τ
−= (3.35)
onde R
é o raio hidráulico (m), a é o fator de erodibilidade nos canais, um coeficiente de
desprendimento de sedimento, (kg.m
2
/N
1,5
.s); τ(x,t) é a tensão de cisalhamento média (N/m
2
);
τ
c
é
a tensão de cisalhamento crítica média para o tamanho representativo das partículas (N/m
2
);
δ
é
um coeficiente de proporcionalidade para tensão de cisalhament o crítica, dependente das
propriedades do fluxo e dos sedi mentos (adimensional), e as outras variáveis já foram descritas.
Uma vez que a tensão de cisalhamento atinge o valor crítico, os sedimentos no leito
entram em movimento (Lopes, 1987).
A depo sição nos canais é considerada proporcional à concentração e à velocidade de
queda efetiva dos sedimentos, ou seja:
ssWc
CvTd
ε
=
(3.36)
onde
ε
c
é o coeficiente de deposição para os canais (adimensional); T
W
(x,t) é a largura de topo do
fluxo (m), as outras variáveis já foram descritas.
3.5 Parâmetros de Entrada do Modelo WESP
A primeira linha do arquivo cont ém informações que são comuns para toda a bacia:
1.
Durat: duração do evento (s);
2.
Dt: intervalo de tempo para os cálculos numéricos (s);
3.
Clen : comprimento característico da bacia (m);
4.
Abasin: ár ea da bacia (m
2
).
A segunda linha do arquivo também contém informações que são comuns para toda a bacia:
32
1.
Visc: visco sidade cinemática da água;
2.
Grav: aceleração da gravi dad e (m/s
2
);
3.
Gamwat: peso específico da água (N/m
3
);
4.
Gamsed: peso específico dos sedimentos (N/m
3
);
5.
Power: o expoente n da equação da velocidade de fluxo.
A partir da terceira linha, as informações ocorrem em grupos de três linhas e dependem das
características dos elementos (planos ou canais):
1.
Xlenght:comprimento do elemento n a direção do escoamento (m);
2.
Width: largura do elemento (m). Quando este par âmetro é igual a zero, o elemento é
identificado com o um canal;
3.
Slope: declivi dad e do elemento;
4.
Alpha: razão entre a raiz quadrada da declividade e o número de Manning.
Caso o elemento seja um plano a segunda linha do grupo conterá as seguintes informações:
1.
Ntop: número do elemento que contr ibui imediatamente à montante do elemento atual;
2.
K
s
: condutividade hidráulica saturada (m/s);
3.
N
s
: potencial de sucção (m) - parâmetro de umidade/tensão ou sucção capilar;
4.
M: índice do padrão de chuva. Utilizado na rotina de leitura do arquivo de chuva.
Caso o elemento seja um plano a terceira linha do grupo conterá as seguintes informações:
1.
Theta: fator de peso espacial nas equações numéricas;
2.
Omega: fator de peso temporal nas equações numéricas;
3.
Sedsize: tamanho característi co do sedimento (m);
4.
K
i
: parâmetro de erodibilidade pelo impacto das gotas de chuva (kg.s/m
4
);
5.
K
R
: parâmetro de erodibilidade pelo fluxo superfici al (kg.m/N
1.5
.s).
Caso o elemento seja um canal, a segunda linha do grupo conterá as seguintes informações:
1.
Ntop: número do elemento que contribui imediatamente à montante do elemento atual;
2.
Nleft: número do elemento que contribui pela lateral esquerda do elemento;
3.
Nright: número do elemento que contribuí pela lateral direita do elemento;
4.
Nchn1: número do primeiro canal à montante no topo do canal atual;
33
5.
Nchn2: número do segundo canal à montante no topo do canal atual;
6.
Zl e Zr: declivid ade das pa redes do canal;
7.
Bottom: largura de fundo do canal (m).
Caso o elemento seja um canal, a terceira linha do grupo conterá as seguintes informações:
1.
Theta: fator de peso espacial nas equações numéricas;
2.
Omega: fator de peso temporal nas equações numéricas;
3.
Sedsize: tamanho característico dos sedimentos (m);
4.
Clambda: par âmetro para a tensão de cisalhamento crítica;
5.
a: parâmetro de erod ibilidade pelo fluxo superficial (kg.m/N
1,5
.s).
3.5.1. Utilitário para cálculo do intervalo de tempo de simulação
O programa PLNSTAB foi desenvolvido com a final idade de fornecer o intervalo de
tempo de simulação que permitisse a convergência do modelo numérico. Ele utiliza como
informações de entrada o valor do comprimento do maior canal ou da maior cascata de planos, a
declividade do maior canal ou do element o mais a jusante na cascata de planos, o valor do
coeficiente de rugosidade de Manning do elemento acima citado, o valor da condutividade
hidráulica saturada e o valor da intensidade máxima do evento.
3.6 Seqüência Computacional
A seqüência computacional nos dois modelos KINEROS2 e WESP é organizada de tal
modo que o fluxo de entrada requerido po r qualquer elemento (plano ou cana l), em qualquer
estágio da simulação, provém de elementos previamente processados. Esta seqüência é
determinada pelo usuário, durante o processo de discretização da bacia hidrográfica. A ordem nas
quais os elementos aparecem na linha de fluxo define a seqüência computacional (Lopes, 19 87;
Woolhiser et al., 1990).
3.7 Uma breve conclusão sobre o WESP
Os parâmetros listados anteriormente podem ser agrupados nas seguintes categoria s:
a) Parâmetros que são obtidos através de ensaios na área experimental ou de acordo com as
característi cas geométricas do s elementos: Clen, Te mperature, Diameters, Densitie s,
Identifier, Upstream, Length, Width, Slope, Upstream, Lateral, SS1, SS2.
34
b) Parâmetros que são obtidos através de literatura , com base em trabalhos efetuados na
bacia em estudo ou em áreas semelhantes: Grav, Gramwat, Gamsed, Power, Alpha, M, Theta,
Omega e Clambda.
c) Parâmetros que precisam de calibração: K
s
, N
s
, Ki, K
r
e a.
3.8. O Modelo WEPP
3.8.1 Uma descrição geral do WEPP
O WEPP é um pacote de programas computacionais de simulação dos processos de erosão,
desenvolvido através de um programa interinstitucional envolvendo diversas instituições norte-
americanas: como: USDA e USDI, órgãos governamentais envolvidos na con servação de água e
solo.
35
temperatura do ponto de orvalho e a distribuição estatística do tempo decorrido do início do
evento ao pico de intensidade máxima (Cruz, 2004).
Sendo um algoritmo baseado em processos, o WEPP oferece a vantagem de ser
facilmente transferível para países tropicais como o Brasil. Essa facilidade se reflete no pequeno
número de parâmetros que devem ser calibrados em situações locais e no curto perí odo de tempo
necessário para e ssa calibração . Somente a tít ulo de comparaç ão, para q ue as prediçõe s da
Equação Universal de Perda de Solo possa ser consideradas seguras, uma série mínima de 22
anos de dados de parcelas é exigida, em função d a estabilidade histórica, ou seja, uma série com
um total de anos confiável para estudos. Por outro lado, a série anual de apenas um ano é
suficiente para o modelo WEPP. Além disso, a grande maioria dos dados exigida pelo WEPP, tal
como dados físicos e químicos de solo, al guns dados de manejo, dados climáticos básicos e dados
topográficos, é facil mente disponível no Brasil. Sendo semi-det erminístico, o modelo requer
apenas a calibração de alguns parâmetros, tais como os de erodibilidade (Cruz, 2004).
O WEPPSIE (WEPP Surface Impoundment Element) é a ferramenta do modelo na qual se
encontram várias si tuações de t errenos (sulcos) (Foster e Lane, 1987). Para determinar o impacto
do escoamento no sedimento transportado, o usuário necessita saber:
1. Ponto máximo do fluxo e do volume;
2. ponto máximo concentração de sedimento e o tot al de sedimento produzi do;
3. o tempo de encher sulco com sedimento.
3.8.2. Cálculo de Infiltração no modelo
Como o modelo WESP, o WEPP també m utiliza a equação de Green e Ampt, (1911), para
o cálculo de Infiltração.
3.8.3. Escoamento sobre os Planos e canais
As equações básicas para o cálculo do escoamento superficial nos planos e canais no
modelo WEPP são as mesm as utilizadas nos modelos KINEROS2 e WESP.
3.8.4. Erosão nos Planos e Canais
Na modelagem para p redição da erosão pelo programa WEPP, é utilizada a equação da
continuidade para quantificação do transporte de sedimentos numa área, consider ando-se
condições de regime permanente, ou seja:
36
ri
D D
dx
dG
+=
(3.34)
em que
G
= carga de sedimentos, M T
-1
L
-2
;
x
= comprimento da encosta, L;
D
i
= taxa de erosão de sedimentos nas áreas planas (entre sulcos) M T
-1
L
-2
; e
D
r
= taxa de liberação de sedimentos nos sulcos ou canais, M T
-1
L
-2
.
A liberação de sedimentos nos canais é considerada independente de x e é sempre positiva.
A erosão nos plano s é positiva para desprendimento e negativa para dep osição de sedimentos.
A taxa de liberação de sedimentos em áreas nos planos (D
i
), usada nesse programa, pode
ser calculada pela equação 3.3 5, proposta por Flanagan e Nearing, (1995). A erosão nos pl anos é
semelhante à USLE/MUSLE
G I SK C D
e
2
pfiii
=
(3.35)
em que
C
i
= parâmetro que considera o efeito da cobertura vegetal na erosão dos canais,
adimensional;
K
i
= parâmetro que caracteriza a erodibilidade do solo nos planos, M T L
--4
;
I
p
= intens id ade de precipita çã o, L T
-1
;
G
e
= parâmetro que considera o efeito da cobertura do solo para erosão; e
S
f
= declividade de linha de atrito L L
-1
, calculado em função da declividade da
superfície e propriedades do fluxo.
A taxa de liberação de sedimentos em sulcos ou pequenos canais (D
r
) é calculado para os
casos em que a tensão cisalhante do escoamento exceder a tensão cisalhante crítica do solo e
quando a carga de sedimentos for menor que a capacidade de transporte do escoamen to. O valor
de D
r
pode ser obtido utilizando-se a equação apresentada por Tiscareno Lopez et al., (1994):
()
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−−=
c
crrr
T
G
1ττKCD
(3.36)
37
em que
C
r
= fator que considera a cobertura existent e no plano, adimensional;
K
r
= parâmetro que caracteriza a erodibilidade do solo n os canais, T L
-1
;
τ
= t ensão cisalhante atuando nas partículas de solo em decorrência do escoamento,
M L
-2
T
-1
;
τ
c
= t ensão cisalhante necessá ria para a ocor rência da liberaçã o de partículas, M L
-2
T
-1
calculado internamente pelo programa em função da granulométrica; e
T
c
= capacidade de transporte de sedimentos pelo escoamento, M L
-1
T
-1
.
G = carga de sedimentos (MT
-1
L
-2
)
A velocidade de queda (V
f
) da partícula é calculada através da relação seguinte:
(3.37)
A capacida de de tran sporte de sedime nto assim como a carga de sedimento é calculada
numa base de largura do elemento plano, ou seja, por unidade de largura do canal. A carga de
sedimento é convertida a uma base de largura de campo quando os cálculos são completados. A
capacidade de transporte, T
c
, em função de fluxo da tensão de cisalhamento é calculado usando
uma equação simplificada de transporte da forma:
2/3
ftc
KT
τ
=
(3.38)
Onde τ
f
é a tensão de cisalhamento do solo (Pa), K
t
é um coeficiente de transporte (m
0.5
.s
2
.kg
-0.5
) e
a capacidade de transporte é c alcu lada pela equação mo dificada de Yalin, (1963).
A equação de Yalin para sedimentos de granulométrica não uniforme foi descrita por
Foster, (1982). Essas equações foram modificadas em dois meios, com o objetivo de melhorar a
representação entre as diferenças na capacidade de transporte com as características de tamanho
de partícula do solo. Estas modificações são baseadas em testes extensivos do modelo WEPP
para um alcance grande de tipos diferentes de solo e dados me didos de erosão de campo.
Para a aplicação da equação de Yalin como descrito por Foster, (1982), a capacidade de
transporte de sedimento para cada uma das classes de tamanho de partícula do solo é somada para
obter a capacidade total de transporte de sedimento. Usando este método existe uma difer ença
)(T
c
G
QD
V
r
f
−
=
β
38
pequena nas características calculadas de sedimento, que foram limitadas na densidade e para
diâmetro dos agregados.
3.9. Parâmetros de Entrada do Modelo WEPP
3.9.1. Parâmetros Globais
1. Units: sistema de unidades utilizado para todos os parâmetros (métrico ou inglês);
2.
Clen: comprimento característico, cujo valor é dado pelo comprimento do maior canal
ou da maior cascata de planos.
3.
Temperature: temperatura em graus Celsius ou Fahrenheit
4.
Diameters: diâmetros representativos das partículas do sol o, em milímetros ou
polegadas. Limite máximo de cinco classes;
5.
Densities: valores das massas específicas dos diâmetros das classes acima
determinadas.
3.9.2 Parâmetros dos Planos
1. Identifier: número de identificação do plano;
2.
Upstream: número de identificação do plano a montante (se houver);
3.
Length: comprimento (metros ou pés);
4.
Width: larg u r a (metros ou pés);
5.
Slope: declividade;
6.
Manning: coeficiente de Manning;
7.
Chezy: coeficiente de Chezy;
8.
Interception: interceptação vegetal (milím et ros ou polegadas );
9.
Canopy Cover: fr ação da superfície ocu p ad a por vegetação;
10.
Saturation: saturação inicial relati va do solo, razão entre a umidade inicial e porosidade
do solo;
11. Kr: condutividade hidráulica saturada efetiva (mm/ h ou polegadas/h);
12.
Distribution (λ): índice de distribuição do tamanho dos poros (índice de Brooks e
Corey);
39
13.
Porosity: porosidade do solo;
14.
Rock: fração volumétrica de rochas. Se a permeabilidade é estimada com base na textura
do solo, ela deve ser multiplicada por “1- Rock”, para considerar esse volume de rochas;
15.
Cohesion : coefic iente de coesão do solo;
16.
Fractions: fraç ão de cada classe de di âmetros representat ivos do solo.
3.9.3. Parâmetros dos Canais
1. Upstream: número de identificação do elemento (plano ou canal) à montante;
2.
Lateral: número de identificaçã o dos planos que contribuem lateral mente para o canal;
3.
Length: comprimento (metros ou pés);
4.
Width: largura da base (metros ou pés);
5.
Slope: declividade;
6.
Manning: coeficiente de Manning;
7.
Chezy: coeficiente de Chezy;
8.
SS1, SS2: declividades laterais;
9.
Saturation: saturação inicial relativa do solo, razão entre a umidade inicial e porosidade do
solo;
10.
Kr: conduti vidade hidráulica saturada efetiva (mm/h ou polegadas/h);
11.
Distribution (λ): índice de distribui ção do tamanho dos poros (índice de Brooks e Corey);
12.
Porosity: porosidade do solo;
13.
Rock: fração volumétrica de rochas. Se a permeabilidade é estimada com base na textura do
solo, ela deve ser multiplicada por “1- Rock”, para consi derar esse vol ume de rochas;
14.
Cohesion: coeficiente de coesão do solo;
15.
Fractions: fração de cada classe de diâmetros representativos do solo.
3.10. Uma breve conclusão sobre o WEPP
Os parâmetros listados anteriormente podem ser agrupados nas seguintes categoria s:
a) Parâmetros que são obtidos através de ensaios na área experimental ou de acordo com as
característi cas geométricas do s elementos: Clen, Te mperature, Diameters, Densitie s,
Identifier, Upstream, Length, Width, Slope, Upstream, Lateral, SS1, SS2.
40
b) Parâmetros que são obtidos através de literatura, com base em trabalhos efetuados na bacia
em estudo ou em áreas semelhantes: Chezy, I nterception, Canopy Cover,λ, Porosity, Roc k,
Cohesion, Fraction s .
c) Parâmetros que precisam de calibração: Ks,
Si, Kr, Ki e τ.
41
CAPÍTULO 4
MATERIAIS E MÉTODOS
4.0. ÁREAS UTILIZADAS
Neste trabalho foram utilizados dados provenientes de duas parcelas de erosão e duas
microbacias da Bacia experimental de Sumé (BES), e utilizados dados provenientes de duas
parcelas de erosão e três microbacias da Bacia experimental de São João do Cariri (BESJC)
(Figura 4.1). Foram obtidos nestas instalações, os dados referentes à lâmi na escoada e peso
total de sedimentos produzidos em cada um dos eventos da precipitação que geram
escoamento superficial.
Figura 4.1. Localização das bacias experimentais de Sumé e de São João do Cariri.
4.1. Bacia experimental de Sumé (BES)
A Bacia experimental de Sumé(BES) foi instalada na propriedade particular chamada
Fazenda Nova, no município de Sumé, Estado da Paraíba, dentro da Bacia representativa de
Sumé (BRS), localizada na sub-bacia do Alto Paraíba, próxima a cidade de Sumé no Estado
da Paraíba, numa latitude aproximada de 7
o
40’ Sul e longitude aproximada de 37
o
00’ Oeste
42
(Cadier e Freitas, 1982). Atualmente a BES está desativada. Situava-se na altura do km 118
da BR-412, entre as cidades de Sumé e Monteiro, numa latitude de 7
o
44’ Sul e longitude
36
o
57’ Oeste (Cadier et al., 1983). Esta região, uma das ma is secas do Nordeste do Brasil, é
denominada Cariri Velhos, ou apenas Cariri. A Figura 4.2 mostra as áreas hidrologicamente
semelhantes à BRS.
SUMÉ
R. G. do Norte
Ceará
Minas Gerais
Goiás
Bahia
Sergipe
Alagoas
Piauí
Paraíba
45°
Escala: 1:10.000.000
0 100 200 300 400
Quilômetros
40° 35°
5°
10°
15°
Zona com características hidrológicas
semelhantes à Bacia Representativa de Sumé
R
i
o
S
ã
o
F
ra
n
c
i
s
c
o
R
i
o
S
ã
o
F
r
a
n
c
i
s
c
o
Pernambuco
Figura 4.2. Área hidrologicamente semelhante à Bacia Representativa de Sumé (Cadier
e Freitas, 1982).
A precipitação média anual varia entre 550 mm, com decenal seca igual a 300 mm e
decenal úmida igual a 900 mm. O período mais chuvoso é centralizado entre 15 de fevereiro e
20 de abril, com período chuvoso entre Fevereiro-Abril. A precipitação em 24 h ultrapassada
5 vezes por ano é igual a 30 mm, 1 vez por ano é igual a 61 mm, 1 vez a cada 10 anos é igual
a 107 mm, 1 vez a cada 100 anos é igual a 159 mm (Cadier e Freitas, 1982).
A temperatura média anual varia entre 23 e 27ºC com amplitudes térmicas diárias de
10ºC. A insolação apresenta uma média anual igual a 2800 horas enquanto que a
evapotranspiração média é de 2000 mm/ano. A evaporação anual no Tanque Classe A é igual
a 2900 mm.
Os principais tipos de solos existentes na Bacia Representativa de Sumé são: (a) solos
bruno não-cálcicos, (b) solos bruno não-cálcico vérticos, (c) solos litólicos eutróficos, (d)
solos aluviais, (e) solos podzólicos e (f) afloramentos de rochas. Os solos (a) e (b)
representam aproximadamente 60% da superfície da BRS, 20% representam os solos (c) e
20% são formados por solos (e). Os solos (b) possuem profundidade média de 40 cm, são
43
pedregosos e de permeabilidade moderada. Os solos (c) são rasos, pedregosos, e de
permeabilidade média a lenta. Os solos (b) são um pouco mais profundos do que os solos (a),
e possuem permeabilidade lenta. Os solos (e) possuem profundidade média superior a 1,5 m,
com permeabilidade rápida devido à textura mé dia ou franco arenosa. Os solos aluviais são
geralmente profundos, com permeabilidade mu ito rápida, textura arenosa e se apresentam
normalmente nas partes planas da bacia (Cadier e Freitas, 1982). O relevo varia de ondulado a
pouco ondulado, com declividade média inferior a 10%.
A vegetação predominante é a caatinga hiperxerófila densa, semelhante à vegetação de
toda a região dos Cariris Velhos. Entre as espécies mais significativas, temos o Xiquexique
(Cereus Gounellei), Mandacaru (Cereus Jamacaru), Braúna (Schinopsis Brasiliensis), Favela
(Jatropha Phillacantha), Quixaba (Bumelia Sertorum), Aroeira (Astonium Urundeva),
Umbuzeiro (Ipodias Tuberosa), Pinhão (Jatropha Curcas), Macambira (Bromélia Laciniosa),
Marmeleiro (Cróton Hemyargyreus) e Caatingueira (Caesalpinia Pyramidalis) (Cadier e
Freitas, 1982).
4.2. Instalações na bacia experimental de Sumé
As instalações da BES são formadas por quatro microbacias com áreas entre 0,5 e 1
ha, e nove parcelas experimentais de 100 m
2
, operadas sob chuva natural. Duas das
microbacias foram instaladas na área com cobertura nativa de caatinga, sendo as outras duas
microbacias localizadas numa área onde toda vegetação local foi completamente removida.
As microbacias e parcelas experimentais apresentavam entre si diversas condições
topográficas e de manejo e uso do solo. Além dos dados de escoamento superficial, foram
coletadas amostras padronizadas para estimativa da quantidade de sedimentos transportados
pelo fluxo (Srinivasan e Galvão, 2003).
4.2.1. Parcelas de Erosão
Na Bacia experimental de Sumé, foram instaladas nove parcelas de erosão com
diferentes declividades e cobertura vegetal, representando, dessa forma, várias combinações
de declividade, manejo e cobertura vegetal na bacia experimental . As parcelas foram do tipo
Wischmeier (Wischmeier e Smith, 1960) e possuía uma área de 100 m
2
(22,0 m × 4,55 m)
(Figura 4.3). Neste estudo foram utilizadas dadas obtidos das parcelas 01 e 04, ambas
desmatadas. As características de cada parcela estão mostradas na Tabela 4.1.
44
Tabela 4.1. Características das parcelas utilizadas de 100 m
2
.
Parcela Declividade Média (%) Cobertura Vegetal Período de Observação
1 3,8 Desmatada 1982 – 1991
4 7,0 Desmatada 1982 – 1991
ESCOAMENTO E EROSÃO DA PARCELA
TANQUE Nº 1
TANQUE Nº 2
TUBOS DO PARTIDOR
BALDE COLETOR
Figura 4.3. Parcela de Erosão e Tanques Coletores.
Nas parcelas foram instalados dois tanques de fibrocimento de 1000 litros, com um
sistema de partidores no primeiro, onde, dentre nove tubos partidores, apenas um foi ligado ao
segundo tanque. O volume total escoado foi calculado como a soma do conteúdo do primeiro
mais nove vezes o volume escoado do segundo. No primeiro tanque, um balde foi colocado
para captar o escoamento e a erosão provenientes de pequenas chuvas, facilitando a medição
volumétrica e a amostragem. A avaliação da produção de sedimentos foi realizada através de
amostragem nos dois tanques. As amostras foram coletadas no balde coletor, no primeiro
tanque (em dois estágios de drenagem), e no segundo tanque (num único estágio
homogeneizado). Os tanques foram pré-calibrados, de modo que a amostragem de cada
estágio pudesse ser associada a um volume conhecido. A produção total de sedimentos foi
estimada pelo somatório da quantidade de sedimentos avaliada para cada estágio. Não havia
linígrafos nos tanques medidores das parcelas, e, portanto não era possível obter o hidrograma
45
do evento, mas apenas o volume total escoado (Cadier et al., 1983). Maiores detalhes sobre a
BES e os dados coletados estão disponíveis na publicação de Srinivasan e Galvão (2003).
4.2.2. Microbacias
As microbacias (Figura 4.4) começaram a ser operadas no início do período chuvoso
de 1982. Foram realizados os levantamentos topográficos, botânicos, pedológicos e etc, com a
finalidade de estabelecer as características físicas da bacia experimental (Cadier et al., 1983).
As características relativas as microbacias utilizadas neste trabalho estão apresentadas na
Tabela 4.2.
LINÍGRAFO
VERTEDOR
TUBOS DE DESCARGA
DISPOSITIVO DE
AMOSTRAGEM DAS
ÁGUAS QUE SANGRAM
ESCOAMENTO
Figura 4.4. Fossa de sedimentos das microbacias.
Tabela 4.2. Características das microbacias utilizadas (Cadier et al., 1983).
Microbacia Área (ha) Perímetro (m) Declividade média (%) Cobertura Vegetal
03 0,52 302 7,1 Desmatada
04 0,48 270 6,8 Desmatada
Cada microbacia possuiu uma fossa retangular de 2,3 m
3
de capacidade, equipada com
um vertedor triangular de 90º, um linígrafo e um dispositivo de amostragem das águas que
sangram. O vertedor foi dimensionado para uma vazão máxima de 0,27 m
3
/s, o que
corresponde à descarga provocada por uma chuva com intensidade de 100 mm/h que se
46
escoaria em sua totalidade sobre uma superfície de 1 ha, com uma velocidade média de 0,2 a
0,3 m/s no canal da fossa (Cadier et al., 1983).
O volume total escoado foi calculado pela soma do que passa pelo vertedor e aquele
que fica retido na fossa. A avaliação da produção total de sedimentos da microbacia foi
baseada em amostragem realizada no material retido na fossa (em suspensão e depositado no
fundo) e no fluxo vertente. A amostragem dos sedimentos retidos na fossa foi realizada em
três estágios, conforme estabelecido no roteiro de coleta de dados para as microbacias
(Srinivasan e Galvão, 2003). A concentração obtida pela média das amostras em cada estágio
foi relacionada a um volume de água correspondente. Três orifícios situados na placa do
vertedor e em alturas diferentes drenavam uma pequena parte da mistura de água-sedimento
que passava pelo vertedor, acumulando-a em dois recipientes coletores, nos quais eram
coletadas duas amostras. Uma terceira amostra adicional, quando possível, era coletada
manualmente durante o evento, na descarga do vertedor. A concentração mé dia destas duas ou
três amostras foram consideradas como a concentração média do volume vertido durante o
evento de chuva. A produção total de sedimentos foi calculada pelo somatório da produção
relativa a cada estágio d a coleta na fossa e ao escoamento através do vertedor.
4.2.3. Dados Coletados
Cada evento de precipitação que gerou escoamento em alguma unidade experimental
recebeu um número de identificação e a denominação de “cheia”. Na BES, os dados foram
coletados, no período entre 1982–1991, onde foram catalogados 264 eventos. No presente
trabalho foi utilizado apenas 100 eventos escolhidos aleatoriamente nos registros de cada
unidade experimental no presente estudo.
Neste trabalho foram utilizados apenas dados das parcelas 1 e 4 e as microbacias 3 e 4,
que, possuem as características semelhantes das unidades da Bacia experime ntal de São João
do Cariri. Os dados das parcelas de 1 e 4 foram utilizados apenas nas simulações com o
modelo WESP, enquanto os dados oriundos das microbacias foram utilizados nos testes
realizados com os modelos KINEROS2, WE SP e WEPP. As tabelas 4.3 a 4.6 apresentam
todos os dados dos eventos utilizados no presente estudo.
48
Tabela 4.3. Dados selecionados da parcela 1 da BES.
Lo
(mm)
E
o
(kg/ha)
Lo
(mm)
E
o
(kg/ha)
1 31/3/1982 16,7 0,10 16,00 82 29/3/1985 18,8 2,18 31,92
2 15/4/1982 40,6 8,11 3,33 87 3/4/1985 1,1 7,77 491,90
8 5/5/1982 1,4 0,13 33,92 89 5/4/1985 32,2 7,79 321,00
20 23/3/1983 2,7 0,07 572,00 90 6/4/1985 3,0 3,56 20,51
21 27/3/1983 0,9 0,25 667,00 93 10/4/1985 9,0 1,06 118,20
22 6/4/1983 0,7 6,26 81,00 94 11/4/1985 8,0 0,27 62,37
25 7/2/1984 0,1 6,43 1490,00 103 3/5/1985 0,9 4,20 31,48
26 14/02/194 0,2 1,18 180,72 105 8/5/1985 4,6 0,87 52,01
27 29/2/1984 3,7 10,94 651,90 115 7/2/1986 0,4 0 ,30 30,53
35 3/4/1984 5,2 5,19 251,20 118 26/2/1986 1,9 0,86 14,35
36 4/4/1984 5,8 22,63 258,39 120 2/3/1986 2,5 1,27 2,74
37 5/4/1984 0,8 7,84 4,20 131 8/4/1986 4,9 0,10 7,28
39 15/4/1984 0,3 2,79 1346,00 133 13/4/1986 3,2 0,04 168,24
40 18/4/1984 16,0 0,08 622,00 134 14/4/1986 0,9 0,15 236,78
41 19/4/1984 1,0 4,88 652,00 139 6/5/1986 0,4 1,01 347,29
45 26/4/1984 1,2 1,73 1978,00 140 12/6/1986 1,2 2,59 5,95
46 19/5/1984 13,4 3,10 3030,00 141 16/7/1986 0,4 1,75 79,15
47 20/5/1984 10,9 6,05 1535,88 142 20/7/1986 23,4 0,14 67,50
49 23/5/1984 2,2 12,58 632,00 143 24/11/1986 3,8 1 ,34 29,85
50 24/5/1984 4,0 7,84 920,00 144 7/2/1987 0,3 1,41 126,19
51 25/5/1984 8,4 7,33 1134,00 146 12/2/1987 6,4 0,98 41,30
52 17/7/1984 8,8 3,64 734,00 148 2/3/1987 4,0 0,94 8,77
53 25/8/1984 2,4 5,75 942,00 150 10/3/1987 26,4 3,17 7,67
55 25/1/1985 16,3 7,74 4334,40 190 13/7/1988 31,6 0,71 12152,77
58 4/2/1985 4,6 6,83 632,00 191 16/7/1988 19,8 0,70 1900,26
59 5/2/1985 6,3 20,70 17,00 200 27/3/1989 18,4 8,43 1563,63
61 11/2/1985 0,2 16,00 2962,00 204 2/4/1989 31,2 16,32 34,41
62 12/2/1985 0,5 2,41 9402,80 205 5/4/1989 15,8 7,99 893,45
63 13/2/1985 8,6 15,10 2843,00 206 6/4/1989 18,2 0,68 97,06
64 14/2/1985 6,9 26,00 1190,00 207 10/5/1989 20,2 4,10 158,27
Cheia Data Chuva
Parcela 1
Cheia Data Chuva
Parcela 1
49
Tabela 4.4. Dados selecionados da parcela 4 da BES.
Lo
(mm)
E
o
(kg/ha)
Lo
(mm)
E
o
(kg/ha)
1 31/3/1982 16,7 0,09 3,10 82 29/3/1985 2,0 3,58 255,00
2 15/4/1982 40,6 7,76 904,00 87 3/4/1985 18,8 2,47 97,40
8 5/5/1982 1,4 1,39 485,00 89 5/4/1985 1,1 1,13 4,83
20 23/3/1983 2,7 0,16 4,00 90 6/4/1985 32,2 2,78 8,20
21 27/3/1983 0,9 1,05 87,86 93 10/4/1985 3,0 8,10 78,00
22 6/4/1983 0,7 8,01 1961,23 94 11/4/1985 9,0 4,95 59,00
25 7/2/1984 0,1 8,05 1992,00 98 22/4/1985 8,0 2,35 125,00
26 14/02/194 0,2 0,26 34,00 105 8/5/1985 0,9 0,17 12,33
27 29/2/1984 3,7 11,24 4908,23 115 7/2/1986 4,6 10,58 504,84
35 3/4/1984 5,2 5,50 2359,00 118 26/2/1986 0,4 1,07 93,03
36 4/4/1984 5,8 21,31 3502,28 120 2/3/1986 1,9 0,27 15,49
37 5/4/1984 0,8 8,22 1285,00 133 13/4/1986 2,5 0,36 32,25
39 15/4/1984 0,3 5,36 658,76 134 14/4/1986 4,9 3,29 56,30
40 18/4/1984 16,0 11,40 1974,53 139 6/5/1986 3,2 0,15 0,75
41 19/4/1984 1,0 8,21 2106,00 141 16/7/1986 0,9 0,05 279,38
45 26/4/1984 1,2 3,53 935,00 142 20/7/1986 0,4 4,34 66,35
46 19/5/1984 13,4 5,91 1709,00 143 24/11/1986 1,2 2,84 243,72
47 20/5/1984 10,9 6,23 4584,09 144 7/2/1987 0,4 1,34 292,30
49 23/5/1984 2,2 15,71 14335,64 148 2/3/1987 23,4 1,30 228,29
50 24/5/1984 4,0 7,90 3298,00 150 10/3/1987 3,8 0,30 9,20
51 25/5/1984 8,4 4,43 694,69 190 13/7/1988 0,3 0,15 5,10
52 17/7/1984 8,8 5,01 3163,00 191 16/7/1988 6,4 0,17 6,02
53 25/8/1984 2,4 8,16 3055,00 200 27/3/1989 4,0 0,93 200,14
55 25/1/1985 16,3 6,16 1122,00 204 2/4/1989 26,4 0,10 6,78
58 4/2/1985 4,6 7,21 1820,31 205 5/4/1989 31,6 3,52 363,97
59 5/2/1985 6,3 20,91 11979,62 206 6/4/1989 19,8 7,92 191,88
61 11/2/1985 0,2 10,82 11192,90 207 7/4/1989 18,4 12,21 2455,63
62 12/2/1985 0,5 1,02 491,00 208 8/4/1989 31,2 7,97 975,23
63 13/2/1985 8,6 14,13 6230,91 212 27/4/1989 15,8 0,41 17,88
65 16/2/1985 6,9 2,47 703,00 214 4/5/1989 18,2 2,43 184,08
Cheia Data Chuva
Parcela 4
Cheia Data Chuva
Parcela 4
50
Tabela 4.5. Dados de eventos selecionados da microbacia 3 da BES.
Lo
(mm)
E
o
(kg/ha)
Lo
(mm)
E
o
(kg/ha)
1 31/3/1982 16,7 0,02 0,23 87 3/4/1985 1,1 2,81 230,35
4 23/4/1982 0,6 0,11 4,56 89 5/4/1985 32,2 0,73 302,95
20 23/3/1983 2,7 0,01 0,12 90 6/4/1985 3,0 5,34 850,62
21 27/3/1983 0,9 0,11 1,44 93 10/4/1985 9,0 6,80 221,99
22 6/4/1983 0,7 1,52 27,57 94 11/4/1985 8,0 5,52 18,58
25 7/2/1984 0,1 3,36 518,62 98 22/4/1985 8,0 5,14 181,39
26 14/2/1984 0,2 0,48 43,00 103 3/5/1985 0,9 1,11 367,20
27 29/2/1984 3,7 8,02 502,00 105 8/5/1985 4,6 0,87 125,65
35 3/4/1984 5,2 3,22 367,72 115 7/2/1986 0,4 0,09 57,24
36 4/4/1984 5,8 9,32 1354,00 118 26/2/1986 1,9 1,06 278,79
37 5/4/1984 0,8 3,71 249,58 120 2/3/1986 2,5 0,31 63,68
39 15/4/1984 0,3 2,22 85,21 131 8/4/1986 4,9 0,03 10,68
40 18/4/1984 16,0 4,95 242,96 133 13/4/1986 3,2 0,18 257,33
41 19/4/1984 1,0 3,77 272,99 134 14/4/1986 0,9 0,41 50,94
45 26/4/1984 1,2 0,94 63,00 139 6/5/1986 0,4 0,18 29,23
46 19/5/1984 13,4 2,22 43,00 140 16/7/1986 1,2 0,01 0,15
47 20/5/1984 10,9 2,55 55,00 141 20/7/1986 0,4 0,47 41,95
49 23/5/1984 2,2 5,10 90,00 142 24/11/1986 23,4 1,25 125,54
50 24/5/1984 4,0 2,03 225,46 143 7/2/1987 3,8 0,04 0,81
51 25/5/1984 8,4 0,23 0,30 144 7/2/1987 0,3 0,19 7,87
52 17/7/1984 8,8 0,16 10,61 146 12/2/1987 6,4 0,06 36,90
53 25/8/1984 2,4 0,16 2,46 148 2/3/1987 4,0 0,06 1,86
55 25/1/1985 16,3 0,20 24,00 150 10/3/1987 26,4 0,32 41,43
58 4/2/1985 4,6 3,79 376,20 190 13/7/1988 31,6 0,45 78,33
59 5/2/1985 6,3 16,80 784,42 191 16/7/1988 19,8 0,22 160,70
61 11/2/1985 0,2 9,22 500,00 200 27/3/1989 18,4 0,44 1014,43
62 12/2/1985 0,5 0,04 0,02 204 2/4/1989 31,2 5,38 1036,24
63 13/2/1985 8,6 10,65 372,00 205 5/4/1989 15,8 0,31 4,73
65 16/2/1985 25,4 0,28 33,00 206 6/4/1989 18,2 3,31 366,70
66 17/2/1985 0,2 8,97 428,00 207 7/4/1989 18,4 10,43 1325,61
Cheia Data Chuva
Microbacia 3
Cheia Data Chuva
Microbacia 3
51
Tabela 4.6. Dados de eventos selecionados da microbacia 4 da BES.
Lo
(mm)
E
o
(kg/ha)
Lo
(mm)
E
o
(kg/ha)
1 31/3/1982 16,7 0,02 0,23 75 18/3/1985 0,8 0,01 0,89
8 23/4/1982 1,4 0,11 4,56 82 29/3/1985 2,0 0,05 189,00
20 23/3/1983 2,7 0,01 0,12 87 3/4/1985 18,8 2,81 230,35
21 27/3/1983 0,9 0,11 1,44 89 5/4/1985 1,1 0,73 302,95
22 6/4/1983 0,7 1,52 27,57 90 6/4/1985 32,2 5,34 850,62
25 7/2/1984 0,1 3,36 518,62 93 10/4/1985 3,0 6,80 221,99
26 14/2/1984 0,2 0,48 43,00 94 11/4/1985 9,0 5,52 18,58
27 29/2/1984 3,7 8,02 502,00 98 22/4/1985 8,0 5,14 181,39
35 3/4/1984 5,2 3,22 367,72 103 3/5/1985 0,9 1,11 367,20
36 4/4/1984 5,8 9,32 1354,00 105 8/5/1985 0,9 0,87 125,65
37 5/4/1984 0,8 3,71 249,58 115 7/2/1986 4,6 0,09 57,24
39 15/4/1984 0,3 2,22 85,21 118 26/2/1986 0,4 1 ,06 278,79
40 18/4/1984 16,0 4,95 242,96 120 2/3/1986 1,9 0,31 63,68
41 19/4/1984 1,0 3,77 272,99 131 8/4/1986 2,5 0,03 10,68
45 26/4/1984 1,2 0,94 63,00 133 13/4/1986 3,2 0 ,18 257,33
46 19/5/1984 13,4 2,22 43,00 134 14/4/1986 4,9 0,41 50,94
47 20/5/1984 10,9 2,55 55,00 139 6/5/1986 3,2 0,18 29,23
49 23/5/1984 2,2 5,10 90,00 140 16/7/1986 1,2 0,01 0,15
50 24/5/1984 4,0 2,03 225,46 141 20/7/1986 0,9 0,47 41,95
51 25/5/1984 8,4 0,23 0,30 142 24/11/1986 0,4 1,25 125,54
52 17/7/1984 8,8 0,16 10,61 143 7/2/1987 1,2 0,04 0,81
53 25/8/1984 2,4 0,16 2,46 144 7/2/1987 0,4 0,19 7,87
55 25/1/1985 16,3 0,20 24,00 146 12/2/1987 6,4 0,06 36,90
58 4/2/1985 4,6 3,79 376,20 148 2/3/1987 23,4 0,06 1,86
59 5/2/1985 6,3 16,80 784,42 150 10/3/1987 3,8 0,32 41,43
61 11/2/1985 0,2 9,22 500,00 190 13/7/1988 0,3 0,45 78,33
62 12/2/1985 0,5 0,04 0,02 191 16/7/1988 6,4 0,22 160,70
63 13/2/1985 8,6 10,65 372,00 200 27/3/1989 4,0 0,44 1014,43
65 16/2/1985 6,9 0,28 33,00 204 2/4/1989 26,4 5,38 1036,24
66 17/2/1985 0,2 8,97 428,00 205 5/4/1989 31,6 0,31 4,73
Cheia Data Chuva
Microbacia 4
Cheia Data Chuva
Microbacia 4
52
4.3. A Bacia experimental de São João do Cariri (BESJC)
A BESJC tem uma área de aproximadamente 15 km
2
e drena suas águas para o açude
público Namorados construído pelo DNOCS. A bacia localiza-se na parte média da Bacia do
Rio Taperoá (com 7° 25' de latitude Sul e 36° 30' de longitude Oeste) nas proximidades da
cidade de São João do Cariri – PB a 220 km de João Pessoa capital (Santos et al., 2004).
A região onde se encontra a bacia apresenta-se com clima seco semi-árido, solos rasos,
subsolo derivado do embasamento cristalino, vegetação de caatinga, relevo ondulado e
altitude entre 500 m. O curso d'água mais importante da Bacia é o Riacho Namorados, ao
longo do qual estão localizados alguns açudes particulares (Santos et al., 2004). Vários
instrumentos foram instalados na Bacia experimental desde 1985, tendo sua operação
iniciado em 1987.
A bacia experimental de São João do Cariri foi implantada após a desativação da
Bacia experimental de Sumé com o intuito de dar continuidade aos estudos
hidrossedimentológicos da região. As instalações da Bacia experimental de São João do
Cariri (BESJC) são formadas por duas parcelas, três microbacias e quatro sub-bacias
(Srinivasan et al., 2003). Em junho de 2000, foi instalada a primeira mi crobacia (M1), com
uma área de 0,18 ha e em julho de 2001 foram concluídas as obras de instalação de duas
novas microbacias, uma de 0,16 ha (M2) e outra de 1,63 ha (M3), sendo a M2 uma sub-bacia
da M3, podendo assim, avaliar o efeito de escala dentro da mesma microbacia experimental.
Duas parcelas experimentais de 100 m
2
, 3,6 % e 3,4 % de declividades operadas sob chuva
natural estão sendo monitoradas desde 1998. As três microbacias estão localizadas em áreas
onde a vegetação nativa foi praticamente removida. As mi crobacias e parcelas experimentais
apresentam entre si diversas condições topográficas e de manejo do solo. Além dos dados de
escoamento superficial, estão sendo coletadas nestes experimentais amostras padronizadas
para estimativa da quantidade de sedimentos transportados pelo fluxo.
4.3.1. Parcelas de Erosão
Na Bacia experimental de São João do Cariri, em julho de 1998, foram instaladas
parcelas de erosão da mesma maneira que foram instaladas na Bacia experimental de Sumé.
A Tabela 4.7 apresenta as características de cada parcela, bem como o ano de início de
operação. As parcelas 1 e 2 da BESJC foram instaladas a partir de 1998, segundo os mesmos
procedimentos utilizados para a BES.
53
Tabela 4.7. Características das parcelas de 100 m
2
.
Parcela Declividade Média (%) Cobertura Vegetal Período de Observação
1 3,4 Desmatada a partir 1999
Vegetação rasteira a partir 1999 até 2000 2 3,6
desmatada A partir de 2001
4.3.2. Microbacias
Em junho de 2000, foi instalada microbacia 1, a primeira na bacia representativa e em
julho de 2001, foram encerradas as obras de instalação de duas novas microbacias (M2 e M3).
As características relativas a cada microbacia estão apresentadas na Tabela 4.8.
Tabela 4.8. Características das microbacias estudadas da BESJC.
Microbacia Área (ha) Perímetro (m) Declividade média (%) Cobertura Vegetal
1 0,18 175 7,5 Desmatada
2 0,16 209 6,9 Com resto de caatinga
3 1,63 533 7,1 Com resto de caatinga
4.3.3. Dados coletados
Os dados de escoamento superficial (lâmina escoada (mm)) e a produção de
sedimentos (kg/ha) vêm sendo coletados desde o início da implantação de cada unidade
experimental na BESJC. Tratando-se da continuidade dos procedimentos criados para a BES,
coleta dos dados, análise e processamento dos dados com a criação de banco de dados
hidrossedimentológicos são exatamente os mesmos utilizados na BES e descritos
anteriormente.
Foi utilizado também o banco de dados coletados através do projeto IBESA –
Instalação de Bacias Experimentais no Semi-árido (Srinivasan et al., 2004), em São João do
Cariri, principalmente no caso das precipitações. No período de 1999 a 2006, foram coletados
dados referentes aos 179 eventos para as parcelas, 160 eventos para a microbacia 1 e 116
eventos para as microbacias 2 e 3. Dos quais se separou uma parte para calibração e outra
para validação, testes de consistência e validação cruzada (Figuras 4.9 a 4. 11).
As microbacias e parcelas de São João do Cariri foram baseadas nos elementos já
instalados em Sumé. Logo os procedimentos já foram descritos com detalhes anteriormente.
54
Tabela 4.9. Dados dos eventos nas parcelas da BESJC.
Parcela 1 Parcela 2
Cheia Data Chuva (mm)
Lo (mm) Sed. (kg/ha) Lo (mm) Eo (kg/ha)
1 14/3/1999 21,0 1,425 85,61 0,795 37,040
2 18/3/1999 10,2 0,870 34,05 0,464 15,047
3 1/5/1999 11,4 1,890 107,37 1,570 42,290
4 5/5/1999 7,1 1,789 90,84 1,607 35,670
5 14/5/1999 8,6 2,037 98,37 1,009 34,782
6 22/5/1999 10,8 0,363 16,73 0,256 9,875
7 6/6/1999 18,0 1,200 9,23 1,163 8,281
8 7/6/1999 21,8 1,500 21,63 1,100 5,425
9 24/12/1999 26,0 6,600 299,00 5,400 77,000
10 29/12/1999 8,5 3,409 393,00 2,158 48,100
11 7/1/2000 71,0 22,920 1937,00 19,460 246,000
12 9/1/2000 30,7 6,600 315,00 6,464 15,500
13 16/1/2000 32,0 6,600 650,50 6,500 21,400
14 21/1/2000 31,1 6,559 296,30 5,605 88,000
15 15/2/2000 68,0 9,939 1070,00 8,170 224,000
16 17/2/2000 29,6 9,060 510,00 7,810 193,000
17 17/2/2000 13,1 8,440 412,30 2,659 216,620
18 18/2/2000 7,0 1,235 42,50 0,600 36,800
19 22/2/2000 17,3 6,610 108,00 2,280 5,000
20 24/2/2000 2,8 0,040 0,90 0,007 0,021
21 1/3/2000 13,4 8,070 290,80 7,650 100,720
22 2/3/2000 7,9 3,150 207,40 1,500 8,620
23 19/3/2000 38,6 12,030 730,10 6,666 6,600
24 29/3/2000 23,2 12,180 889,70 6,720 111,200
25 30/3/2000 19,7 10,560 899,00 5,625 24,600
26 31/3/2000 35,6 18,350 741,00 8,504 27,860
27 1/4/2000 17,0 7,368 299,40 6,666 42,800
28 8/4/2000 20,6 11,870 636,00 3,675 117,900
29 11/4/2000 16,7 8,646 842,00 3,050 21,390
30 12/4/2000 61,0 24,997 1794,00 10,800 31,470
31 16/4/2000 21,0 11,750 114,00 6,570 8,960
32 17/4/2000 9,0 1,425 63,00 0,003 0,020
33 25/4/2000 5,6 1,350 36,75 0,000 0,000
34 28/4/2000 2,9 0,095 2,47 0,000 0,000
35 5/5/2000 21,7 10,642 103,40 6,321 0,100
55
Tabela 4.9. Continuação dos dados dos eventos nas parcelas da BESJC.
Parcela 1 Parcela 2 Cheia
Data Chuva (mm)
Lo (mm) Eo. (kg/ha) Lo (mm) Eo (kg/ha)
36 18/5/2000 15,2 6,720 72,53 0,000 0,000
37 23/5/2000 7,9 0,534 74,60 0,000 0,000
46 10/8/2000 8,8 6,396 199,00 0,005 0,030
47 1/12/2000 26,0 6,700 81,41 0,000 0,000
48 12/1/2001 19,3 7,182 137,40 0,000 0,000
49 8/3/2001 25,0 8,610 222,36 0,000 0,000
50 9/3/2001 4,5 0,005 0,06 0,000 0,000
51 11/3/2001 9,0 4,977 87,87 0,000 0,000
52 14/3/2001 5,0 2,700 7,47 0,040 0,720
53 18/3/2001 14,2 8,070 71,92 0,060 0,330
54 27/3/2001 39,0 23,440 845,24 2,614 16,371
55 30/3/2001 24,2 0,130 1,23 0,000 0,000
56 31/3/2001 23,7 9,420 614,72 0,516 8,590
57 2/4/2001 7,0 3,663 338,47 0,100 0,600
58 12/4/2001 19,4 6,710 687,07 0,120 0,840
59 13/6/2001 15,4 6,600 97,00 0,080 0,200
60 27/6/2001 32,6 18,800 219,77 0,150 0,750
61 2/7/2001 5,3 0,148 0,74 0,000 0,000
62 20/7/2001 10,0 0,900 8,02 0,000 0,000
63 3/8/2001 11,0 0,450 6,60 0,000 0,000
64 12/8/2001 4,3 0,090 0,25 0,000 0,000
65 22/8/2001 6,8 1,413 4,65 0,130 4,550
66 4/9/2001 17,0 4,800 77,85 0,812 0,230
67 27/10/2001 41,0 24,270 522,15 6,600 44,070
68 29/12/2001 9,4 4,650 192,83 2,840 19,830
69 1/1/2002 17,8 4,950 57,92 1,950 40,839
70 2/1/2002 28,2 22,920 302,62 8,100 90,300
71 4/1/2002 40,0 32,370 359,69 31,050 78,075
72 6/1/2002 10,5 6,600 95,20 0,900 37,800
73 10/1/2002 7,2 3,750 101,18 3,075 15,180
74 11/1/2002 4,7 3,355 47,93 3,290 35,010
75 22/1/2002 4,3 1,280 44,20 0,750 16,425
76 3/2/2002 72,0 29,670 1163,10 28,350 535,405
77 5/2/2002 5,4 1,350 39,96 1,240 21,670
78 10/2/2002 12,2 2,184 998,75 2,025 438,750
56
Tabela 4.9. Continuação dos dados dos eventos nas parcelas da BESJC.
Parcela 1 Parcela 2 Cheia
Data Chuva (mm)
Lo (mm) Eo. (kg/ha) Lo (mm) Eo (kg/ha)
79 11/2/2002 8,0 1,212 950,61 0,945 109,125
80 12/2/2002 31,0 13,560 1137,38 13,470 246,490
81 13/2/2002 6,0 0,900 27,00 0,825 17,475
92 7/6/2002 12,0 2,150 51,13 1,250 8,315
93 26/7/2002 9,0 0,100 0,85 0,018 0,342
94 10/12/2002 3,7 0,020 1,43 0,009 0,160
95 19/1/2003 63,6 8,190 955,13 7,860 566,640
96 24/1/2003 3,2 0,140 9,52 0,018 0,421
97 31/1/2003 8,7 1,707 245,48 1,350 18,735
98 4/2/2003 5,1 0,900 36,30 0,600 8,250
99 12/2/2003 12,0 3,150 248,10 1,950 65,520
100 31/3/2003 9,0 2,250 75,87 2,100 36,750
101 21/4/2003 29,0 7,650 119,12 6,870 73,085
102 22/4/2003 6,0 1,500 58,00 1,350 16,875
103 1/5/2003 3,8 0,040 0,50 0,028 xx
104 2/5/2003 9,8 5,550 88,81 5,525 57,680
105 5/6/2003 6,9 6,750 69,18 6,600 68,985
106 14/6/2003 4,4 0,150 33,80 0,090 1,980
107 16/8/2003 82,6 18,620 672,16 16,050 183,990
108 23/8/2003 16,6 6,450 140,57 6,430 17,649
109 14/1/2004 26,1 6,570 26,89 6,600 47,535
110 15/1/2004 6,0 2,400 18,01 1,800 7,905
111 16/1/2004 20,3 7,431 68,74 7,100 39,181
112 20/1/2004 75,6 20,220 436,59 16,920 239,175
113 22/1/2004 33,4 10,770 217,82 9,450 148,355
114 25/1/2004 61,6 17,520 679,57 14,850 138,285
115 26/1/2004 4,5 2,700 57,52 2,550 32,580
116 27/1/2004 4,0 1,350 44,55 0,450 7,110
117 28/1/2004 14,8 8,070 260,00 8,100 41,790
118 29/1/2004 2,4 1,200 24,45 1,500 8,475
119 30/1/2004 11,5 8,070 252,97 7,337 209,436
120 31/1/2004 12,1 3,750 10,32 3,600 11,355
121 3/2/2004 8,7 5,400 84,08 7,260 63,300
122 4/2/2004 61,0 35,070 1131,66 24,300 443,250
123 6/2/2004 29,2 12,120 306,57 10,800 334,590
124 12/2/2004 24,7 16,170 502,70 17,550 508,640
57
Tabela 4.9. Continuação dos dados dos eventos nas parcelas da BESJC.
Parcela 1 Parcela 2 Cheia
Data Chuva (mm)
Lo (mm) Eo. (kg/ha) Lo (mm) Eo (kg/ha)
125 27/2/2004 17,0 5,550 849,65 4,620 232,150
126 28/2/2004 6,4 3,300 200,48 3,150 74,175
127 7/3/2004 58,8 8,150 210,47 7,880 180,957
128 15/3/2004 5,9 1,108 112,42 0,750 66,825
129 22/3/2004 3,5 0,130 2,28 0,150 2,625
138 19/3/2005 61,6 38,937 826,940 27,357 112,090
139 25/3/2005 22,6 6,860 108,700 3,682 50,020
140 28/3/2005 16,0 6,870 97,480 6,900 81,140
141 29/3/2005 36,0 10,605 159,520 12,912 95,760
142 2/4/2005 6,3 2,000 29,840 1,543 35,850
143 7/4/2005 5,6 1,375 20,290 0,150 3,900
144 25/4/2005 29,3 16,300 141,770 12,300 139,950
145 26/4/2005 30,1 11,775 147,480 13,650 140,960
146 28/4/2005 38,4 13,620 448,190 11,742 398,220
147 4/5/2005 61,0 34,350 617,460 29,742 521,270
148 7/5/2005 4,5 1,400 2,700 1,410 30,670
149 31/5/2005 5,4 0,150 6,380 0,140 5,780
150 2/6/2005 19,0 6,695 88,700 4,650 79,260
151 14/6/2005 52,8 28,312 634,750 27,879 624,820
152 18/6/2005 10,5 2,038 26,130 2,112 21,690
153 23/8/2005 9,7 2,290 47,510 1,113 15,440
158 16/2/2006 61,5 43,662 500,710 47,175 646,910
159 18/2/2006 3,3 0,150 4,500 0,150 0,830
160 2/3/2006 16,8 3,538 132,970 2,158 68,560
161 4/3/2006 5,8 1,327 24,030 1,023 16,970
162 10/3/2006 3,8 0,140 6,370 0,120 1,140
163 11/3/2006 4,6 3,538 14,050 3,188 13,420
164 23/3/2006 10,6 6,870 23,900 5,359 23,720
165 17/4/2006 4,1 0,150 4,800 0,150 9,750
166 24/4/2006 8,7 0,969 16,100 0,464 6,300
167 24/4/2006 10,1 1,300 44,640 1,200 50,350
168 25/4/2006 3,8 1,350 6,150 1,380 25,23
169 26/4/2006 9,0 5,209 36,550 3,723 24,140
170 27/4/2006 12,1 6,860 35,510 6,350 30,630
171 28/4/2006 5,3 0,935 15,390 0,415 8,030
172 13/5/2006 15,3 8,670 108,670 4,710 108,190
58
Tabela 4.9. Continuação dos dados dos eventos utilizados nas parcelas da
BESJC.
Parcela 1 Parcela 2 Cheia
Data Chuva (mm)
Lo (mm) Eo. (kg/ha) Lo (mm) Eo (kg/ha)
173 25/5/2006 4,6 1,212 43,700 0,982 14,170
174 6/6/2006 2,2 0,150 0,860 0,110 0,590
175 7/6/2006 133,0 58,170 1123,500 55,470 987,420
176 11/6/2006 4,6 0,581 5,34 0,614 6,220
177 16/6/2006 7,6 0,293 13,48 0,291 12,990
178 21/6/2006 32,8 20,397 143,98 19,197 133,440
179 24/6/2006 5,4 0,427 4,336 0,330 3,751
Tabela 4.10. Dados dos eventos utilizados na microbacia 1 da BESJC.
Microbacia 1
Cheia Data Chuva (mm)
Lo (mm) Eo (kg/ha)
19 22/2/2000 17,3 1,297 4,19
20 24/2/2000 2,8 0,000 0,00
21 1/3/2000 13,4 0,000 0,00
22 2/3/2000 7,9 3,342 39,65
23 19/3/2000 38,6 26,548 504,90
24 29/3/2000 23,2 8,770 124,28
25 30/3/2000 19,7 8,590 71,63
26 31/3/2000 35,6 16,378 234,24
27 1/4/2000 17,0 4,593 20,36
28 8/4/2000 20,6 8,164 50,19
29 11/4/2000 16,7 5,276 39,93
30 12/4/2000 61,0 3,238 16,69
31 16/4/2000 21,0 1,572 2,21
32 17/4/2000 9,0 0,372 7,56
33 25/4/2000 5,6 0,048 0,11
34 28/4/2000 2,9 0,000 0,00
35 5/5/2000 21,7 1,623 8,25
36 18/5/2000 15,2 0,750 1,75
37 23/5/2000 7,9 0,000 0,00
38 6/6/2000 2,3 0,000 0,00
39 26/6/2000 12,3 0,000 0,00
40 11/7/2000 16,4 0,000 0,00
41 15/7/2000 5,8 0,000 0,00
59
Tabela 4.10. Continuação dos dados dos eventos utilizados
na microbacia 1 da BESJC.
Microbacia 1
Cheia Data Chuva (mm)
Lo (mm) Eo (kg/ha)
42 22/7/2000 6,1 0,000 0,00
43 26/7/2000 15,4 1,737 3,09
44 2/8/2000 14,2 0,421 10,37
45 8/8/2000 14,9 0,000 0,00
46 10/8/2000 8,8 0,000 0,00
47 1/12/2000 26,0 0,000 0,00
48 12/1/2001 19,3 0,854 3,41
49 8/3/2001 25,0 0,175 1,15
50 9/3/2001 4,5 0,000 0,00
51 11/3/2001 9,0 0,567 3,09
52 14/3/2001 5,0 0,000 0,00
53 18/3/2001 14,2 0,231 0,67
54 27/3/2001 39,0 9,545 24,79
55 30/3/2001 24,2 1,272 48,38
62 20/7/2001 10,0 0,000 0,00
63 3/8/2001 11,0 0,000 0,00
64 12/8/2001 4,3 0,000 0,00
65 22/8/2001 6,8 0,000 0,00
66 4/9/2001 17,0 0,000 0,00
67 27/10/2001 41,0 1,288 4,79
68 29/12/2001 9,4 0,000 0,00
69 1/1/2002 17,8 0,179 3,66
70 2/1/2002 28,2 0,743 3,36
71 4/1/2002 40,0 1,292 7,46
72 6/1/2002 10,5 0,625 2,76
73 10/1/2002 7,2 0,158 0,42
74 11/1/2002 4,7 0,667 7,13
75 22/1/2002 4,3 0,057 2,32
76 3/2/2002 72,0 16,078 29,87
77 5/2/2002 5,4 0,033 0,40
78 10/2/2002 12,2 1,679 10,81
79 11/2/2002 8,0 0,000 0,00
80 12/2/2002 31,0 8,482 73,72
81 13/2/2002 6,0 0,050 0,73
82 15/2/2002 66,0 21,912 205,96
83 4/3/2002 17,0 0,095 0,73
60
Tabela 4.10. Continuação dos dados dos eventos utilizados
na microbacia 1 da BESJC.
Microbacia 1
Cheia Data Chuva (mm)
Lo (mm) Eo (kg/ha)
84 6/3/2002 52,0 22,781 149,76
85 8/3/2002 4,0 0,090 3,29
86 18/3/2002 7,0 0,042 0,71
87 2/5/2002 5,2 0,000 0,00
88 6/5/2002 80,0 3,976 8,66
89 10/5/2002 3,0 0,000 0,00
90 26/5/2002 7,6 0,000 0,00
91 31/5/2002 36,0 1,333 12,95
92 7/6/2002 12,0 0,000 0,00
93 26/7/2002 9,0 0,000 0,00
94 10/12/2002 3,7 0,000 0,00
95 19/1/2003 63,6 0,000 0,00
96 24/1/2003 3,2 0,042 0,65
97 31/1/2003 8,7 0,000 0,00
98 4/2/2003 5,1 0,000 0,00
99 12/2/2003 12,0 0,441 14,46
106 14/6/2003 4,4 0,000 0,00
107 16/8/2003 82,6 2,004 41,39
108 23/8/2003 16,6 0,549 6,16
109 14/1/2004 26,1 0,3687 14,23
110 15/1/2004 6,0 0,000 0,00
111 16/1/2004 20,3 1,240 12,58
112 20/1/2004 75,6 15,650 146,92
113 22/1/2004 33,4 3,658 38,30
114 25/1/2004 61,6 14,220 100,37
115 26/1/2004 4,5 0,000 0,00
116 27/1/2004 4,0 0,466 20,73
117 28/1/2004 14,8 1,882 45,55
118 29/1/2004 2,4 0,218 3,20
119 30/1/2004 11,5 4,389 11,13
120 31/1/2004 12,1 0,346 0,90
121 3/2/2004 8,7 0,788 43,84
122 4/2/2004 61,0 31,150 46,61
123 6/2/2004 29,2 4,942 33,12
124 12/2/2004 24,7 3,119 25,69
125 27/2/2004 17,0 1,949 8,78
61
Tabela 4.10. Continuação dos dados dos eventos utilizados
na microbacia 1 da BESJC.
Microbacia 1
Cheia Data Chuva (mm)
Lo (mm) Eo (kg/ha)
126 28/2/2004 6,4 0,947 10,90
127 7/3/2004 58,8 5,305 42,17
128 15/3/2004 5,9 0,075 1,36
129 22/3/2004 3,5 0,000 0,00
130 6/6/2004 9,3 0,000 0,00
131 3/7/2004 18,9 0,000 18,82
132 6/7/2004 18,1 0,000 0,29
133 15/7/2004 45,7 6,139 52,16
134 16/7/2004 5,0 0,010 21,48
135 25/1/2005 16,4 0,000 24,83
136 10/2/2005 28,1 0,369 68,50
137 17/2/2005 9,1 0,260 32,45
138 19/3/2005 61,6 12,531 826,94
139 25/3/2005 22,6 0,814 108,70
140 28/3/2005 16,0 0,368 97,48
141 29/3/2005 36,0 7,080 159,52
142 2/4/2005 6,3 0,000 29,84
143 7/4/2005 5,6 0,000 20,29
150 2/6/2005 19,0 0,779 88,70
151 14/6/2005 52,8 18,090 634,75
152 18/6/2005 10,5 0,394 26,13
153 23/8/2005 9,7 0,000 47,51
154 24/8/2005 12,0 0,000 55,33
155 5/12/2005 84,0 34,108 880,22
156 6/12/2005 14,0 4,750 151,95
157 7/12/2005 7,1 1,230 22,65
158 16/2/2006 61,5 23,523 500,71
159 18/2/2006 3,3 0,000 4,50
160 2/3/2006 16,8 0,000 132,97
161 4/3/2006 5,8 0,000 24,03
162 10/3/2006 3,8 0,000 6,37
163 11/3/2006 4,6 0,000 14,05
164 23/3/2006 10,6 0,000 23,90
165 17/4/2006 4,1 0,000 4,80
166 24/4/2006 8,7 0,000 16,10
167 24/4/2006 10,1 0,630 44,64
62
Tabela 4.10. Continuação dos dados dos eventos utilizados
na microbacia 1 da BESJC.
Microbacia 1
Cheia Data Chuva (mm)
Lo (mm) Eo (kg/ha)
168 25/4/2006 3,8 0,285 6,15
169 26/4/2006 9,0 0,000 36,55
170 27/4/2006 12,1 4,600 35,51
171 28/4/2006 5,3 0,318 15,39
172 13/5/2006 15,3 2,600 108,67
173 25/5/2006 4,6 0,000 43,70
174 6/6/2006 2,2 0,000 0,86
175 7/6/2006 133,0 35,576 1123,5
176 11/6/2006 4,6 0,000 5,34
177 16/6/2006 7,6 0,000 13,48
178 21/6/2006 32,8 10,452 143,98
179 24/6/2006 5,4 0,000 4,336
Tabela 4.11. Dados dos eventos nas microbacias 2 e 3 da BESJC.
Microbacia 2 Microbacia 3
Cheia Data Chuva (mm)
Lo (mm) Eo. (kg/ha) Lo (mm) Eo (kg/ha)
63 3/8/2001 11,0 0,000 0,00 0,000 0,00
64 12/8/2001 4,3 0,000 0,00 0,000 0,00
65 22/8/2001 6,8 0,000 0,00 0,000 0,00
74 11/1/2002 4,7 0,667 0,22 0,000 0,01
75 22/1/2002 4,3 0,057 0,00 0,000 0,00
76 3/2/2002 72,0 16,078 3,26 0,049 1,00
77 5/2/2002 5,4 0,033 0,16 0,001 0,01
78 10/2/2002 12,2 1,679 1,37 0,050 0,84
79 11/2/2002 8,0 0,000 0,00 0,000 0,00
80 12/2/2002 31,0 8,482 1,24 0,051 2,07
81 13/2/2002 6,0 0,050 0,05 0,000 0,00
82 15/2/2002 66,0 21,912 13,98 0,456 4,28
83 4/3/2002 17,0 0,095 0,02 0,001 0,02
84 6/3/2002 52,0 22,781 5,63 0,463 1,23
85 8/3/2002 4,0 0,090 0,05 0,000 0,00
86 18/3/2002 7,0 0,042 0,00 0,000 0,00
87 2/5/2002 5,2 0,000 0,00 0,000 0,00
88 6/5/2002 80,0 3,976 2,48 0,220 0,52
63
Tabela 4.11. Continuação dos dados dos eventos nas microbacias 2 e 3 da BESJC.
Microbacia 2 Microbacia 3
Cheia Data Chuva (mm)
Lo (mm) Eo. (kg/ha) Lo (mm) Eo (kg/ha)
89 10/5/2002 3,0 0,000 0,00 0,000 0,00
90 26/5/2002 7,6 0,000 0,00 0,000 0,00
91 31/5/2002 36,0 1,333 0,58 0,032 0,28
92 7/6/2002 12,0 0,000 0,00 0,000 0,00
93 26/7/2002 9,0 0,000 0,00 0,000 0,00
94 10/12/2002 3,7 0,000 0,00 0,000 0,00
95 19/1/2003 63,6 0,000 0,00 0,000 0,00
96 24/1/2003 3,2 0,042 0,00 0,000 0,00
97 31/1/2003 8,7 0,000 0,00 0,000 0,00
98 4/2/2003 5,1 0,000 0,00 0,000 0,00
99 12/2/2003 12,0 0,441 0,00 0,000 0,00
100 31/3/2003 9,0 0,102 0,00 0,000 0,00
101 21/4/2003 29,0 1,883 9,61 1,185 6,15
102 22/4/2003 6,0 0,461 9,23 0,166 1,48
103 1/5/2003 3,8 0,000 0,00 0,000 0,00
104 2/5/2003 9,8 0,821 2,20 0,129 1,48
105 5/6/2003 6,9 0,000 0,00 0,000 0,00
106 14/6/2003 4,4 0,000 0,00 0,000 0,00
107 16/8/2003 82,6 2,004 20,61 1,191 13,74
108 23/8/2003 16,6 0,549 0,63 0,053 0,29
109 14/1/2004 26,1 0,3687 0,00 0,000 0,00
110 15/1/2004 6,0 0,000 0,00 0,000 0,00
111 16/1/2004 20,3 1,240 9,76 0,101 1,76
120 31/1/2004 12,1 0,346 5,72 0,230 1,14
121 3/2/2004 8,7 0,788 1,24 0,038 0,27
122 4/2/2004 61,0 31,150 45,66 15,820 25,42
123 6/2/2004 29,2 4,942 30,02 9,982 21,82
124 12/2/2004 24,7 3,119 6,62 0,14 1,18
125 27/2/2004 17,0 1,949 6,33 0,014 1,40
126 28/2/2004 6,4 0,947 6,15 0,028 1,03
127 7/3/2004 58,8 5,305 12,60 2,424 7,44
128 15/3/2004 5,9 0,075 0,00 0,000 0,00
129 22/3/2004 3,5 0,000 0,00 0,000 0,00
130 6/6/2004 9,3 0,000 0,00 0,000 0,00
131 3/7/2004 18,9 0,000 0,00 0,000 0,00
132 6/7/2004 18,1 0,000 0,00 0,000 0,00
64
Tabela 4.11. Continuação dos dados dos eventos nas microbacias 2 e 3 da BESJC.
Microbacia 2 Microbacia 3
Cheia Data Chuva (mm)
Lo (mm) Eo. (kg/ha) Lo (mm) Eo (kg/ha)
133 15/7/2004 45,7 6,139 4,95 0,209 1,49
134 16/7/2004 5,0 0,010 0,94 0,011 0,50
135 25/1/2005 16,4 0,000 0,00 0,000 0,00
136 10/2/2005 28,1 0,369 2,35 0,189 1,86
137 17/2/2005 9,1 0,260 3,24 0,145 1,64
138 19/3/2005 61,6 12,531 46,78 7,843 36,14
139 25/3/2005 22,6 0,814 5,21 0,529 4,03
140 28/3/2005 16,0 0,368 5,48 0,228 2,79
141 29/3/2005 36,0 7,080 7,21 4,751 6,27
142 2/4/2005 6,3 0,000 0,00 0,000 0,00
143 7/4/2005 5,6 0,000 0,00 0,000 0,00
144 25/4/2005 29,3 10,295 17,34 6,541 15,62
145 26/4/2005 30,1 9,470 21,45 7,216 18,46
146 28/4/2005 38,4 11,042 32,67 8,973 21,03
147 4/5/2005 61,0 23,006 56,78 14,951 39,23
148 7/5/2005 4,5 0,000 0,00 0,000 0,00
149 31/5/2005 5,4 0,000 0,00 0,000 0,00
150 2/6/2005 19,0 0,779 14,22 0,452 6,43
151 14/6/2005 52,8 18,090 71,28 10,104 59,65
152 18/6/2005 10,5 0,394 9,33 0,680 7,24
153 23/8/2005 9,7 0,000 0,00 0,000 0,00
154 24/8/2005 12,0 0,000 0,00 0,000 0,00
155 5/12/2005 84,0 34,108 108,31 29,450 86,93
156 6/12/2005 14,0 4,750 29,44 3,880 23,87
157 7/12/2005 7,1 1,230 14,32 0,650 10,14
166 24/4/2006 8,7 0,000 0,00 0,000 0,00
167 24/4/2006 10,1 0,630 5,86 0,430 5,90
168 25/4/2006 3,8 0,285 0,00 0,000 0,00
169 26/4/2006 9,0 0,000 0,00 0,000 0,00
170 27/4/2006 12,1 4,600 4,22 4,021 4,08
171 28/4/2006 5,3 0,318 0,00 0,000 0,00
172 13/5/2006 15,3 2,600 42,16 1,113 21,84
173 25/5/2006 4,6 0,000 0,00 0,000 0,00
174 6/6/2006 2,2 0,000 0,00 0,000 0,00
175 7/6/2006 133,0 35,576 596,75 29,187 423,55
176 11/6/2006 4,6 0,000 0,00 0,000 0,00
65
Tabela 4.11. Continuação dos dados dos eventos n
as microbacias 2 e 3 da BESJC.
Microbacia 2 Microbacia 3
Cheia Data Chuva (mm)
Lo (mm) Eo. (kg/ha) Lo (mm) Eo (kg/ha)
177 16/6/2006 7,6 0,000 0,00 0,000 0,00
178 21/6/2006 32,8 10,452 40,22 9,06 43,56
179 24/6/2006 5,4 0,000 0,00 0,000 0,00
4.4. Metodologia do estudo
O procedimento adotado consistiu de três partes: A parametrização dos modelos,
comparações entre os modelos e a verificação do efeito de escala. A metodologia utilizada
nestas etapas será descrita a seguir.
4.4.1 Parametrização dos modelos
Os modelos sejam eles empíricos ou baseados em conceitos físicos, quando bem
calibrados, poderão fornecer respostas para muitas indagações sobre o comportamento de uma
determinada bacia (Lopes, 2002). Apresentam-se nesta seção os procedimentos utilizados na
parametrização dos modelos.
Os parâmetros dos modelos utilizados foram estabelecidos de acordo com as
características de cada parcela, ou seja, de acordo com o tipo de solo, cobertura vegetal,
declividade, etc. A seguir, serão apresentados todos os parâmetros utilizados para modelar o
escoamento superficial e erosão do solo nas parcelas da bacia experimental de São João do
Cariri.
O modelo KINEROS2, assim como os modelos WESP e WEPP, utilizam um conjunto
de parâmetros de entrada que podem ser agrupados em três grandes grupos: (a) parâmetros
que podem ser determinados com base nas informações disponíveis na literatura; (b)
parâmetros cujos valores podem ser medidos experimentalmente em campo ou no laboratório;
(c) parâmetros cujos valores de vem ser determinados pela calibração do Modelo. Nesta
pesquisa, os parâmetros do modelo KINEROS2 utilizados para a modelagem nas parcelas
foram:
a) Tamanho característico dos sedimentos (d): 0,5 mm.
b) Densidade relativa dos sedimentos (S
s
): assumido como sendo igual a 2,65, o que
corresponde à densidade específica do grão de quartzo.
66
c) Temperatura da água: considerada como sendo igual a 25
o
C, temperatura média
normalmente encontrada na bacia experime ntal de SJC.
d) Condutividade hidráulica saturada efetiva (K
s
): de acordo com os estudos de Rawls et
al. (1983), o valor efetivo da condutividade hidráulica saturada que deve ser utilizada em
Modelos de infiltração como o de Green e Ampt (1911) e Smith e Parlange (1978), deve ser a
metade do valor da condutividade hidráulica saturada, devido ao ar aprisionado nos vazios do
solo, fenômeno que normalmente ocorre em situações reais em campo. Cadier e Freitas
(1982), Audry et al. (1987) e Molinier et al. (1989a) efetuaram algumas medições e
encontraram valores entre 0,5 mm/h e 26 mm/h. No entanto, o valor de 4,0 mm/h foi o valor
determinado segundo testes de sensibilidade. Inicialmente foram feitas calibrações deste
parâmetro, tanto para as parcelas quanto para as microbacias utilizando-se a média deste para
cada dispositivo.
e) Declividade média das parcelas (Slope): foram determinadas a partir de levantamentos
topográficos e estão apresentadas na Tabela 4.13.
Tabela 4.12. Valores das declividades para as parcelas de São João do Cariri.
Parcela
1 2
Declividade (%)
3,4 3,6
f) Porosidade (
φ
) e índice de distribuição dos tamanhos dos poros (
λ
): Estes parâmetros
variam de acordo com o tipo de solo, e foram determinados a partir dos estudos de Rawls et
al. (1983) e estão apresentados em Woolhiser et al. (1990). Como o solo das parcelas é
franco-arenoso, utilizaram-se os seguintes valores:
φ
= 0,398 e
λ
= 0,32. Com base em que
foi tomado como franco-arenoso.
g) Valor efetivo do potencial de capilaridade (G): Este parâmetro foi determinado a partir
de testes de sensibilidade onde o valor que melhor se ajustou foi: G = 330.
Estando definidos todos os parâmetros, acima citados, procurou-se determinar a
saturação inicial relativa do solo, cujo valor é dado por
φ
θ
i
, onde
i
θ
é a umidade inicial
relativa do solo, e
φ
é a porosidade do solo. O valor deste parâmetro varia de evento para
evento e foi determinado por calibração, ajustando-o até que o volume escoado calculado se
igualasse ao volume escoado observado.
Os parâmetros referentes à produção de sedimentos utilizada no Modelo KINEROS2
foram:
a) Tamanho característico dos sedimentos (d): d
50
igual a 0,50 mm.
67
b) Densidade relativa dos sedimentos (S
s
): assumido como sendo igual a 2,65, o que
corresponde à densidade específica do grão de quartzo.
c) Parâmetro relacionado à coesão do solo (c
o
): parâmetro, que influencia o cálculo da
erosão por arrasto devido ao fluxo superficial. Foi feita uma análise de sensibilidade deste
parâmetro, e a produção de sedimentos mostrou-se praticamente insensível à sua variação.
Dessa forma, o parâmetro c
o
pode ser assumido como qualquer valor entre 0 e 1, sendo
adotado neste trabalho c
o
igual a 0,01 para as parcelas e 0,0001 para as microbacias.
No modelo WESP foi realizado o mesmo procedimento que no modelo KINEROS2.
Os parâmetros exigidos exclusivamente pelo Modelo WESP e/ou os que são apresentados de
maneira diferente do que no Modelo KINEROS2 foram:
a) Viscosidade cinemática da água (
ν
): considerada igual a 0,894.10
-6
m
2
/s, viscosidade
cinemática da água a 25
0
C (Streeter e Wylie, 1982), temperatura média normalmente
apresentada na região.
b) Aceleração da gravidade: assumida igual a 9,81 m/s
2
.
c) Peso específico da água: considerado como sendo 9.779 N/m
3
, a 25
0
C (Streeter e Wylie,
1982).
As si m c omo pa r a o mo d el o KI NER O S 2 o modelo WESP também depende do valor da
umidade inicial. Para o WESP o parâmetros que esta relacionado a umidade inicial é o
parâmetro Ns. Para calibrar o volume escoado superficialmente na Bacia experimental de São
João do Cariri utilizando o modelo WESP, foi calibrado o parâmetro potencial de capilaridade
do solo (N
s
).
No Modelo WESP, os parâmetros utilizados para a modelagem da produção de
sedimentos foram:
a) Coeficiente para a tensão de cisalhamento crítica (δ): foi assumido como sendo o
mesmo valor utilizado por Lopes (2003), tomando-se como referência o diâmetro mediano e o
peso específico dos sedimentos, o que fornece δ igual a 0,047.
b) Parâmetro de deposição de sedimentos nos planos (ε
p
): não foi encontrada nenhuma
informação na literatura sobre este parâmetro, sendo adotado o valor ε
p
= 0,5, valor utilizado
por Lopes (2003) de acordo com os estudos de Davis (1978).
c) Parâmetro de deposição para os canais (ε
c
): foi assumido o mesmo valor utilizado por
Lopes (2003), baseado nos estudos de Einstein (1968), ou seja, ε
c
= 1,0.
f) Parâmetro de erodibilidade por impacto das gotas de chuva (K
i
): Foi utilizado um valor
fixo de 5 x 10
8
kg.s/m
4
, possui uma variação insignificante, determinado por Aragão (2000).
68
Estando definidos todos esses parâmetros, ainda precisa determinar os valores de outros
parâmetros do Modelo WESP como o parâmetro de erodibilidade do solo nos planos – K
r
e o
parâmetro de erodibilidade nos canais - a. Estes foram obtidos por um processo calibração.
O modelo WEPP segue as mesmas características do Modelo KINEROS2 e WESP,
possui a mesma divisão de grupo de parâmetros. Logo foi realizado o mesmo procedimento
também. Serão apresentados aqui, apenas os parâmetros que são apenas necessários que
diferem dos outros Modelos. São eles:
a) Radiação Solar: foram determinados através de dados existentes no Departamento de
Ciências Atmosférica da UFCG-Campus I, e seu valor mensal médio é de 450 Langleys/day.
b) Albedo: foi determinado também através do Departamento de Ciências Atmosférica da
UFCG-Campus I, e seu valor médio para a região do cariri paraibano foi de α = 0,23.
4.4.1.1. Calibração dos parâmetros físicos da bacia
A calibração é realizada em duas etapas: a calibração dos parâmetros de planos e a
segunda etapa os parâmetros para os canais. A calibração dos parâme tros dos planos é
realizada nas parcelas de erosão e a calibração dos parâmetros de canais nas microbacias,
onde as mesmas são transformadas em plano em canais, quando realizada a discretização.
As discretizações foram realizadas da seguinte maneira: inicialmente foi traçado o
sistema de canais. Em seguida, foram delimitadas as áreas que contribuíam para cada canal
sempre cruzando as curvas de nível perpendicularmente. Quando houver qualquer mudança
de declividade, a área foi dividida em mais elementos, até que cada elemento plano ou canal
fosse o mais homogêneo possível. No caso das microbacias, o único critério utilizado foi a
declividade (relevo), pois cada microbacia possui uniformidade de solo e vegetação. Depois
foram traçadas as linhas de fluxo, acompanhando a declividade dos planos. O comprimento
dessas linhas de fluxo define o comprimento do plano. A largura do plano foi determinada
como sendo a área do elemento dividida pelo comprime nto do plano. O comprimento de cada
canal é o mesmo medido no mapa, conservando assim, os comprimentos do sistema de
drenagem da bacia. A declividade de cada elemento plano ou canal foi determinado como
sendo a diferença de cota ao longo de seu comprimento dividido por esse comprimento.
No modelo KINEROS2, os parâmetros da Condutividade hidráulica saturada efetiva
[Woolhiser et al. (1990)], e o valor efetivo do potencial de capilaridade (G), são parâmetros
principais que influenciam bastante o escoamento superficial, ou seja, a lâmina escoada. Estes
parâmetros dependem das características físicas do solo e, portanto devem ter valores fixos
para cada elemento ou unidade experimental da modelagem. Com base nos outros estudos na
69
região como na Bacia experimental de Sumé [Lopes (2002); Srinivasan et al. (2004)], be m
como nos valores indicativos [Woolhiser et al. (1990)], nos valores iniciais destes parâmetros
foram escolhidos. Entretanto, numa fase preliminar utilizando todos os dados das duas
parcelas de erosão da BESJC foram realizadas várias simulações em que fixando o valor do
parâmetro G, o parâmetro K
s
foi otimizado em cada evento. Repetindo o processo para os
outros valores de G, fixando os melhores valores escolhidos dos parâmetros G e K
s
que
permitiram a calibração da saturação inicial do solo. Uma vez encontrados estes valores nas
parcelas, eles foram mantidos fixos em todas as outras unidades experimentais da BESJC,
utilizadas neste estudo.
Na segunda etapa de calibração os parâmetros restantes foram estimados. A saturação
relativa inicial do solo (S
i
), cujo valor é dado por θ
i
/φ, (θ
i
é a umidade inicial relativa do solo,
e (φ) é a porosidade do solo) varia de evento a evento e foi determinado por calibração,
ajustando-o até que lâmina escoada calculada se igualasse a lâmina escoada observada.
Da mesma forma, foram determinados os parâmetros c
f
, relativo ao cálculo da erosão
por impacto das gotas de chuva e (c
o
)
o parâmetro da coesão do solo. Esses parâmetros foram
calibrados, de modo em que o valor da produção de sedimentos calculados aproximasse o
melhor possível o valor observado.
No modelo WESP, o valor de K
s
foi adotado o mesmo valor determinado no modelo
KINEROS2. E o parâmetro de sucção do solo (Ns), foi determinado através de calibração
evento a evento. De maneira semelhante, foi determinado o parâmetro K
i
, que é o parâmetro
que caracteriza a erodibilidade do solo nos planos. Este parâmetro exerce influência sobre a
erosão que acontece entre o início do evento de precipitação e o tempo de empoçamento.
Neste intervalo as gotas agem diretamente sobre o solo “nu”, erodindo-o devido ao impacto.
A lâmina formada pelo excesso de precipitação serve de anteparo para as gotas de chuva
diminuindo ou até eliminando a ação do impacto das mesmas. No entanto, Galvão (1990) e
Santos (1994) observaram que o resultado do cálculo de erosão não era muito sensível às
variações deste parâmetro tendo sido fixado um valor (K
i
em 5 x 10
8
kg.s/m
4
). Neste estudo
percebeu-se também que esse parâmetro não tem uma alta sensibilidade no cálculo da erosão,
mas apresenta uma variação relativame nte considerável, o que necessitou de sua calibração.
O parâmetro K
r
também varia de evento a evento, uma vez que a tensão de
cisalhamento nos canais vai depender da condição do fluxo. O valor médio deste parâmetro
pode ser usado para a simulação nas microbacias, já que, a microbacia é representada por uma
combinação dos elementos de planos e canais. Obtido o valor médio do parâmetro K
r
para os
planos nas etapas anteriores, o valor do parâmetro de erodibilidade pelo fluxo superficial para
70
os canais que será chamado de a, parâmetro também calibrado evento a evento, determinado
da mesma forma que o K
r
para os planos.
No modelo WEPP, também numa fase preliminar, como no modelo KINEROS2,
utilizando todos os dados das duas parcelas de erosão da BESJC foram realizadas várias
simulações fixando o valor do parâmetro K
s
que foi otimizado em cada evento. Uma vez
encontrados estes valores nas parcelas, eles foram mantidos fixos em todas as outras unidades
experimentais da BESJC, utilizadas neste estudo.
A saturação inicial S
i
é definido como θ
v
/φ, onde θ
v
é conteúdo volumétrico inicial da
água por unidade do volume, e
φ
é a porosidade do solo. Como o modelo WEPP não
considera a distribuição de água no solo nem mesmo sua redistribuição, como o modelo
KINEROS2, apesar do KINEROS2 considerar a redistribuição também precisa ter o valor da
saturação inicial calibrada evento a evento como o modelo WEPP, o valor deste parâmetro
varia de evento para evento pela condição inicial e, foi determinado por calibração, ajustando-
o até que o volume escoado calculado se igualasse ao volume escoado observado.
De maneira semelhante, foi determinado o parâmetro K
i
, que é o parâmetro que
caracteriza a erodibilidade do solo nos planos. Este parâmetro exerce influência sobre a
erosão que acontece entre o início do evento de precipitação e o tempo de empoçamento. O
parâmetro K
r
também varia de evento a evento, uma vez que a tensão de cisalhamento nos
canais vai depender da condição do fluxo. Obtido o valor médio do parâmetro K
i
para os
planos nas etapas anteriores, o valor do parâmetro K
r
para os canais será calibrado evento a
evento, tentando minimizar a diferença entre o valor da erosão calculada e o valor da erosão
observada em cada evento.
4.4.1.2 Validação do modelo parametrizado
Dos 179 eventos ocorridos nas parcelas, 160 na microbacia 1 e 116 nas microbacias 2
e 3 da BESJC, os eventos foram divididos aleatoriamente em três grupos, sendo o primeiro
utilizado para calibração de parâmetros, o segundo para a validação dos mesmos, os eventos
observados na M1 foram utilizados para testar a consistência da validação em períodos mais
recentes, visto que esta unidade que possui o maior número de dados. A validação foi
realizada utilizando os valores médios de parâmetros calibrados evento a evento, e simulando
o escoamento superficial e a erosão nos eventos separados para validação. Comparando os
valores observados com os calculados de lâmina e erosão, a validação seria considerada como
satisfatória ou não de acordo com a aproxim ação entre eles.
71
4.4.1.3 Simulação dos eventos mais recentes da microbacia 1
Depois da validação dos parâmetros, foram simulados os eventos mais recentes do
período 2005-2006, da microbacia 1 da BESJC. O objetivo desta simulação era detectar
qualquer sinal das mudanças nos processos de geração do escoamento e a erosão que possam
ter ocorridos ao longo do tempo.
4.4.1.4 Validação cruzada
Terminada a etapa de parametrização em cada unidade experimental, foram realizadas
as validações cruzadas, com o intuito de verificar se os valores dos parâmetros validados
também valeriam para outras áreas semelhantes. Para este fim, foram simulados os eventos da
micro-bacia 1 com os parâmetros da micro-bacia 2 e vice-versa na BESJC. As duas micro-
bacias têm praticamente a mesma área e a qualidade de resultados destas simulações daria a
primeira indicação da variação espacial dos parâmetros dentro da Bacia experimental de São
João do Cariri.
Também foram realizadas simulações cruzadas com os parâmetros obtidos em BES e
BESJC utilizando os dados de parcelas de erosão e as microbacias, os resultados obtidos
dariam uma indicação da aplicabilidade regional dos parâmetros em áreas hidrologicamente
semelhantes.
4.4.2. Comparações entre os modelos
Após o término de todos os testes, com todos os modelos parametrizados
individualmente foi realizada uma avaliação comparativa entre os modelos, com o intuito de
observar o desempenho dos mesmos, na região semi-árida paraibana.
4.4.3. Efeito de escala
Alguns estudos anteriores [Lopes (2003); Srinivasan et al. (2004)] realizados
demonstraram que a escala da bacia hidrográfica realmente afeta os parâmetros relativos aos
processos hidrológicos. A variação dos parâmetros com as escalas ou tamanho de área se dá
pela influência de vários fatores geomorfológicos e ambientais, pela variabilidade espacial,
heterogeneidades e não linearidades dos processos. Por este motivo, decidiu-se observar
algum efeito da escala detectável, através da associação dos valores dos parâmetros com os
diversos tamanhos das áreas experimentais utilizadas na modelação.
73
CAPÍTULO 5
RESULTADOS E DISCURSÃO
5.0. APLICAÇÃO DOS MODELOS
Este capítulo apresenta os resultados obtidos com a aplicação dos Modelos
KINEROS2, WESP e WEPP, para simular os processos hidrossedimentológicos nas parcelas
e nas microbacias da Bacia Experimental de São João do Cariri e da Bacia Experimental de
Sumé. Para aplicação dos modelos, procedeu-se com a discretização da bacia em planos e
canais. Para a aplicação dos processos de modelagem descritos no capítulo anterior, tais
como: calibração de parâmetros do modelo; validação dos parâmetros e testes, ainda foi
necessária preparação de diversos arquivos de dados e parâmetros não sujeitos à calibração.
5.1. As Parcelas de erosão
Os parâmetros não calibrados dos modelos foram estabelecidos de acordo com as
características de cada parcela, ou seja, de acordo com o tipo de solo, cobertura vegetal,
declividade, etc. Os valores adotados já foram indicados no capítulo anterior.
5.1.1. Modelo KINEROS2
Como foi descrito na metodologia no capítulo anterior, os procedimentos com os
modelos foram divididos: Calibração, validação, validação cruzada, teste de consistência com
novos dados e validação em bacia alheia. Primeiramente são determinados os parâmetros para
as parcelas e em seguida para as microbacias.
5.1.1.1. Calibração do KINEROS2 nas parcelas
Através da calibração, os parâmetros restantes foram estimados. No caso do
KINEROS2 a saturação inicial relativa do solo (S
i
) e da mesma forma o parâmetro c
f
, o qual é
relativo ao cálculo da erosão por impacto das gotas de chuva, foram calibrados em cada
evento, até que os valores da lâmina escoada e a produção de sedimentos calculados se
igualassem ao máximo dos valores observados.
A Tabela 5.1, mostra os valores dos parâmetros S
i
e o parâmetro c
f
obtidos para todos
os eventos de calibração para a parcela 1 de BESJC, bem como os valores observados e
calculados do escoamento superficial e da produção de sedimentos. A apresentação dos
resultados da calibração da parcela 2 podem ser encontrados no Anexo 1- Tabela 1.
74
Tabela 5.1. Parâmetros do KINEROS2 Si e cf– Calibrados na parcela 1 a BESJC.
Co (plano) = 0,01 - Ks = 4,0 m/s - G = 330 m
Cheia Data Chuva (m
m
Lo
(mm)
Lc
(mm)
Lc
/
Lo
Si
E
o
(kg/ha)
Ec
S
c
/
S
o
cf
63 3/8/2001 11, 0 0,025 0, 025 1, 000 0, 525 0, 001 0, 001 1,000 0, 001
69 1/1/2002 17, 8 0,179 0, 179 0, 999 0, 614 3, 663 3, 664 1,000 71200,000
70 2/1/2002 28, 2 0,743 0, 745 1, 002 0, 125 3, 357 3, 359 1,000 1291, 000
71 4/1/2002 40, 0 1,292 1, 293 1, 001 0, 524 7, 456 7, 458 1,000 23560,000
73 10/1/2002 7,2 0,158 0,159 1,004 0, 649 0, 424 0 ,425 1,002 0, 342
75 22/1/2002 4,3 0,057 0,058 1,003 0, 415 2, 325 2 ,322 0,999 100000, 000
76 3/2/2002 72, 0 16,078 16,079 1, 000 0,865 29,870 29,870 1,000 354000, 000
78 10/2/2002 12,2 1, 679 1,680 1,001 0,425 10,806 10,810 1,000 425600, 000
80 12/2/2002 31,0 8, 482 8,482 1,000 0,936 73,720 73,730 1,000 521200, 000
81 13/2/2002 6,0 0,050 0,050 1,000 0, 181 0, 726 0 ,728 1,003 21916, 000
82 15/2/2002 66,0 21,912 21,912 1,000 0, 040 205,958 205, 960 1,000 942,000
83 4/3/2002 17, 0 0,095 0, 095 0, 997 0, 472 0, 731 0, 735 1,005 22777,000
85 8/3/2002 4,0 0, 090 0, 090 1, 000 0, 463 3, 286 3, 283 0,999 4582, 000
86 18/3/2002 7,0 0,042 0,042 1,008 0, 396 0, 708 0 ,708 1,000 50100, 000
88 6/5/2002 80, 0 3,976 3, 975 1, 000 0, 950 8, 664 8, 665 1,000 1237, 000
96 24/1/2003 3,2 0,042 0,042 1,003 0, 802 0, 649 0 ,650 1,001 0, 001
99 12/2/2003 12,0 0, 441 0,441 0,999 0.214 14,455 14,460 1,000 879500, 000
100 31/3/ 2003 9,0 0, 102 0,102 1, 000 0. 681 1, 050 1 ,050 1,000 1882, 000
101 21/4/ 2003 29,0 1,883 1,885 1, 001 0. 825 3, 268 3 ,270 1,001 710000 0,000
107 16/8/ 2003 82,6 2,004 2,003 0, 999 0, 101 41 ,395 41,400 1,000 6100000, 000
109 14/1/ 2004 26,1 0,369 0,369 1, 000 0, 435 14 ,232 14,234 1,000 458000,000
111 16/1/ 2004 20,3 1,240 1,240 1, 000 0, 370 12 ,578 12,580 1,000 38,301
113 22/1/ 2004 33,4 3,658 3,658 1, 000 0, 269 38 ,302 38,300 1,000 2561, 000
114 25/1/ 2004 61,6 14,220 14,230 1, 001 0, 495 100,371 100, 370 1,000 34000,000
117 28/1/ 2004 14,8 1,882 1,882 1, 000 0, 501 45 ,552 45,500 0,999 52010,000
119 30/1/ 2004 11,5 4,389 4,388 1, 000 0, 510 11 ,128 11,130 1,000 235,0 00
123 6/2/2004 29,2 4,942 4, 940 1, 000 0,493 33,117 33,120 1,000 11137000,000
124 12/2/ 2004 24,7 3,119 3,120 1, 000 0, 325 0, 001 0 ,001 1,000 3250, 000
128 15/3/ 2004 5,9 0, 075 0,076 1, 001 0, 310 1, 357 1 ,358 1,001 6512, 000
131 15/7/ 2004 18,9 6,139 6,140 1, 000 0, 285 18 ,817 18,815 1,000 4210, 000
132 16/7/ 2004 18,1 0,010 0,010 0, 999 0, 850 0, 288 0 ,288 1,000 487, 000
133 15/7/ 2004 45,7 1,331 1,331 1, 000 0, 369 0, 020 0 ,020 1,000 36000, 000
134 16/7/ 2004 5,0 0, 028 0,028 1, 000 0, 458 0, 035 0 ,035 1,000 450000, 000
0,516 721.559,435 Valores médios:
Lo = Lâmina observada, Lc = Lâmina calculada, Eo = Produção de sedimentos observado e
Ec = Produção de sedimentos calculada.
5.1.1.2. Validação do KINEROS2 nas parcelas
A validação foi realizada utilizando os valores médios de parâmetros calibrados
evento a evento, simulando o escoamento superficial e a erosão dos eventos separados.
Comparando os valores de lâmina e erosão observados com os calculados, a validação ou é
considerada como satisfatória ou não.
As Figuras 5.1 e 5.2 mostram a comparação da produção de sedimentos calculada com
a observada no KINEROS2 para duas parcelas da Bacia Experimental de São João do Cariri.
75
R
2
= 0,9995
0
500
1000
1500
2000
2500
0 500 1000 1500 2000 2500
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.1. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no KINEROS2- Parcela 1 de BESJC.
Figura 5.2. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no KINEROS2- Parcela 2 de BESJC.
5.1.2 Modelo WESP
A metodologia adotada no modelo WESP foi a mesma adotada pelo modelo
KINEROS2.
5.1.2.1. Calibração do WESP nas parcelas
A calibração no modelo WESP foi realizada utilizando os mesmos procedimentos
empregados no modelo KINEROS2. No caso do WE SP, estando definidos todos os
parâmetros, fixos, descritos no capítulo anterior, ainda os valores de outros parâmetros do
modelo WESP como Ns afetado pela saturação inicial, e o parâmetro de erodibilidade do solo
R
2
= 0,9328
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 100 200 300 400 500 600
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
76
nos planos – Kr (kg.m/N
1,5
.s) foram calibrados evento a evento.
Tabela 5.2. Parâmetros do WESP Ns e Kr - Calibrados na parcela 1 de BESJC.
Ki = 5 x 10
8
kg.s/m
4
Cheia
Lo
(mm)
Lc
(mm)
Ns
(mm)
E
o
(kg/ha)
E
c
(kg/ha)
Kr
42 2,483 2,487 0,400 0,00 0,000 0,337
43 7,530 7,532 66,730 0,11 0,035 0,100
44 4,800 4,793 11,000 0,00 0,056 0,100
45 2,701 2,709 60,000 0,00 0,113 0,100
49 8,610 8,690 79,140 222,36 222,354 0,115
54 3,663 3,663 58,230 338,47 334,411 0,100
55 0,130 0,131 38,700 1,23 1,232 0,393
57 3,663 3,663 64,000 338,47 336,411 0,100
60 18,800 18,137 10,000 219,77 229,510 0,100
65 1,413 1,440 19,000 4,65 4,978 0,100
70 22,920 22,692 0,10 302,62 302,980 10,000
71 32,370 32,450 0,156 359,69 345,600 0,100
72 6,600 6,131 5,36 95,20 95,310 0,412
74 3,355 3,325 45,600 47,933 47,590 0,518
75 1,280 1,283 62,600 44,20 44,087 0,116
76 29,670 29,668 35,800 1163,10 1162,390 0,341
77 1,350 1,357 30,000 39,96 39,972 0,189
78 2,184 2,194 85,000 998,75 998,260 0,115
81 0,900 0,902 13,750 27,00 27,002 0,401
82 28,320 28,930 68,250 715,82 715,750 0,100
83 5,100 5,226 65,000 616,95 617,2567 0,104
84 32,370 32,151 0,100 1276,00 1275,744 0,100
85 2,250 2,069 1,000 59,03 59,030 0,374
86 2,732 2,730 29,600 129,47 312,5493 0,100
88 27,060 27,981 12,000 587,88 586,560 8,751
90 0,070 0,070 41,700 0,21 0,211 1,015
92 2,150 2,154 19,200 51,13 51,127 0,332
94 0,020 0,021 29,400 1,43 1,425 0,283
95 8,190 8,498 75,000 955,13 953,710 0,450
96 0,140 0,140 20,840 9,52 9,525 8,610
97 1,707 1,704 44,000 245,48 245,596 1,815
98 0,900 0,897 65,000 36,30 36,008 0,579
107 18,620 18,710 12,000 672,16 671,980 0,330
109 6,570 6,570 8,100 26,89 32,360 0,100
111 7,431 7,433 25,000 68,74 73,361 0,100
112 20,220 20,657 1,000 436,59 436,114 2,537
113 10,770 10,782 77,000 217,82 217,352 0,125
114 17,520 17,970 65,000 679,57 677,800 0,100
116 1,350 1,350 14,600 44,55 44,073 0,829
117 8,070 7,957 73,900 260,00 260,377 1,151
119 8,070 8,020 6,300 252,97 259,182 0,100
120 3,750 3,763 86,550 10,32 10,316 0,289
122 35,070 35,078 75,390 1431,66 1423,077 0,341
123 12,120 12,465 25,500 306,57 329,904 0,100
124 17,0 17,022 1,000 0,090 0,356 0,100
38,475 0,887Valores médios:
77
A Tabela 5.2 apresenta os valores dos parâmetros Ns e Kr calibrados na parcela 1 de
BESJC. A apresentação dos resultados da calibração da parcela 2 no Anexo 4- Tabela 1. O
parâmetro Ki- Parâmetro de erodibilidade do solo pelo impacto das gotas de chuva foi fixado
em 5 x 10
8
kg.s/m
4
, com base no trabalho de (Galvão, 1990).
5.1.2.2. Validação do WESP nas parcelas
A validação no modelo WESP foi realizada utilizando os mesmos procedimentos do
modelo KINEROS2. E os resultados estão apresentados nas figuras 5.3 e 5.4.
R
2
= 0,9956
0
500
1000
1500
2000
2500
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.3. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no WESP- Parcela 1 de SJC.
R
2
= 0,9328
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 100 200 300 400 500 600
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.4. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no WESP - Parcela 2 de SJC.
78
5.1.3 Modelo WEPP
No caso do WEPP, estando definidos todos os parâmetros, fixos, descritos no capítulo
anterior, ainda restam definir os valores de outros parâmetros do modelo WEPP como Si, que
é afetado pela saturação inicial, e o parâmetro de erodibilidade do solo nos planos – Kr fora m
calibrados evento a evento.
5.1.3.1. Calibração do WEPP nas parcelas
Tabela 5.3. Parâmetros do WEPP Si, Ki e Kr - Calibrados na parcela 1 de SJC.
Ki = 1,6 x 10
6
kg.s/m
4
- Kr = 0,0202 kg.m/N
1,5
.s - Ks = 2 m/s - τ = 8
Cheia data chuva (mm)
Lo
(mm)
Lc
(mm)
Si Eo
(kg/ha)
Ec
(kg/ha)
Ec
/
Eo
1 14/3/1999 21,0 1 ,425 1,350 76,000 85,610 86,000 1,005
2 18/3/1999 10,2 0 ,870 0,870 91,970 34,050 33,000 0,969
3 30/4/1999 11,4 1 ,890 1,900 77,000 107,370 108,000 1,006
4 5/5/1999 7,1 1,789 1,780 88,800 90,836 90,000 0,991
5 14/5/1999 8,6 2,037 2,010 89,000 98,371 98,000 0,996
12 8/1/2000 30,7 6,600 6,620 46,000 315,000 313,000 0,994
13 14/1/2000 32,0 6,600 6,610 56,000 650,500 650,000 0,999
14 21/1/2000 31,1 6,559 12,080 14,280 296,300 292,000 0,985
59 14/6/2001 15,4 6,600 4,860 95,000 97,000 98,000 1,010
60 26/6/2001 32,6 18,800 18,780 94,000 219,770 226,000 1,028
69 1/1/2002 17,8 4,950 4,930 81,000 57,920 55,000 0,950
70 2/1/2002 28,2 22,920 14,710 95,000 302,622 304,000 1,005
71 4/1/2002 40,0 32,370 23,770 95,000 359,691 358,000 0,995
82 15/2/2002 66,0 28,320 30,990 14,280 715,820 715,000 0,999
83 4/3/2002 17,0 5,100 5,080 78,500 616,950 613,000 0,994
84 5/3/2002 52,0 32,370 32,360 72,000 1276,000 1269,000 0,995
103 2/5/2003 9,8 5,550 2,750 95,000 88,81 86,000 0,968
106 16/8/2003 82,6 18,620 34,180 14,280 672,16 670,000 0,997
107 14/1/2004 26,1 6,570 6,570 50,000 26,89 25,000 0,930
114 28/1/2004 14,8 8,070 4,920 95,000 260,00 263,000 1,012
117 31/1/2004 12,1 3,750 3,750 87,000 10,32 10,000 0,969
127 6/6/2004 9,3 1,015 1,470 89,000 37,990 39,000 1,027
133 10/2/2005 28,1 19,587 19,330 94,000 68,5 71,000 1,036
134 17/2/2005 9,1 1,025 1,050 88,000 32,45 35,000 1,079
135 19/3/2005 61,6 38,937 38,690 73,000 826,940 814,000 0,984
136 25/3/2005 22,6 6,860 6,760 65,000 108,700 107,000 0,984
137 28/3/2005 16,0 6,870 7,100 95,000 97,480 96,000 0,985
143 28/4/2005 38,4 13,620 13,240 20,000 448,190 443,000 0,988
144 4/5/2005 61,0 34,350 34,570 60,000 617,460 623,000 1,009
147 2/6/2005 19,0 6 ,695 6,660 72,000 88,700 84,000 0,947
155 16/2/2006 61,5 43,662 43,510 87,000 500,710 527,000 1,053
156 18/2/2006 3,3 0,150 0,140 95,000 4,500 4,000 0,889
157 2/3/2006 16,8 3 ,538 3,540 87,500 132,970 136,000 1,023
164 24/4/2006b 10,1 1,300 1,380 94,000 44,640 44,000 0,986
167 27/4/2006 12,1 6,860 4,580 95,000 35,510 37,000 1,042
174 21/6/2006 32,8 20,397 20,470 95,000 143,98 148,000 1,028
R
2
:
0,999
79
Inicialmente pretendeu-se utilizar parte dos dados para validação e parte para
calibração. Entretanto o número de eventos onde a calibração foi possível foi muito reduzido
e, dessa forma utilizamos todos os eventos para calibração. A Tabela 5.3 apresenta os valores
dos parâmetros Si, Ki e Kr calibrados na parcela 1 de BESJC. A apresentação dos resultados
da calibração da parcela 2 no Anexo 7- Tabela 1.
5.1.3.2. Validação do WEPP nas parcelas
Como já foram explicados no item anterior todos os eventos foram utilizados para
calibração e os mesmo eventos foram validados. A comparação da produção de sedimentos
observada com a calculada no WEPP para as parcelas da BESJC, está representada nas figuras
5 e 6.
R
2
= 0,9996
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0,000 200,000 400,000 600,000 800,000 1000,000 1200,000 1400,000
Produção de sedimentos observada (Kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (Kg/ha)
Figura 5.5. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no WEPP - Parcela 1 de SJC.
R
2
= 0,6564
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0,000 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000 600,000 700,000
Produção de sedimentos observada (Kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (Kg/ha)
Figura 5.6. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no WEPP - Parcela 2 de SJC.
80
5.2. Modelagem do Escoamento Superficial e Erosão do Solo nas Microbacias
Os procedimentos adotados sobre calibração e validação para as microbacias foram os
mesmos utilizados nas parcelas já descritos anteriormente. Logo serão apenas mostrados os
resultados. As etapas de validações cruzadas e teste de consistência serão discutidas com u m
pouco mais de detalhes.
5.2.1 Discretização das microbacias da BESJC
Para modelar os processos de escoamento superficial e produção de sedime ntos em
microbacias, inicialmente realizou-se a discretização dessas microbacias em elementos de
planos e canais. Este processo de discretização não foi necessário para parcelas devido ao fato
que estas são já elementos do tipo plano.
Logo foram realizadas as delimitações dos planos e canais, bem como a discretização
das microbacias. Os parâmetros que caracterizam o solo foram os mesmos utilizados para as
parcelas. A forma da discretização da bacia é definida pela estrutura do modelo, e no presente
estudo necessita da representação das bacias em elementos de planos e canais. A micro-bacia
1 foi discretizada em 30 planos e 14 canais, a micro-bacia 2 em 5 planos e 2 canais, e a micro-
bacia 3 em 35 planos e 16 canais, conforme mostrado nas figuras 5.7 a 5.9.
Figura 5.7. Definição dos planos e canais para a Microbacia 1 de SJC.
81
Figura 5.8. Definição dos planos e canais para a Microbacia 2 de SJC.
Figura 5.9. Definição dos planos e canais para a Microbacia 3 de SJC.
5.2.2. Modelo KINEROS2
Serão apresentados a seguir os resultados da modelagem do Modelo KINEROS2 nas
microbacias 1, 2 e 3 da Bacia Experimental de São João do Cariri.
5.2.2.1. Calibração do KINEROS2 nas microbacias da BESJC
A calibração foi realizada de acordo com o procedimento descrito no capítulo anterior.
82
Tabela 5.4. Parâmetros do KINEROS 2 Si e cf – Calibrados na microbacia 1 de SJC.
Co (plano) = 0,01 - Co (canais) = 0,0001 - Ks = 4,0 m/s - G = 330 m
Cheia Data Chuva (mm)
Lo
(mm)
Lc
(mm)
Si
Eo
(kg/ha)
Ec cf
63 3/8/2001 11, 0 0, 025 0, 025 0, 525 0,001 0,001 0,001
69 1/1/2002 17, 8 0, 179 0, 179 0, 614 3,663 3,664 7 1200, 000
70 2/1/2002 28, 2 0, 743 0, 745 0, 125 3,357 3,359 1291,000
71 4/1/2002 40, 0 1, 292 1, 293 0, 524 7,456 7,458 2 3560, 000
73 10/ 1/2002 7, 2 0,158 0, 159 0,649 0,424 0,425 0,342
75 22/ 1/2002 4, 3 0,057 0, 058 0,415 2,325 2,322 100000,000
76 3/2/2002 72, 0 16,078 16,079 0, 865 29,870 29, 870 354000, 000
78 10/ 2/2002 12,2 1, 679 1, 680 0, 425 10, 806 10, 810 425600,000
80 12/ 2/2002 31,0 8, 482 8, 482 0, 936 73, 720 73, 730 521200,000
81 13/ 2/2002 6, 0 0,050 0, 050 0,181 0,726 0,728 2 1916, 000
82 15/ 2/2002 66,0 21,912 21, 912 0,040 205, 958 205, 960 942, 000
83 4/3/2002 17, 0 0, 095 0, 095 0, 472 0,731 0,735 2 2777, 000
85 8/3/2002 4, 0 0, 090 0, 090 0, 463 3, 286 3,283 4582,000
86 18/ 3/2002 7, 0 0,042 0, 042 0,396 0,708 0,708 5 0100, 000
88 6/5/2002 80, 0 3, 976 3, 975 0, 950 8,664 8,665 1237,000
96 24/ 1/2003 3, 2 0,042 0, 042 0,802 0,649 0,650 0,001
99 12/ 2/2003 12,0 0, 441 0, 441 0. 214 14, 455 14, 460 879500,000
100 31/ 3/2003 9, 0 0,102 0, 102 0.681 1,050 1,050 1882,000
101 21/ 4/2003 29,0 1, 883 1, 885 0. 825 3, 268 3, 270 7100000, 000
107 16/ 8/2003 82,6 2, 004 2, 003 0, 101 41, 395 41, 400 6100000, 000
109 14/ 1/2004 26,1 0, 369 0, 369 0, 435 14, 232 14, 234 458000,000
111 16/ 1/2004 20,3 1, 240 1, 240 0, 370 12, 578 12, 580 38,301
113 22/ 1/2004 33,4 3, 658 3, 658 0, 269 38, 302 38, 300 2561, 000
114 25/ 1/2004 61,6 14,220 14, 230 0,495 100, 371 100, 370 34000, 000
117 28/ 1/2004 14,8 1, 882 1, 882 0, 501 45, 552 45, 500 52010, 000
119 30/ 1/2004 11,5 4, 389 4, 388 0, 510 11, 128 11, 130 235, 000
123 6/ 2/2004 29, 2 4, 942 4, 940 0, 493 33, 117 33, 120 11137000,000
124 12/ 2/2004 24,7 3, 119 3, 120 0, 325 0, 001 0, 001 3250, 000
128 15/ 3/2004 5, 9 0,075 0, 076 0,310 1,357 1,358 6512,000
131 15/ 7/2004 18,9 6, 139 6, 140 0, 285 18, 817 18, 815 4210, 000
132 16/ 7/2004 18,1 0, 010 0, 010 0, 850 0, 288 0, 288 487, 000
133 15/ 7/2004 45,7 1, 331 1, 331 0, 369 0, 020 0, 020 36000,000
134 16/ 7/2004 5, 0 0,028 0, 028 0,458 0,035 0,035 450000,000
0,516 721.559,435 Valores médios:
5.2.2.2. Validação do KINEROS2 nas microbacias da BESJC
A validação foi realizada de acordo com o procedimento descrito no capítulo anterior.
As figuras 5.10 a 5.12 mostram os resultados das comparações da produção de sedimentos
observada com a calculada nas microbacias 1, 2 e 3 da BESJC no KINEROS2.
83
.
R
2
= 1
0
100
200
300
400
500
600
0 100 200 300 400 500 600
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.10. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no KINEROS2 - Microbacia 1 de SJC.
R
2
= 0,9983
0
100
200
300
400
500
600
0 100 200 300 400 500 600 700
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.11. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no KINEROS2 - Microbacia 2 de SJC.
84
R
2
= 0,9992
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.12. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no KINEROS2 - Microbacia 3 de SJC.
5.2.2.3. Validação cruzada dos parâmetros do KINEROS2 nas microbacias da BESJC
Terminada a etapa de parametrização em cada unidade experimental, foram realizadas
as validações cruzadas, com o intuito de verificar se os valores dos parâmetros calibrados
também valeriam para outras áreas semelhantes. Para este fim, foram simulados os eventos da
micro-bacia 1 com os parâmetros da micro-bacia 2 e vice-versa na BESJC. As duas micro-
bacias têm praticamente a mesma área e a qualidade dos resultados destas simulações daria a
primeira indicação da variação espacial dos parâmetros dentro da Bacia Experimental de São
João do Cariri.
Nas figuras 5.13 e 5.14 observa-se a validação cruzada entre as microbacias 1 e 2 da
BESJC. Foram escolhidas as duas em virtude de terem praticamente a mesma área, com o
intuito de constatar se existe variação dos parâmetros em áreas com a mesma área.
85
R
2
= 0,9989
0
100
200
300
400
500
600
0 100 200 300 400 500 600
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.13. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada
com a do KINEROS2 para a microbacia 1 com os parâmetros da microbacia 2.
R
2
= 0,9985
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 100 200 300 400 500 600 700
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.14. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada
com a do KINEROS2 para a microbacia 2 com os parâmetros da microbacia 1.
5.2.2.4. Teste de consistência dos parâmetros do KINEROS2 na microbacia 1 da BESJC
Depois da validação dos parâmetros, foram simulados os eventos mais recentes do
período 2005-2006, da microbacia 1 da BESJC. O objetivo desta simulação foi detectar
86
qualquer sinal das mudanças nos processos de geração do escoamento e a erosão que possam
ter ocorridos ao longo do tempo.
Na tabela 5.5 observa o teste de consistência com os novos eventos da microbacia 1 do
modelo KINEROS2.
Tabela 5.5. Teste de consistência com os novos eventos da microbacia 1 do
KINEROS2.
Co (canal) = 0,00001 - Co (plano) = 0,01 - Ks = 3,5 m/s - G = 260 m - cf = 0,72 x 10
6
Cheia Data
Lo
(mm)
Lc
(mm)
Si
Lc
/
Lo
E
o
(kg/ha)
E
c
(kg/ha)
E
c
/
E
o
139 25/ 3/ 2005 0, 814 0, 815 0, 112 1, 001 3, 872 4, 210 1,0 87
140 28/ 3/ 2005 0, 368 0, 368 0, 235 1, 000 4, 263 4, 340 1,0 18
141 29/ 3/ 2005 7, 080 7, 100 0, 368 1, 003 6, 700 8, 450 1,2 61
144 25/4/2005 10,295 10,300 0,397 1,001 17,664 39,890 2, 258
145 26/4/2005 9, 470 9,460 0, 354 0,999 19, 847 24,010 1, 210
146 28/4/2005 11,042 11,040 0,462 1,000 30,030 51,250 1, 707
147 4/ 5/ 2005 23, 006 23, 008 0, 467 1, 000 72 ,17 0 87, 580 1, 214
150 2/6/2005 0,779 0,780 0,252 1, 001 13,117 9,120 0,695
151 14/6/2005 18,090 18,075 0,396 0,999 67,010 47,970 0, 716
152 18/ 6/ 2005 0, 394 0, 395 0, 205 1, 003 2, 380 2, 990 1,2 56
155 5/12/2005 34,108 34,108 0,495 1,000 90,238 105,560 1,170
156 6/12/2005 4, 750 4,750 0, 453 1,000 25, 551 32,100 1, 256
157 7/12/2005 1, 230 0,230 0, 401 0,187 15, 280 28,690 1, 878
158 16/2/2006 23,523 23,520 0,526 1,000 32,150 49,320 1, 534
167 24/ 4/ 2006 0, 630 0, 630 0, 388 1, 000 6, 035 8, 980 1,4 88
168 25/ 4/ 2006 0, 285 0, 287 0, 458 1, 007 0, 789 5, 680 7,1 99
170 27/ 4/ 2006 4, 600 4, 600 0, 236 1, 000 4, 634 4, 070 0,8 78
171 28/ 4/ 2006 0, 318 0, 319 0, 435 1, 003 4, 950 0, 180 0,0 36
172 13/5/2006 2, 600 2,600 0, 289 1,000 67, 350 77,980 1, 158
175 7/ 6/ 2006 35, 576 35, 577 0, 511 1, 000 612 ,8 90 858, 250 1, 400
1,5 21
0,0 91
0,9 16
0,8 80
Valor médio:
Desvio padrão:
R
2
I. E. Nash-Suctcliffe
5.2.3. Modelo WESP
Todos os procedimentos no WESP foram os mesmos utilizados no KINEROS2, serão
apresentados apenas os resultados.
5.2.3.1. Calibração do WESP nas microbacias da BESJC
Na tabela 5.6 observa-se os parâmetros calibrados para a microbacia 1, os valores da
microbacias 2 e 3 podem ser encontrados no anexo 4- Tabelas 2 e 3.
87
Tabela 5.6. Parâmetros do WESP Ns e Kr – Calibrados na microbacia 1 de SJC.
Ki = 5 x 10
8
kg.s/m
4
– Kr = 0,768 kg.m/N
1,5
.s
Lo
(mm)
Lc
(mm)
Ns
(mm)
E
o
(kg/ha)
E
c
(kg/ha)
a
43 1,737 1,738 86,730 3,086 3,085 0,01823
44 0,421 0,423 9,520 10,374 10,371 0,02235
49 0,175 0,176 77,140 1,150 1,150 0,01121
55 1,272 1,273 35,300 48,378 48,374 0,02489
57 1,083 1,082 68,000 0,835 0,832 0,00257
60 1,083 1,083 15,000 0,835 0,841 0,00144
70 0,743 0,741 13,000 3,357 3,361 0,00975
71 1,292 1,291 15,600 7,456 7,455 0,09581
74 0,667 0,669 48,600 7,130 7,132 0,08921
75 0,057 0,059 68,600 2,325 2,320 0,02189
76 16,078 16,071 39,880 29,870 29,870 0,04818
77 0,033 0,033 30,000 0,400 0,401 0,00199
78 1,679 1,678 80,000 10,806 10,808 0,00076
81 0,050 0,050 13,750 0,726 0,727 0,00389
82 21,912 22,913 72,250 205,958 205,948 0,09591
84 22,781 22,774 28,150 149,758 149,756 0,05432
85 0,090 0,089 11,000 3,286 3,281 0,00437
86 0,042 0,040 29,600 0,708 0,705 0,02312
88 3,976 3,975 6,000 8,664 8,666 0,01925
97 0,042 0,040 44,000 0,649 0,646 0,01915
101 0,102 0,103 61,000 1,050 1,058 0,00110
102 1,883 1,883 66,400 3,268 3,267 0,00283
104 0,461 0,462 74,700 7,200 7,180 0,00221
107 0,821 0,821 26,000 11,152 11,150 0,01725
109 2,004 2,004 9,200 41,395 41,399 0,02952
111 0,329 0,330 27,000 14,232 14,241 0,00496
112 1,140 1,150 12,000 12,578 12,591 0,00725
113 15,650 15,639 51,250 146,915 146,844 0,05514
114 3,658 3,655 61,000 38,302 38,299 0,00125
116 14,220 14,220 34,600 100,371 100,361 0,00227
117 4,660 4,650 68,900 20,730 20,730 0,02222
119 1,882 1,881 10,300 45,552 45,538 0,00515
41,489 0,0213Valores médios:
Ki
=
5 x 10
8
-
Kr
= 0,768
Cheia
5.2.3.2. Validação do WESP nas microbacias da BESJC
As figuras 5.15 a 5.17 mostram os resultados da comparação da produção de
sedimentos observada com a calculada no WESP para as microbacias 1, 2 e 3 da BESJC, onde
nas duas parcelas e três microbacias, onde se observam valores bem calculados próximos
calculados dos observados.
88
R
2
= 0,9886
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 100 200 300 400 500 600
Produção de sedimentos observados (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.15. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no WESP - Microbacia 1de SJC.
R
2
= 0,9893
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 100 200 300 400 500 600 700
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.16. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no WESP - Microbacia 2 de SJC.
89
R
2
= 0,9997
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.17. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no WESP - Microbacia 3 de SJC.
5.2.3.3. Validação cruzada dos parâmetros do KINEROS2 nas microbacias da BESJC
Nas figuras 5.18 e 5.19 observa-se a validação cruzada entre as microbacias 1 e 2 da
BESJC. Foram escolhidas as duas em virtude de terem praticamente a mesma área, com o
intuito de constatar se existe variação dos parâmetros em áreas com a mesma ordem de
grandeza.
R
2
= 0,9873
0
100
200
300
400
500
600
0 100 200 300 400 500 600
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.18. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada
dos parâmetros cruzados do WESP da microbacia 1 com os dados da microbacia 2.
90
R
2
= 0,9665
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 100 200 300 400 500 600 700
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.19. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada
dos parâmetros cruzados do WESP da microbacia 2 com os dados do WESP da
microbacia 1.
5.2.3.4. Teste de consistência dos parâmetros do WESP na microbacia 1 de BESJC
Tabela 5.7. Teste de consistência com os novos eventos da microbacia 1 do WESP.
Ki = 5 x 10
6
kg.s/m
4
- Kr = 0,887 kg.m/N
1,5
.s - a = 0,0213 kg.m/N
1,5
.s - Ks = 4,0 m/s - G = 330 m
Cheia Data
Lo
(mm)
Lc
(mm)
Lc
/
Lo
NS
E
o
(kg/ha)
E
c
(kg/ha)
E
c
/
E
o
139 25/3/2005 0,81 0,85 1,04 40,12 3,87 4,52 1,17
140 28/3/2005 0,37 0,35 0,96 25,92 4,26 5,68 1,33
141 29/3/2005 7,08 7,02 0,99 45,94 6,70 8,99 1,34
144 25/4/2005 10,29 10,31 1,00 17,89 17,66 20,74 1,17
145 26/4/2005 9,47 9,61 1,01 42,36 19,85 26,95 1,36
146 28/4/2005 11,04 11,56 1,05 41,90 30,03 36,48 1,21
147 4/5/2005 23,01 23,52 1,02 35,26 72,17 96,69 1,34
150 2/6/2005 0,78 0,82 1,05 57,85 13,12 11,02 0,84
151 14/6/2005 18,09 18,36 1,01 0,10 67,01 86,52 1,29
152 18/6/2005 0,39 0,38 0,97 95,00 2,38 1,92 0,81
155 5/12/2005 34,11 33,74 0,99 16,30 90,24 111,46 1,24
156 6/12/2005 4,75 4,82 1,01 54,70 25,55 28,20 1,10
157 7/12/2005 1,23 1,24 1,01 3,46 15,28 15,64 1,02
158 16/2/2006 23,52 23,41 1,00 0,10 32,15 40,68 1,27
167 24/4/2006 0,63 0,67 1,06 11,00 6,04 9,87 1,64
168 25/4/2006 0,29 0,30 1,04 7,72 0,79 0,91 1,15
170 27/4/2006 4,60 4,59 1,00 6,15 4,63 5,98 1,29
171 28/4/2006 0,32 0,31 0,98 48,70 4,95 6,10 1,23
172 13/5/2006 2,60 2,79 1,07 27,80 67,35 89,97 1,34
175 7/6/2006 35,58 36,06 1,01 36,89 612,89 759,58 1,24
1,219
0,153
0,999
I. E. Nash-Suctcliffe:
0,932
Desvio padrão:
R
2
:
Valor médio:
91
Na tabela 5.7 se observa que o teste de consistência com os novos eventos da
microbacia 1 do WESP da microbacia 1.
5.2.4. Modelo WEPP
5.2.4.1. Calibração do WEPP nas microbacias da BESJC
O mesmo procedimento empregado para as parcelas foi adotado nas microbacias, onde
tendo sido utilizados todos os eventos para calibração. Serão apresentados a seguir os
resultados obtidos com o modelo WEPP: Apresenta-se na tabela 5.8 os resultados da
calibração dos parâmetros da microbacia 1, onde se observa que o modelo não conseguiu ser
bem ajustado na calibração, diferente dos outros dois modelos: KINEROS2 e WESP. As
calibrações das microbacias 2 e 3 podem ser encontradas no anexo 7- Tabelas 2 e 3.
Tabela 5.8. Parâmetros calibrados do WEPP Si, Ki e Kr – Microbacia 1 de SJC.
Ki = 10
4
kg.s/m
4
– Kr = 0,0202 kg.m/N
1,5
.s - Ks = 2 m/s- τ = 10 - 2 camadas de solo
Cheia data chuva Lo (mm) Lc (mm) Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
19 22/2/2000 16,5 0,648 0,656 75,000 2,096 0,000 0,00
22 2/3/2000 7,9 1,671 1,667 87,000 19,824 0,000 0,00
23 19/3/2000 61,7 13,274 14,067 14,280 252,45 300,000 1,19
24 29/3/2000 23,2 4,385 5,000 14,280 62,14 100,000 1,61
25 30/3/2000 19,7 4,295 4,444 40,000 35,814 0,000 0,00
26 31/3/2000 35,6 8,189 10,556 14,280 117,12 100,000 0,85
27 1/4/2000 17,0 2,297 2,222 40,000 10,178 0,000 0,00
28 8/4/2000 21,1 4,082 4,444 30,000 25,094 0,000 0,00
29 11/4/2000 16,7 2,638 2,778 40,000 19,963 0,000 0,00
30 12/4/2000 56,8 16,190 26,111 14,280 8,345 0,000 0,00
31 16/4/2000 21,0 0,786 0,556 40,000 1,1041 0,000 0,00
33 25/4/2000 5,6 0,024 0,000 95,000 0,05273 0,000 0,00
35 5/5/2000 23,0 0,811 0,756 14,280 4,123 0,000 0,00
36 18/5/2000 15,2 0,375 0,416 20,000 0,875 0,000 0,00
43 26/7/2000 12,0 0,868 0,921 14,280 1,543 0,000 0,00
44 2/8/2000 14,2 0,210 0,256 80,000 0,1869 0,000 0,00
51 11/3/2001 9,0 0,283 0,295 90,000 1,5433 0,000 0,00
54 27/3/2001 39,0 4,773 4,667 14,280 12,396 0,000 0,00
55 30/3/2001 24,2 0,636 0,689 14,280 24,189 0,000 0,00
57 2/4/2001 7,0 0,018 0,018 14,280 0,1197 0,000 0,00
60 27/6/2001 32,6 0,542 0,556 14,280 0,4175 0,000 0,00
71 4/1/2002 40,0 0,646 0,633 14,280 1,6787 0,000 0,00
73 10/1/2002 7,2 0,079 0,056 95,000 1,3791 0,000 0,00
75 22/1/2002 4,3 0,029 0,030 95,000 3,565 0,000 0,00
92
Tabela 5.8. Continuação dos parâmetros calibrados do WEPP Si, Ki e
Kr – Microbacia 1 de SJC.
Cheia data chuva Lo (mm) Lc (mm) Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
81 13/2/2002 6,0 0,025 0,026 95,000 36,86 0,000 0,00
82 15/2/2002 62,4 10,956 10,222 14,280 0,363 0,000 0,00
83 4/3/2002 17,0 0,048 0,056 30,000 102,979 100,000 0,97
84 6/3/2002 55,5 11,391 18,222 14,280 0,3657 0,000 0,00
85 8/3/2002 4,0 0,045 0,000 95,000 74,879 100,000 1,34
88 6/5/2002 80,0 3,976 3,333 14,280 8,66 0,000 0,00
96 24/1/2003 3,2 0,042 0,042 95,000 0,65 0,000 0,00
99 12/2/2003 12,0 0,441 0,556 70,000 14,46 0,000 0,00
100 31/3/2003 9,0 0,102 0,106 14,280 1,05 0,000 0,00
101 21/4/2003 29,0 1,883 1,844 14,280 3,27 0,000 0,00
102 22/4/2003 6,0 0,461 0,480 95,000 7,20 0,000 0,00
104 2/5/2003 9,8 0,821 0,900 85,000 11,15 0,000 0,00
107 16/8/2003 82,6 2,004 2,444 14,280 41,39 0,000 0,00
109 14/1/2004 26,1 0,369 0,389 14,280 14,23 0,000 0,00
111 16/1/2004 20,3 1,240 1,311 75,000 12,58 0,000 0,00
102 22/4/2003 6,0 0,461 0,471 95,000 7,20 0,000 0,00
104 2/5/2003 9,8 0,821 0,911 85,000 11,15 0,000 0,00
107 16/8/2003 82,6 2,004 2,444 14,280 41,39 100,000 2,42
109 14/1/2004 26,1 0,369 0,389 14,280 14,23 0,000 0,00
111 16/1/2004 20,3 1,240 1,311 75,000 12,58 0,000 0,00
112 20/1/2004 75,6 15,650 18,889 14,280 146,92 200,000 1,36
113 22/1/2004 33,4 3,658 4,100 14,280 38,30 0,000 0,00
114 25/1/2004 61,6 14,220 15,778 14,280 100,37 100,000 1,00
116 27/1/2004 4,0 0,466 0,470 95,000 20,73 0,000 0,00
117 28/1/2004 14,8 1,882 1,967 75,000 45,55 0,000 0,00
119 30/1/2004 11,5 4,389 4,500 95,000 11,13 0,000 0,00
120 31/1/2004 12,1 0,346 0,456 60,000 0,90 0,000 0,00
121 3/2/2004 8,7 0,788 0,856 80,000 43,84 0,000 0,00
122 4/2/2004 61,0 31,150 39,444 14,280 46,61 100,000 2,15
124 12/2/2004 24,7 3,119 3,144 14,280 8,20 0,000 0,00
125 27/2/2004 17,0 1,949 2,222 30,000 8,78 0,000 0,00
126 28/2/2004 6,4 0,947 0,956 95,000 10,90 0,000 0,00
127 7/3/2004 58,8 5,305 5,333 14,280 19,99 0,000 0,00
133 15/7/2004 45,7 6,139 6,667 14,280 18,82 0,000 0,00
136 10/2/2005 28,1 0,369 0,410 14,280 2,92 0,000 0,00
137 17/2/2005 9,1 0,260 0,311 89,000 3,26 0,000 0,00
138 19/3/2005 61,6 12,531 13,556 14,280 48,89 100,000 2,05
139 25/3/2005 22,6 0,814 0,889 14,280 3,87 0,000 0,00
140 28/3/2005 16,0 0,368 0,356 30,000 4,26 0,000 0,00
141 29/3/2005 36,0 7,080 9,778 14,280 6,70 0,000 0,00
93
Tabela 5.8. Continuação dos parâmetros calibrados do WEPP Si, Ki e Ke –
Microbacia 1 de SJC.
Cheia data chuva Lo (mm) Lc (mm) Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
144 25/4/2005 29,3 10,295 10,556 55,000 17,66 0,000 0,00
145 26/4/2005 30,1 9,470 10,556 30,000 19,85 0,000 0,00
146 28/4/2005 38,4 11,042 11,889 14,280 30,03 0,000 0,00
147 4/5/2005 61,0 23,006 25,556 14,280 72,17 100,000 1,39
152 18/6/2005 10,5 0,394 0,420 70,000 2,38 0,000 0,00
155 5/12/2005 84,0 34,108 36,111 14,280 90,24 100,000 1,11
156 6/12/2005 14,0 4,750 5,000 95,000 25,55 0,000 0,00
157 7/12/2005 7,1 1,230 1,556 90,000 15,28 0,000 0,00
158 16/2/2006 61,5 23,523 24,667 14,280 32,15 0,000 0,00
167 24/4/2006 10,1 0,630 0,656 80,000 6,04 0,000 0,00
172 13/5/2006 15,3 2,600 2,778 65,000 67,35 100,000 1,48
178 21/6/2006 32,8 10,452 10,556 35,000 55,14 100,000 1,81
R
2
:
0,853
5.3. Testes de Aplicação
Os parâmetros calibrados e validados dos modelos KINEROS e WESP foram
utilizados para testes de aplicação, em outras bacias semelhantes, nas bacias de São João do
Cariri e de Sumé. Os parâmetros mutuamente aplicados em testes para as mi crobacias da
Bacia Experimental de Sumé foram determinados por Lopes (2003). No modelo WEPP foi
realizada a calibração da mesma forma que nos modelos KINEROS2 e WESP, apenas nas
unidades de BESJC, pois estudos anteriores com este modelo ainda não foram realizados na
Bacia Experimental de Sumé. Os parâmetros obtidos foram apresentados na seção anterior.
5.3.1. Discretização das microbacias da BES
Foram utilizadas as mesmas discretizações feita por Lopes, (2003), para microbacia 3
e 4 da BES. A microbacia 3 foi discretizada em 23 elementos dos quais 7 são canais e 16 são
planos (figuras 20 e 21). E a microbacia 4 foi discretizada em 20 elementos dos quais 4 são
canais e 16 planos (Figuras 5.22 a 5.23).
94
Figura 5.20. Definição dos planos e canais para a microbacia 3 de Sumé.
Fonte: Lopes, (2003).
Figura 5.21. Definição dos planos e canais para a microbacia 3 de Sumé.
Fonte: Lopes, (2003).
1
7
3
5
6
8
13
14
11
10
18
19
17
16
22
21
2
9
15
4
20
23
12
17
17
18
18
16
16
15
14
13
12
11
10
10
11
12
13
14
15
010
30 4020
Metros
1
3
2
4
7
6
5
9
8
15
12
11
10
14
13
18
17
16
21
20
19
23
22
Metros
95
Figura 5.22. Definição dos planos e canais para a microbacia 4 de Sumé.
Fonte: Lopes, (2003).
Figura 5.23. Definição dos planos e canais para a microbacia 4 de Sumé.
Fonte: Lopes, (2003).
5.3.2. Modelo KINEROS2
5.3.2.1. Validação do KINEROS2 numa bacia alheia
Também foram realizadas simulações cruzadas com os parâmetros obtidos em BES e
BESJC utilizando os dados de parcelas de erosão e de microbacias, os resultados obtidos
dariam uma indicação da aplicabilidade regional dos parâmetros em áreas hidrologicamente
semelhantes.
5.3.2.1.1. Aplicação na BESJC
A figura 5.24 mostra a comparação da produção de sedime ntos observada com a
96
calculada no KINEROS2 da microbacia 1 de SJC com os parâmetros da microbacia 3 de
Sumé e a figura 5.25 mostra a mesma comparação, mas da microbacia 3 de SJC com os
parâmetros da microbacia 3 de Sumé. As tabelas 5.9 e 5.10 mostram os resultados da
aplicação cruzada dos parâmetros da BES na BESJC, onde foi calculada uma relação entre os
valores do escoamento e erosão obtidos, (Ec/Eo), onde os resultados obtidos mostraram uma
indicação da aplicabilidade regional dos parâmetros em áreas hidrologicamente semelhantes.
R
2
= 0,9298
0
50
100
150
200
250
0 50 100 150 200 250
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.24. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no KINEROS2 da microbacia 1 da SJC com os parâmetros da microbacia 3 de Sumé.
R
2
= 0,9551
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.25. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no KINEROS2 da microbacia 3 de SJC com os parâmetros da microbacia 3 de Sumé.
97
Tabela 5.9. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no KINEROS2 da microbacia 1 de SJC com os parâmetros da microbacia 3 de Sumé.
Co (canal) = 0,00001 - Co (plano) = 0,01 - Ks = 3,5 m/s - G = 260 m - cf = 0,79 x 10
6
Cheia
Lo
(mm)
Lc
(mm)
Si
Lc
/
Lo
E
o
(kg/ha)
E
c
(kg/ha)
E
c
/
E
o
19 1,297 1,295 0,452 0,999 4,192 4,349 1,037
22 3,342 3,343 0,434 1,000 39,648 40,710 1,027
23 26,548 26,550 0,537 1,000 504,900 535,450 1,061
24 8,770 8,775 0,386 1,001 124,280 126,580 1,019
25 8,590 8,600 0,324 1,001 71,628 73,660 1,028
26 16,378 16,375 0,439 1,000 234,240 265,150 1,132
27 4,593 4,595 0,513 1,000 20,356 21,410 1,052
28 8,164 8,167 0,458 1,000 50,188 50,870 1,014
29 5,276 5,280 0,369 1,001 39,926 40,360 1,011
30 3,238 3,235 0,475 0,999 16,690 17,751 1,064
53 3,342 3,345 0,325 1,001 0,673 0,726 1,078
54 26,548 26,550 0,512 1,000 24,792 28,010 1,130
55 8,770 8,780 0,128 1,001 48,378 49,630 1,026
57 16,378 16,375 0,364 1,000 0,239 0,265 1,107
59 8,164 8,161 0,428 1,000 0,326 0,351 1,077
60 5,276 5,275 0,389 1,000 0,835 0,849 1,017
67 1,288 1,290 0,495 1,002 4,788 4,886 1,020
72 0,625 0,625 0,502 1,000 2,758 2,991 1,084
74 0,667 0,667 0,531 1,001 7,130 7,592 1,065
75 0,057 0,058 0,471 1,002 2,325 2,687 1,156
77 0,033 0,034 0,458 1,005 0,400 0,449 1,123
81 0,050 0,050 0,385 1,000 0,726 0,837 1,153
84 22,781 22,780 0,251 1,000 149,758 151,630 1,013
86 0,042 0,042 0,393 0,997 0,708 0,731 1,032
99 0,441 0,440 0,351 0,997 14,455 15,950 1,103
102 0,461 0,460 0,486 0,998 7,200 8,140 1,131
104 0,821 0,825 0,496 1,005 11,152 12,020 1,078
116 20,730 20,756 0,501 1,001 4,660 4,890 1,049
120 0,895 0,900 0,485 1,006 0,346 0,358 1,033
121 43,840 43,840 0,472 1,000 0,788 0,845 1,073
122 46,610 46,600 0,396 1,000 31,150 32,850 1,055
124 0,010 0,010 0,425 1,000 3,119 3,478 1,115
126 10,900 10,950 0,468 1,005 0,947 1,111 1,173
127 42,173 42,200 0,514 1,001 5,305 5,461 1,029
128 1,357 1,350 0,601 0,995 0,075 0,081 1,080
1,070
0,062
0,999
I. E. Nash-Suctcliffe
0,958
Valores médios:
Desvio Padrão:
R
2
98
Tabela 5.10. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no KINEROS2 da microbacia 3 de SJC com os parâmetros da microbacia 3 de Sumé.
Co (canal) = 0,00001 - Co (plano) = 0,01 - Ks = 3,5 m/s - G = 260 m - cf = 0,87 x 10
6
Cheia
Lo (mm) Lc (mm) Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
67 0,033 0,033 0,136 1,328 0,630 0,474
69 0,031 0,0313 0,214 0,001 0,001 1,657
70 1,088 1,089 0,598 0,016 0,008 0,508
71 1,564 1,567 0,657 0,177 0,091 0,513
72 0,011 0,011 0,102 0,078 0,051 0,651
73 0,111 0,111 0,258 0,001 0,002 1,425
74 0,051 0,051 0,241 0,012 0,007 0,552
76 3,261 3,258 0,753 0,049 0,022 0,452
77 0,164 0,164 0,354 0,001 0,000 0,479
78 1,369 1,370 0,582 0,050 0,032 0,644
80 1,236 1,238 0,564 0,051 0,021 0,415
82 13,980 13,980 0,950 0,456 0,234 0,513
83 0,019 0,019 0,915 0,001 0,001 0,545
84 5,632 5,629 0,824 0,463 0,238 0,514
85 0,049 0,049 0,151 0,000 0,001 1,688
88 2,484 2,490 0,562 0,220 0,139 0,630
91 0,032 0,033 0,495 0,284 0,161 0,567
95 2,320 2,317 0,526 1,400 0,751 0,536
104 9,225 9,223 0,931 0,166 0,087 0,520
107 2,198 2,200 0,862 0,129 0,062 0,484
108 0,053 0,053 0,103 0,293 0,156 0,530
109 20,607 20,610 0,591 1,191 0,611 0,513
112 16,660 16,680 0,556 50,240 25,690 0,511
113 50,236 50,240 0,942 16,660 8,399 0,504
114 36,375 36,370 0,825 2,116 1,080 0,510
116 55,675 55,670 0,950 7,820 4,168 0,533
117 2,438 2,434 0,341 0,117 0,078 0,669
118 0,023 0,023 0,012 0,278 0,156 0,562
119 19,738 19,740 0,395 0,621 0,312 0,503
120 46,090 46,100 0,950 2,713 1,560 0,575
121 0,038 0,038 0,103 0,269 0,132 0,492
122 5,719 5,723 0,541 0,230 0,116 0,503
123 45,659 45,680 0,949 15,820 11,250 0,711
124 0,140 0,140 0,452 1,183 0,814 0,688
125 0,014 0,014 0,211 1,400 0,968 0,691
138 7,980 7,980 0,569 36,14 20,561 0,569
139 0,550 0,550 0,348 4,03 2,069 0,514
140 0,190 0,190 0,134 2,79 1,651 0,592
141 4,670 4,691 0,785 6,27 3,010 0,480
144 6,180 6,191 0,862 15,62 8,069 0,517
145 7,010 7,025 0,887 18,46 10,250 0,555
146 9,650 9,651 0,899 21,03 10,698 0,509
147 16,850 16,850 0,924 39,23 20,960 0,534
150 0,480 0,482 0,153 6,43 3,410 0,530
152 0,620 0,620 0,316 7,24 3,698 0,511
155 32,580 32,600 0,867 86,93 55,023 0,633
99
Tabela 5.10. Continuação da comparação da produção de sedimentos observada
com a calculada no KINEROS2 da microbacia 3 de SJC com os parâmetros da
microbacia 3 de Sumé.
Cheia
Lo (mm) Lc (mm) Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
156 3,990 4,000 0,481 23,87 12,045 0,505
157 0,620 0,621 0,004 10,14 4,840 0,477
167 0,480 0,480 0,002 5,90 3,961 0,671
172 1,450 1,455 0,254 21,84 11,214 0,513
Valores médios:
0,601
Desvio Padrão:
0,090
R
2
:
0,993
I. E. Nash-Suctcliffe: 0,748
5.3.2.1.2. Aplicação na BES
De acordo com os procedimentos descritos no item anterior, obtemos também os
resultados mostrados a seguir. A figura 5.26 most
100
R
2
= 0,9551
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.27. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no KINEROS2 da microbacia 4 de Sumé com os parâmetros da microbacia 3 de SJC.
Tabela 5.11. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no KINEROS2 da microbacia 3 de Sumé com os parâmetros da microbacia 3 de SJC.
Co (canal) = 0,00001 - Co (plano) = 0,01 - Ks = 4,0 m/s - G = 330 m - cf = 0,87 x 10
6
Cheia
Lo (mm) Lc (mm) Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
1 0,018 0,011 0,524 0,230 0,345 1,500
4 6,640 3,153 0,482 299,000 347,360 1,162
5 0,007 0,005 0,386 0,080 0,200 2,500
6 0,010 0,007 0,523 0,090 0,145 1,611
18 0,109 0,169 0,438 4,560 5,351 1,173
20 0,008 0,006 0,523 0,120 0,153 1,273
21 0,107 0,085 0,425 1,437 1,604 1,116
22 1,518 1,181 0,358 27,569 38,520 1,397
25 3,359 2,651 0,525 518,615 588,160 1,134
26 0,477 0,379 0,452 43,000 58,020 1,349
27 8,021 7,010 0,514 502,000 698,230 1,391
29 0,144 0,099 0,482 0,310 0,731 2,358
35 3,223 2,591 0,364 367,724 378,500 1,029
36 9,324 8,120 0,534 1354,000 2059,350 1,521
37 3,711 1,979 0,486 249,577 385,200 1,543
39 2,222 1,817 0,143 85,209 72,490 0,851
40 4,950 3,304 0,284 242,955 310,677 1,279
41 3,774 3,250 0,562 272,989 325,640 1,193
45 0,936 0,801 0,425 63,000 91,540 1,453
46 2,220 1,810 0,536 43,000 100,980 2,348
101
Tabela 5.11. Continuação da comparação da produção de sedimentos
observada com a calculada no KINEROS2 da microbacia 3 de Sumé
com os parâmetros da microbacia 3 de SJC.
Cheia
Lo (mm) Lc (mm) Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
47 2,550 2,010 0,485 55,000 41,570 0,756
49 5,100 3,510 0,369 90,000 141,110 1,568
50 2,026 1,450 0,245 225,461 611,520 2,712
51 0,225 0,171 0,714 0,300 0,811 2,703
52 0,160 0,135 0,438 10,612 13,550 1,277
53 0,160 0,110 0,547 2,460 6,110 2,484
54 1,859 1,150 0,492 55,000 65,580 1,192
55 0,195 0,144 0,352 24,000 59,480 2,478
56 0,710 0,610 0,386 29,000 40,670 1,402
102
Tabela 5.11. Continuação da comparação da produção de sedimentos
observada com a calculada no KINEROS2 da microbacia 3 de Sumé
com os parâmetros da microbacia 3 de SJC.
Cheia
Lo (mm) Lc (mm) Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
146 0,063 0,053 0,563 36,905 60,010 1,626
148 0,056 0,047 0,512 1,861 6,520 3,504
150 0,318 0,181 0,482 41,431 60,010 1,448
190 0,446 0,400 0,358 78,333 110,390 1,409
191 0,219 0,191 0,435 160,695 410,290 2,553
200 0,435 0,310 0,582 1014,431 1421,000 1,401
204 5,382 4,200 0,524 1036,237 510,320 0,492
205 0,314 0,281 0,468 4,727 13,060 2,763
206 3,313 2,550 0,010 366,698 515,290 1,405
207 10,434 8,250 0,120 1325,609 1688,280 1,274
208 22,313 18,170 0,425 4287,840 5512,870 1,286
212 16,756 7,740 0,358 5913,191 2068,180 0,350
214 0,370 0,300 0,352 248,057 401,070 1,617
215 4,782 4,040 0,524 2281,100 5062,710 2,219
216 0,572 0,491 0,358 322,445 687,100 2,131
217 2,957 2,910 0,627 551,384 704,120 1,277
221 0,249 0,170 0,614 226,109 100,280 0,444
223 0,066 0,041 0,425 0,760 0,350 0,461
224 3,470 3,010 0,638 852,395 1321,010 1,550
225 16,182 11,280 0,452 1963,586 802,290 0,409
226 21,771 11,170 0,365 6995,101 9081,280 1,298
228 5,262 2,200 0,415 798,090 1304,290 1,634
233 0,153 0,110 0,425 23,324 36,170 1,551
244 0,082 0,061 0,132 1,100 2,795 2,541
245 8,277 6,010 0,524 1091,469 1800,180 1,649
252 0,015 0,011 0,685 14,063 20,010 1,423
253 10,157 5,010 0,514 2776,246 5982,080 2,155
254 0,422 0,400 0,572 304,578 475,290 1,560
263 0,560 0,480 0,367 104,617 280,280 2,679
264 4,057 2,010 0,351 472,192 204,850 0,434
Valores médios:
1,501
Desvio Padrão:
0,076
R
2:
0,758
I. E. Nash-Suctcliffe:
0,824
103
Tabela 5.12. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
no KINEROS2 da microbacia 4 de Sumé com os parâmetros da microbacia 3 de SJC.
Co (canal) = 0,00001 - Co (plano) = 0,01 - Ks = 4,0 m/s - G = 330 m - cf = 0,87 x 10
6
Cheia
Lo (mm) Lc (mm) Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
1 0,018 0,019 0,524 0,230 0,328 1,426
4 6,640 6,655 0,482 299,000 342,140 1,144
5 0,007 0,007 0,386 0,080 0,125 1,563
6 0,010 0,010 0,523 0,090 0,154 1,711
8 0,109 0,115 0,438 4,560 7,210 1,581
20 0,008 0,009 0,523 0,120 0,310 2,583
21 0,107 0,109 0,425 1,437 1,890 1,315
22 1,518 1,500 0,358 27,569 48,470 1,758
25 3,359 3,350 0,525 518,615 852,230 1,643
26 0,477 0,490 0,452 43,000 99,740 2,320
27 8,021 8,035 0,514 502,000 735,250 1,465
29 0,144 0,143 0,482 0,310 0,560 1,806
35 3,223 3,240 0,364 367,724 458,890 1,248
36 9,324 9,350 0,534 1354,000 3682,520 2,720
37 3,711 3,755 0,486 249,577 595,480 2,386
39 2,222 2,250 0,143 85,209 200,180 2,349
40 4,950 4,980 0,284 242,955 385,410 1,586
41 3,774 3,780 0,562 272,989 569,280 2,085
45 0,936 0,950 0,425 63,000 115,420 1,832
46 2,220 2,235 0,536 43,000 61,480 1,430
47 2,550 2,568 0,485 55,000 102,630 1,866
49 5,100 5,120 0,369 25,000 29,840 1,194
50 2,026 2,015 0,245 90,000 253,710 2,819
51 0,225 0,235 0,714 225,461 497,160 2,205
52 0,160 0,165 0,438 0,300 0,380 1,267
53 0,160 0,158 0,547 10,612 12,580 1,185
54 1,859 1,870 0,492 2,460 3,040 1,236
55 0,195 0,209 0,352 55,000 80,830 1,470
56 0,710 0,725 0,386 24,000 30,560 1,273
58 3,786 3,806 0,435 29,000 39,850 1,374
59 16,800 16,792 0,851 376,200 305,840 0,813
61 9,220 9,230 0,415 784,417 925,160 1,179
62 0,040 0,042 0,102 500,000 620,140 1,240
63 10,651 10,663 0,361 0,024 0,052 2,167
64 9,220 9,250 0,425 372,000 452,850 1,217
65 0,280 0,295 0,324 499,600 652,180 1,305
66 8,967 8,998 0,482 33,000 28,670 0,869
69 9,760 9,722 0,573 428,000 981,650 2,294
70 0,928 0,941 0,601 198,320 295,450 1,490
71 12,739 12,810 0,681 40,058 52,850 1,319
72 0,350 0,362 0,514 291,600 185,250 0,635
74 6,004 5,988 0,364 31,000 51,480 1,661
75 0,010 0,010 0,472 113,135 151,010 1,335
81 0,014 0,014 0,247 0,890 1,310 1,472
104
Tabela 5.12. Continuação da comparação da produção de sedimentos
observada com a calculada no KINEROS2 da microbacia 4 de Sumé
com os parâmetros da microbacia 3 de SJC
Cheia
Lo (mm) Lc (mm) Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
82 0,052 0,053 0,364 0,250 0,398 1,592
87 2,805 2,820 0,486 189,000 425,480 2,251
89 0,728 0,752 0,257 230,353 324,520 1,409
90 5,337 5,360 0,685 302,952 351,020 1,159
93 6,795 6,820 0,610 850,615 1414,740 1,663
94 5,520 5,550 0,453 221,985 525,140 2,366
98 5,137 5,165 0,702 18,577 30,710 1,653
103 1,106 1,125 0,599 181,393 225,740 1,244
105 0,869 0,892 0,451 367,202 552,170 1,504
115 0,087 0,092 0,576 125,650 185,540 1,477
118 1,060 1,055 0,325 57,239 82,250 1,437
120 0,310 0,331 0,176 278,793 484,410 1,738
131 0,029 0,031 0,127 63,681 100,780 1,583
133 0,180 0,192 0,214 10,679 18,870 1,767
134 0,410 0,421 0,368 257,332 375,120 1,458
139 0,184 0,178 0,425 50,941 78,450 1,540
140 0,008 0,008 0,563 29,235 35,940 1,229
141 0,465 0,490 0,235 0,152 0,320 2,101
142 1,250 1,260 0,435 41,953 60,210 1,435
143 0,043 0,045 0,357 125,542 201,760 1,607
144 0,191 0,185 0,451 0,810 0,920 1,136
146 0,063 0,062 0,563 7,866 8,570 1,090
148 0,056 0,059 0,512 36,905 48,520 1,315
150 0,318 0,335 0,482 1,861 2,540 1,365
190 0,446 0,462 0,358 41,431 89,850 2,169
191 0,219 0,231 0,435 78,333 102,250 1,305
200 0,435 0,435 0,582 160,695 225,840 1,405
204 5,382 5,390 0,524 1014,431 1324,250 1,305
205 0,314 0,330 0,468 1036,237 1281,120 1,236
206 3,313 3,330 0,010 4,727 6,520 1,379
207 10,434 10,440 0,120 366,698 452,540 1,234
208 22,313 22,352 0,425 1325,609 1825,120 1,377
212 16,756 16,745 0,358 4287,840 7840,000 1,828
214 0,370 0,382 0,352 5913,191 7258,450 1,228
215 4,782 4,790 0,524 248,057 332,560 1,341
216 0,572 0,578 0,358 2281,100 3452,100 1,513
217 2,957 2,980 0,627 322,445 452,140 1,402
221 0,249 0,245 0,614 551,384 784,150 1,422
223 0,066 0,072 0,425 226,109 452,740 2,002
224 3,470 3,580 0,638 0,760 1,651 2,172
225 16,182 16,171 0,452 852,395 658,120 0,772
226 21,771 21,791 0,365 1963,586 2214,230 1,128
228 5,262 5,320 0,415 6995,101 8950,410 1,280
233 0,153 0,155 0,425 798,090 981,450 1,230
244 0,082 0,085 0,132 23,324 61,750 2,647
245 8,277 8,300 0,524 1,100 3,000 2,727
105
Tabela 5.12. Continuação da comparação da produção de sedimentos
observada com a calculada no KINEROS2 da microbacia 4 de Sumé
com os parâmetros da microbacia 3 de SJC
Lo (mm) Lc (mm) Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
252 0,015 0,016 0,685 1091,469 1752,140 1,605
253 10,157 10,180 0,514 14,063 20,520 1,459
254 0,422 0,450 0,572 2776,246 3460,650 1,247
263 0,560 0,550 0,367 304,578 402,520 1,322
264 4,057 4,070 0,351 104,617 182,250 1,742
Valores médios:
1,573
Desvio Padrão:
0,074
R
2:
0,955
I. E. Nash-Suctcliffe:
0,924
5.3.3. Modelo WESP
No modelo WESP foi utilizado o mesmo procedimento e os mesmo eventos que no
modelo KINEROS2.
5.3.3.1. Validação do WESP numa bacia alheia
Os mesmos eventos e procedimentos adotados para o modelo KINEROS2 foram
utilizados para o modelo WESP. Logo serão apresentados apenas os resultados obtidos.
5.3.3.1.1. Aplicação na BESJC
O mesmo procedimento foi realizado com as microbacias 1 e 2 da BESJC com os
parâmetros da microbacia 3 de Sumé utilizando o modelo WESP, cujos resultados estão
mostrados nas figuras 5.28 e 5.29 e nas tabelas 5.13 e 5.14.
106
107
Tabela 5.13. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
do WESP na microbacia 1 de SJC com os parâmetros microbacia 3 de Sumé.
Ks = 3,5 m/s - Ki = 5 x 10
8
kg.s/m
4
.s - Kr
=1,786 kg.m/N
1,5
.s - a = 0,022 kg.m/N
1,5
.s
Cheia Data Lo (mm) Lc (mm) NS (mm) Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
69 1/1/2002 0,179 0,182 0,100 3,663 2,510 0,685
70 2/1/2002 0,743 0,745 13,000 3,357 3,000 0,894
71 4/1/2002 1,292 1,295 15,600 7,456 4,100 0,550
73 6/1/2002 0,158 0,1585 20,840 0,424 0,320 0,755
74 10/1/2002 0,667 0,669 48,600 7,130 5,320 0,746
75 11/1/2002 0,057 0,057 68,600 2,325 1,320 0,568
76 22/1/2002 16,078 16,071 25,921 29,870 29,990 1,004
78 3/2/2002 1,679 1,681 39,880 10,806 10,891 1,008
80 5/2/2002 8,482 8,491 21,250 73,720 50,140 0,680
81 10/2/2002 0,050 0,051 13,750 0,726 0,382 0,526
82 12/2/2002 21,912 21,915 72,250 205,958 122,360 0,594
83 13/2/2002 0,095 0,096 41,360 0,731 0,591 0,808
84 15/2/2002 22,781 22,790 28,150 149,758 97,520 0,651
85 4/3/2002 0,090 0,091 11,000 3,286 1,740 0,530
86 6/3/2002 0,042 0,041 29,600 0,708 0,510 0,720
88 8/3/2002 3,976 3,978 6,000 8,664 5,690 0,657
91 18/3/2002 1,333 1,333 14,780 12,950 8,960 0,692
96 2/5/2002 0,042 0,043 16,470 0,649 0,498 0,767
99 6/5/2002 0,441 0,443 35,480 14,455 9,850 0,681
100 31/5/2002 0,102 0,105 42,360 1,050 0,780 0,743
101 24/1/2003 1,883 1,885 61,000 3,268 1,978 0,605
102 12/2/2003 0,461 0,460 66,400 7,200 5,120 0,711
104 31/3/2003 0,821 0,828 74,700 11,152 5,980 0,536
107 21/4/2003 2,004 2,006 26,000 41,395 30,200 0,730
108 22/4/2003 0,549 0,550 51,520 6,155 4,230 0,687
109 2/5/2003 0,369 0,370 9,200 14,232 8,650 0,608
111 16/8/2003 1,240 1,249 27,000 12,578 10,010 0,796
112 23/8/2003 15,650 15,660 12,000 146,915 100,200 0,682
113 14/1/2004 3,658 3,659 51,250 38,302 21,520 0,562
114 16/1/2004 14,220 14,250 61,000 100,371 120,250 1,198
116 20/1/2004 4,660 4,680 34,600 20,730 15,020 0,725
117 22/1/2004 1,882 1,885 68,900 45,552 30,100 0,661
118 25/1/2004 0,218 0,219 15,620 3,200 2,850 0,891
119 27/1/2004 4,389 4,390 10,300 11,128 9,520 0,855
120 28/1/2004 0,346 0,325 76,550 0,895 0,805 0,899
121 29/1/2004 0,788 0,790 32,510 43,840 31,230 0,712
122 30/1/2004 31,150 31,155 73,140 46,610 40,250 0,864
123 31/1/2004 4,942 4,953 27,500 33,117 20,120 0,608
124 3/2/2004 1,949 1,950 34,520 33,117 21,250 0,642
125 4/2/2004 1,949 1,953 21,940 8,777 6,780 0,773
126 6/2/2004 0,947 0,950 18,950 10,900 8,950 0,821
127 12/2/2004 5,305 5,310 45,850 42,173 36,520 0,866
128 27/2/2004 0,075 0,075 24,480 1,357 0,780 0,575
131 28/2/2004 6,139 6,150 35,520 18,817 15,890 0,844
108
Tabela 5.13. Continuação da comparação da produção de
sedimentos observada com a calculada do WESP na microbacia 1 de
SJC com os parâmetros microbacia 3 de Sumé.
Cheia Data Lo (mm) Lc (mm) NS (mm) Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
139 25/3/2005 0,81 0,85 1,04 3,87 2,85 0,74
140 28/3/2005 0,37 0,35 0,96 4,26 3,56 0,84
141 29/3/2005 7,08 7,02 0,99 6,70 4,33 0,65
144 25/4/2005 10,29 10,31 1,00 17,66 18,84 1,07
145 26/4/2005 9,47 9,61 1,01 19,85 21,00 1,06
146 28/4/2005 11,04 11,56 1,05 30,03 20,48 0,68
147 4/5/2005 23,01 23,52 1,02 72,17 51,87 0,72
150 2/6/2005 0,78 0,82 1,05 13,12 8,25 0,63
151 14/6/2005 18,09 18,36 1,01 67,01 50,41 0,75
152 18/6/2005 0,39 0,39 0,98 2,38 1,66 0,70
155 5/12/2005 34,11 33,74 0,99 90,24 115,69 1,28
156 6/12/2005 4,75 4,82 1,01 25,55 20,32 0,80
157 7/12/2005 1,23 1,24 1,01 15,28 10,20 0,67
158 16/2/2006 23,52 23,41 1,00 32,15 27,14 0,84
167 24/4/2006 0,63 0,67 1,06 6,04 4,01 0,66
168 25/4/2006 0,29 0,30 1,04 0,79 0,51 0,65
170 27/4/2006 4,60 4,59 1,00 4,63 4,02 0,87
171 28/4/2006 0,32 0,31 0,98 4,95 3,60 0,73
172 13/5/2006 2,60 2,79 1,07 67,35 60,11 0,89
175 7/6/2006 35,58 36,06 1,01 612,89 471,21 0,77
Valores médios:
0,750
Desvio Padrão:
0,071
R
2
:
0,976
I. E. Nash-Suctcliffe:
0,920
Tabela 5.14. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
do WESP na microbacia 3 de SJC com os parâmetros microbacia 3 de Sumé.
Ks = 3,5 - Ki = 5 x 10
8
kg.s/m
4
.s - Kr
=1,786 - kg.m/N
1,5
.s a = 0,022 kg.m/N
1,5
.s
Cheia
Lo (mm) Lc (mm) NS (mm) Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
67 0,033 0,033 2,360 1,328 0,802 0,604
69 0,031 0,0311 10,2 0,001 0,001 1,412
70 1,088 1,089 16,58 0,016 0,009 0,535
71 1,564 1,565 8,650 0,177 0,102 0,575
72 0,011 0,011 3,120 0,078 0,056 0,715
73 0,111 0,1105 25,850 0,001 0,002 1,194
74 0,051 0,051 2,960 0,012 0,007 0,592
76 3,261 3,26 49,25 0,049 0,025 0,513
77 0,164 0,164 13,50 0,001 0,001 0,767
78 1,369 1,371 71,00 0,050 0,030 0,604
80 1,236 1,24 43,01 0,051 0,021 0,423
82 13,980 13,985 52,360 0,456 0,231 0,507
109
Tabela 5.14. Comparação da produção de sedimentos
observada com a calculada do WESP na microbacia 3 de
SJC com os parâmetros microbacia 3 de Sumé.
Cheia
Lo (mm) Lc (mm) NS (mm) Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
84 5,632 5,620 16,450 0,463 0,239 0,516
85 0,049 0,049 8,960 0,000 0,000 0,511
88 2,484 2,484 53,680 0,220 0,115 0,522
91 0,032 0,032 1,140 0,284 0,144 0,505
95 2,320 2,323 1,470 1,400 0,815 0,582
104 9,225 9,224 44,650 0,166 0,107 0,642
107 2,198 2,195 0,680 0,129 0,080 0,620
108 0,053 0,053 2,620 0,293 0,169 0,576
109 20,607 20,605 62,240 1,191 0,611 0,513
112 16,660 16,651 2,580 50,240 32,060 0,638
113 50,236 50,242 50,650 16,660 10,000 0,600
114 36,375 36,382 7,980 2,116 1,299 0,614
116 55,675 55,683 58,120 7,820 5,011 0,641
117 2,438 2,437 10,030 0,117 0,071 0,607
118 0,023 0,023 1,580 0,278 0,203 0,732
119 19,738 19,740 31,140 0,621 0,348 0,561
120 46,090 46,100 9,140 2,713 1,641 0,605
121 0,038 0,038 2,050 0,269 0,155 0,576
122 5,719 5,723 0,415 0,230 0,156 0,678
123 45,659 45,660 8,180 15,820 7,988 0,505
124 0,140 0,140 2,002 1,183 0,801 0,677
125 0,014 0,014 2,014 1,400 0,896 0,640
138 7,980 7,980 3,350 36,14 30,120 0,833
139 0,550 0,553 2,036 4,03 2,036 0,506
140 0,190 0,190 0,521 2,79 1,598 0,573
141 4,670 4,680 2,510 6,27 3,849 0,614
144 6,180 6,191 2,010 15,62 8,211 0,526
145 7,010 7,011 1,210 18,46 11,020 0,597
146 9,650 9,660 1,058 21,03 13,015 0,619
147 16,850 16,880 1,650 39,23 23,852 0,608
150 0,480 0,482 1,280 6,43 3,013 0,469
151 12,350 12,345 1,100 59,65 32,130 0,539
152 0,620 0,623 1,120 7,24 4,015 0,555
155 32,580 32,600 1,410 86,93 50,182 0,577
156 3,990 4,000 1,200 23,87 12,596 0,528
157 0,620 0,620 1,120 10,14 6,010 0,593
158 20,010 20,000 1,045 27,42 12,587 0,459
167 0,480 0,482 1,047 5,90 3,861 0,654
170 4,210 4,210 1,310 4,08 2,121 0,520
172 1,450 1,450 1,451 21,84 10,936 0,501
175 26,580 26,600 1,020 423,55 224,020 0,529
178 7,980 8,000 1,036 43,56 24,960 0,573
Valores médios:
0,621
Desvio Padrão:
0,098
R
2
:
0,997
I. E. Nash-Suctcliffe:
0,932
11 0
5.3.3.1.2. Aplicação na BESJC
As simulações com os parâmetros da BES na BESJC, com o modelo WESP também
foi testado nas parcelas de erosão para observar o comportamento desta validação em bacia
alheia em áreas menores. Foram aplicados os parâmetros médios das parcelas 1 e 2 da BESJ C
nas parcelas 1 e 4 da BES. Podem ser observadas estas aplicações nas figuras 5.30 e 5.31,
onde mostram as comp arações da produção de sedimentos observada com a calculada do
WESP da parcela 1 e 4 de Sumé respectivamente com os parâmetros médios das parcelas de
SJC. Nas tabelas 5.15 e 5.16, onde se pode observar o calculado da relação entre os valores do
escoamento e erosão obtidos (Ec/Eo), e os valores observados, onde os resultados obtidos
também tentam mostraram uma indicação da aplicabilidade regional dos parâmetros em áreas
hidrologicamente semelhantes.
O mesmo procedimento foi realizado com as microbacias 3 e 4 da BES com os
parâmetros da microbacia 3 de São João do Cariri, cujos resultados estão mostrados nas
figuras 5.32 e 5.33 e tabelas 5.17 e 5.18.
R
2
= 0,9176
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.30. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
do WESP da parcela 1 de Sumé com os parâmetros médios das parcelas de SJC.
111
R
2
= 0,5863
0
5000
10000
15000
20000
25000
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000
11 2
Tabela 5.15 Comparação da produção de sedimentos
observada com a calculada do WESP na parcela 1 de
Sumé com os parâmetros médios das parcelas de SJC
Cheia
Lo (mm) Lc (mm)
NS (mm)
Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
49 12,58 12,60 6,18 3030,00 4997,39 1,65
50 7,84 7,86 0,48 1535,88 2994,36 1,95
51 7,33 7,35 0,00 632,00 700,25 1,11
52 3,64 3,68 29,54 920,00 1460,28 1,59
53 5,75 5,79 54,60 1134,00 1458,21 1,29
55 7,74 7,79 10,73 734,00 1151,36 1,57
58 6,83 6,91 0,00 942,00 1610,74 1,71
59 20,70 20,65 4,96 4334,40 2991,25 0,69
61 16,00 15,84 0,00 632,00 1150,54 1,82
62 2,41 2,38 0,00 17,00 32,25 1,90
63 15,10 15,15 0,93 2962,00 2591,84 0,88
64 26,00 26,35 0,85 9402,80 29542,46 3,14
65 28,20 28,10 0,21 2843,00 4980,74 1,75
66 4,46 4,54 22,00 1190,00 2754,25 2,31
69 8,82 8,85 0,00 2373,40 5958,41 2,51
70 1,12 1,15 0,00 181,00 204,17 1,13
71 12,30 12,41 12,00 1325,00 1903,15 1,44
72 1,54 1,58 9,20 177,00 274,85 1,55
74 1,56 1,59 0,00 485,00 595,85 1,23
75 4,06 4,01 22,00 600,00 1125,32 1,88
82 2,18 2,21 0,21 165,69 284,58 1,72
87 7,77 7,69 12,36 82,05 121,25 1,48
89 7,79 7,83 11,04 31,92 45,47 1,42
90 3,56 3,69 10,38 491,90 601,52 1,22
93 1,06 1,10 5,28 321,00 516,14 1,61
94 0,27 0,29 9,89 20,51 24,14 1,18
103 4,20 4,25 41,25 118,20 155,12 1,31
105 0,87 0,92 36,81 62,37 108,17 1,73
115 0,30 0,30 23,69 31,48 41,25 1,31
118 0,86 0,90 19,16 52,01 61,28 1,18
120 1,27 1,25 0,10 30,53 35,85 1,17
131 0,10 0,10 1,50 14,35 15,23 1,06
133 0,04 0,04 4,14 2,74 4,52 1,65
134 0,15 0,16 2,87 7,28 10,87 1,49
139 1,01 1,03 11,50 168,24 216,86 1,29
140 2,59 2,65 7,69 236,78 355,84 1,50
141 1,75 1,75 1,02 347,29 542,13 1,56
142 0,14 0,15 8,98 5,95 2,99 0,50
143 1,34 1,36 5,65 79,15 120,49 1,52
144 1,41 1,44 8,40 67,50 93,25 1,38
146 0,98 1,00 7,04 29,85 44,25 1,48
148 0,94 0,99 16,40 126,19 213,14 1,69
150 3,17 3,20 12,82 41,30 59,52 1,44
190 0,71 0,75 12,41 8,77 13,85 1,58
191 0,70 0,74 19,00 7,67 11,69 1,52
200 8,43 8,51 6,38 12152,77 28480,68 2,34
204 16,32 16,86 0,38 1900,26 2954,46 1,55
11 3
Tabela 5.15 Comparação da produção de sedimentos
observada com a calculada do WESP na parcela 1 de
Sumé com os parâmetros médios das parcelas de SJC
Cheia
Lo (mm) Lc (mm)
NS (mm)
Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
205 7,99 8,26 7,25 1563,63 2804,58 1,79
206 0,68 0,67 17,65 34,41 48,54 1,41
207 4,10 4,21 7,79 893,45 1308,56 1,46
208 0,34 0,35 0,00 97,06 125,47 1,29
212 1,26 1,28 9,40 158,27 198,52 1,25
215 0,57 0,59 9,90 24,07 28,48 1,18
216 2,86 2,89 29,63 209,74 308,49 1,47
217 17,31 17,41 6,20 1591,30 1980,25 1,24
221 19,90 19,95 0,00 6136,63 18089,25 2,95
223 0,10 0,10 1,27 7,44 3,97 0,53
Valor médio:
1,53
Desvio Padrão:
0,093
R
2
:
0,971
I. E. Nash-Suctcliffe:
0,932
Tabela 5.16. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
do WESP na parcela 4 de Sumé com os parâmetros médios das parcelas de SJC.
Ks = 4,0 m/s - Ki = 5 x 10
8
kg.s/m
4
.s - Kr
= 0,887 kg.m/N
1,5
.s
Cheia
Lo (mm) Lc (mm)
NS (mm)
Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
1 0,09 0,10 23,32 3,10 5,58 1,80
2 7,76 7,78 48,15 904,00 784,60 0,87
8 1,39 1,41 1,47 485,00 675,28 1,39
20 0,16 0,17 10,11 4,00 7,47 1,87
21 1,05 1,00 38,14 87,86 71,43 0,81
22 8,01 8,05 1,85 1961,23 2540,46 1,30
25 8,05 8,00 15,10 1992,00 3870,45 1,94
26 0,26 0,24 44,14 34,00 64,71 1,90
27 11,24 11,26 25,36 4908,23 8140,24 1,66
35 5,50 5,36 0,56 2359,00 1212,15 0,51
36 21,31 21,01 0,85 3502,28 6527,00 1,86
37 8,22 8,08 2,36 1285,00 1886,12 1,47
39 5,36 5,31 1,87 658,76 1237,01 1,88
40 11,40 11,05 10,59 1974,53 3892,45 1,97
41 8,21 8,29 0,00 2106,00 3950,15 1,88
45 3,53 3,61 5,74 935,00 1200,10 1,28
46 5,91 5,95 24,46 1709,00 3341,14 1,96
47 6,23 6,28 0,93 4584,09 7823,10 1,71
49 15,71 15,85 1,25 14335,64 7507,29 0,52
50 7,90 7,96 0,45 3298,00 5481,02 1,66
51 4,43 4,49 0,30 694,69 1358,14 1,96
52 5,01 4,95 9,55 3163,00 6140,18 1,94
53 8,16 8,04 2,09 3055,00 6001,13 1,96
55 6,16 6,02 1,99 1122,00 1882,75 1,68
11 4
Tabela 5.16. Comparação da produção de sedimentos
observada com a calculada do WESP na parcela 4 de
Sumé com os parâmetros médios das parcelas de SJC.
Cheia
Lo (mm) Lc (mm)
NS (mm)
Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
66 18,84 18,81 7,68 14100,00 9000,23 0,64
69 1,66 1,64 2,81 1596,00 3058,15 1,92
70 11,20 11,26 10,00 5183,19 10185,19 1,97
71 3,67 3,69 7,72 1317,00 1617,00 1,23
72 9,19 9,23 1,43 4002,51 7412,51 1,85
74 2,43 2,45 2,41 468,00 846,00 1,81
75 1,08 1,10 17,41 273,00 427,12 1,56
82 3,58 3,50 3,50 255,00 369,90 1,45
87 2,47 2,39 0,00 97,40 99,18 1,02
89 1,13 1,13 3,44 4,83 8,56 1,77
90 2,78 2,79 7,42 8,20 15,25 1,86
93 8,10 8,15 10,58 78,00 143,25 1,84
94 4,95 4,97 11,21 59,00 112,14 1,90
98 2,35 2,37 44,54 125,00 225,36 1,80
105 0,17 0,18 28,86 12,33 18,18 1,48
115 10,58 10,65 0,00 504,84 1000,85 1,98
118 1,07 1,10 10,21 93,03 142,49 1,53
120 0,27 0,29 0,00 15,49 23,03 1,49
133 0,36 0,34 5,28 32,25 43,03 1,33
134 3,29 3,31 2,00 56,30 75,24 1,34
139 0,15 0,15 1,49 0,75 1,36 1,81
141 0,05 0,05 23,50 279,38 418,52 1,50
142 4,34 4,38 4,80 66,35 125,25 1,89
143 2,84 2,85 21,10 243,72 317,82 1,30
144 1,34 1,37 7,40 292,30 371,84 1,27
148 1,30 1,31 8,28 228,29 176,91 0,77
150 0,30 0,32 13,00 9,20 15,47 1,68
190 0,15 0,16 8,53 5,10 8,21 1,61
191 0,17 0,17 26,85 6,02 9,85 1,64
200 0,93 0,94 10,34 200,14 381,27 1,91
204 0,10 0,10 4,85 6,78 10,59 1,56
205 3,52 3,53 7,79 363,97 621,14 1,71
206 7,92 7,95 25,40 191,88 320,25 1,67
207 12,21 12,25 10,33 2455,63 3952,63 1,61
208 7,97 8,01 10,00 975,23 1795,83 1,84
212 0,41 0,43 0,00 17,88 25,45 1,42
214 2,43 2,43 2,00 184,08 295,45 1,61
215 0,24 0,24 17,20 50,74 87,49 1,72
216 2,60 2,61 6,32 370,06 542,14 1,47
221 0,82 0,83 0,00 11,72 16,48 1,41
223 3,97 3,98 0,18 234,61 397,48 1,69
224 14,84 14,85 0,16 3647,96 5952,14 1,63
225 12,79 12,80 0,10 1247,79 1872,12 1,50
226 5,50 5,50 16,84 157,39 204,26 1,30
228 0,04 0,04 0,09 0,84 0,64 0,76
244 7,74 7,68 28,90 388,23 662,25 1,71
252 3,17 3,19 0,58 384,13 578,47 1,51
11 5
Tabela 5.16. Comparação da produção de sedimentos
observada com a calculada do WESP na parcela 4 de
Sumé com os parâmetros médios das parcelas de SJC.
Cheia
Lo (mm) Lc (mm)
NS (mm)
Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
253 0,11 0,11 1,25 281,83 425,98 1,51
263 1,37 1,38 41,36 450,55 654,89 1,45
264 5,37 5,37 12,56 309,38 357,84 1,16
Valor médio:
1,57
Desvio Padrão:
0,098
R
2
:
0,798
I. E. Nash-Suctcliffe:
0,629
R
2
= 0,9217
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.32. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
do WESP da microbacia 3 de sumé com os parâmetros da microbacia 3 de SJC.
11 6
R
2
= 0,9813
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Produção de sedimentos observada (kg/ha)
Produção de sedimentos calculada (kg/ha)
Figura 5.33. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
do WESP da microbacia 4 de Sumé com os parâmetros da microbacia 3 de SJC.
Tabela 5.17. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
do WESP na microbacia 3 de Sumé com os parâmetros microbacia 3 de SJC.
Ks = 4,0 - Ki = 5 x 10
8
kg.s/m
4
.s - Kr
= 0,887 kg.m/N
1,5
.s - a = 0,00981 kg.m/N
1,5
.s
Cheia
Lo (mm) Lc (mm)
NS (mm)
Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
1 0,02 0,02 12,56 0,23 0,33 1,42
4 0,11 0,11 3,36 4,56 3,96 0,87
20 0,01 0,01 4,25 0,12 0,26 2,17
21 0,11 0,11 1,89 1,44 1,75 1,22
22 1,52 1,54 27,00 27,57 50,57 1,83
25 3,36 3,42 41,25 518,62 780,25 1,50
26 0,48 0,51 12,74 43,00 75,68 1,76
27 8,02 8,04 23,65 502,00 691,35 1,38
35 3,22 3,25 0,90 367,72 524,24 1,43
36 9,32 9,38 2,50 1354,00 2651,48 1,96
37 3,71 3,78 1,20 249,58 491,25 1,97
39 2,22 2,28 3,00 85,21 161,57 1,90
40 4,95 4,99 12,60 242,96 515,28 2,12
41 3,77 3,80 14,00 272,99 521,24 1,91
45 0,94 0,98 13,40 63,00 119,48 1,90
46 2,22 2,25 53,00 43,00 78,17 1,82
47 2,55 2,58 8,50 55,00 109,49 1,99
49 5,10 5,07 43,00 90,00 168,75 1,88
50 2,03 2,05 12,30 225,46 514,87 2,28
52 0,16 0,17 63,14 10,61 19,88 1,87
11 7
Tabela 5.17. Continuação da comparação da produção de
sedimentos observada com a calculada do WESP na microbacia 3
de Sumé com os parâmetros microbacia 3 de SJC.
Cheia
Lo (mm) Lc (mm)
NS (mm)
Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
53 0,16 0,16 10,90 2,46 4,87 1,98
55 0,20 0,20 41,82 24,00 48,10 2,00
58 3,79 3,81 32,18 376,20 461,26 1,23
59 16,80 16,85 2,35 784,42 1158,58 1,48
61 9,22 9,29 0,00 500,00 780,25 1,56
62 0,04 0,04 1,10 0,02 0,05 1,96
63 10,65 10,69 10,59 372,00 554,26 1,49
65 0,28 0,29 1,74 33,00 59,55 1,80
66 8,97 8,99 9,00 428,00 782,25 1,83
69 9,76 9,78 9,75 198,32 232,58 1,17
70 0,93 0,94 0,93 40,06 39,13 0,98
71 12,74 12,79 12,70 291,60 452,25 1,55
72 0,35 0,36 8,50 31,00 51,25 1,65
74 6,00 6,05 9,00 113,14 189,85 1,68
75 0,01 0,01 24,00 0,89 1,65 1,85
82 0,05 0,05 35,74 189,00 436,85 2,31
87 2,81 2,82 27,36 230,35 397,25 1,72
89 0,73 0,75 35,12 302,95 452,25 1,49
90 5,34 5,36 62,52 850,62 1002,49 1,18
93 6,80 6,82 32,31 221,99 312,14 1,41
94 5,52 5,55 41,25 18,58 31,25 1,68
98 5,14 5,16 21,25 181,39 204,84 1,13
103 1,11 1,15 12,32 367,20 414,78 1,13
105 0,87 0,89 14,00 125,65 232,32 1,85
115 0,09 0,09 8,15 57,24 63,48 1,11
118 1,06 1,08 0,22 278,79 415,15 1,49
120 0,31 0,32 0,68 63,68 78,25 1,23
131 0,03 0,03 10,65 10,68 15,01 1,41
133 0,18 0,19 6,88 257,33 352,12 1,37
134 0,41 0,42 7,75 50,94 72,58 1,42
139 0,18 0,19 9,55 29,23 43,58 1,49
140 0,01 0,01 61,50 0,15 0,31 2,00
141 0,47 0,48 64,30 41,95 61,25 1,46
142 1,25 1,26 22,15 125,54 186,25 1,48
143 0,04 0,04 15,25 0,81 1,10 1,36
144 0,19 0,20 35,41 7,87 11,01 1,40
146 0,06 0,06 31,14 36,90 49,87 1,35
148 0,06 0,06 0,96 1,86 2,49 1,34
150 0,32 0,33 10,53 41,43 65,25 1,57
190 0,45 0,46 4,00 78,33 112,57 1,44
191 0,22 0,23 4,52 160,70 298,25 1,86
200 0,44 0,45 14,45 1014,43 1507,41 1,49
204 5,38 5,39 6,25 1036,24 1510,25 1,46
205 0,31 0,32 1,32 4,73 6,44 1,36
206 3,31 3,32 0,00 366,70 492,36 1,34
207 10,43 10,45 0,00 1325,61 1810,20 1,37
208 22,31 22,32 0,00 4287,84 9820,14 2,29
212 16,76 16,78 0,00 5913,19 8680,45 1,47
11 8
Tabela 5.17. Continuação da comparação da produção de
sedimentos observada com a calculada do WESP na microbacia 3
de Sumé com os parâmetros microbacia 3 de SJC.
Cheia
Lo (mm) Lc (mm)
NS (mm)
Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
214 0,37 0,39 1,24 248,06 370,25 1,49
215 4,78 4,79 7,35 2281,10 2008,89 0,88
216 0,57 0,59 1,90 322,45 302,58 0,94
217 2,96 2,95 0,00 551,38 690,56 1,25
221 0,25 0,26 1,01 226,11 421,25 1,86
223 0,07 0,07 21,32 0,76 1,13 1,49
225 16,18 16,19 6,10 1963,59 2210,25 1,13
226 21,77 21,78 0,62 6995,10 8457,25 1,21
228 5,26 5,27 0,00 798,09 982,23 1,23
244 0,08 0,09 9,60 1,10 2,16 1,96
245 8,28 8,29 47,63 1091,47 1125,25 1,03
252 0,02 0,02 52,84 14,06 11,23 0,80
253 10,16 10,18 32,54 2776,25 3512,45 1,27
254 0,42 0,45 27,60 304,58 408,48 1,34
263 0,56 0,58 15,08 104,62 112,89 1,08
264 4,06 4,08 1,05 472,19 589,25 1,25
Valor médio:
1,548
Desvio Padrão:
0,568
R
2
:
0,927
I. E. Nash-Suctcliffe:
0,948
Tabela 5.18. Comparação da produção de sedimentos observada com a calculada
do WESP na microbacia 4 de Sumé com os parâmetros microbacia 3 de SJC.
Ks = 4,0 - Ki = 5 x 10
8
kg.s/m
4
.s - Kr
= 0,887 kg.m/N
1,5
.s - a = 0,00981 kg.m/N
1,5
.s
Cheia
Lo (mm) Lc (mm) Lc/Lo
NS (mm)
Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
1 0,02 0,02 1,02 8,25 0,23 0,27 1,11
8 0,11 0,12 1,06 2,95 4,56 4,21 0,92
20 0,01 0,01 0,94 3,51 0,12 0,17 1,42
21 0,11 0,11 1,02 1,20 1,44 1,65 1,15
22 1,52 1,52 1,00 21,36 27,57 35,65 1,29
25 3,36 3,38 1,01 38,21 518,62 765,15 1,48
26 0,48 0,49 1,02 10,36 43,00 68,25 1,59
27 8,02 8,05 1,00 20,10 502,00 615,21 1,23
35 3,22 3,25 1,01 0,90 367,72 415,78 1,13
36 9,32 9,35 1,00 2,50 1354,00 1970,86 1,46
37 3,71 3,75 1,01 1,20 249,58 424,85 1,70
39 2,22 2,25 1,01 3,00 85,21 125,74 1,48
40 4,95 4,99 1,01 12,60 242,96 354,65 1,46
41 3,77 3,80 1,01 9,84 272,99 501,45 1,84
45 0,94 0,98 1,05 13,40 63,00 125,14 1,99
46 2,22 2,25 1,01 53,00 43,00 80,17 1,86
47 2,55 2,58 1,01 8,50 55,00 99,87 1,82
49 5,10 5,15 1,01 39,54 90,00 165,23 1,84
50 2,03 2,09 1,03 12,30 225,46 533,18 2,36
11 9
Tabela 5.18. Continuação da comparação da produção de
sedimentos observada com a calculada do WESP na microbacia
4 de Sumé com os parâmetros microbacia 3 de SJC.
Cheia
Lo (mm) Lc (mm) Lc/Lo
NS (mm)
Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
51 0,23 0,24 1,05 36,58 0,30 0,75 2,50
52 0,16 0,16 0,97 41,58 10,61 18,54 1,75
53 0,16 0,17 1,06 8,21 2,46 3,01 1,22
55 0,20 0,20 1,02 35,58 24,00 35,21 1,47
58 3,79 3,83 1,01 1,45 376,20 456,84 1,21
59 16,80 16,85 1,00 13,00 784,42 973,32 1,24
61 9,22 9,25 1,00 0,00 500,00 721,19 1,44
62 0,04 0,04 1,08 0,87 0,02 0,04 1,46
63 10,65 10,68 1,00 7,25 372,00 602,25 1,62
65 0,28 0,30 1,07 1,01 33,00 49,58 1,50
66 8,97 9,00 1,00 6,35 428,00 604,81 1,41
69 9,76 9,79 1,00 8,41 198,32 221,45 1,12
70 0,93 0,95 1,02 1,58 40,06 71,63 1,79
71 12,74 12,78 1,00 10,21 291,60 398,52 1,37
72 0,35 0,36 1,03 5,45 31,00 58,47 1,89
74 6,00 6,05 1,01 7,25 113,14 112,74 1,00
75 0,01 0,01 1,10 19,87 0,89 1,30 1,46
82 0,05 0,06 1,06 30,14 189,00 228,48 1,21
87 2,81 2,85 1,02 22,36 230,35 330,19 1,43
120
Tabela 5.18. Continuação da comparação da produção de
sedimentos observada com a calculada do WESP na microbacia
4 de Sumé com os parâmetros microbacia 3 de SJC.
Cheia
Lo (mm) Lc (mm) Lc/Lo
NS (mm)
Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
212 16,76 16,79 1,00 0,39 5913,19 6481,65 1,10
214 0,37 0,39 1,05 1,12 248,06 326,21 1,32
215 4,78 4,80 1,00 6,14 2281,10 3841,25 1,68
216 0,57 0,59 1,03 1,90 322,45 314,52 0,98
217 2,96 2,93 0,99 0,00 551,38 828,68 1,50
226 21,77 21,79 1,00 0,62 6995,10 8104,25 1,16
253 10,16 10,20 1,00 27,60 2776,25 3151,23 1,14
254 0,42 0,45 1,07 15,08 304,58 442,13 1,45
263 0,56 0,58 1,04 10,51 104,62 184,62 1,76
264 4,06 4,03 0,99 0,81 472,19 499,05 1,06
Valor médio:
1,445
Desvio Padrão:
0,411
R
2
:
0,981
I. E. Nash-Suctcliffe:
0,956
5.4. Efeito de escala
Considerando os valores médios dos parâmetros dos modelos utilizados neste estudo,
(Tabelas 5.19 e 5.20), será discutida a questão da influência do efeito de escala nas unidades
modeladas. Vale salientar que os valores médios da saturação inicial do solo o (Si), não pode
ser utilizado como um valor representativo, pois ele é um parâmetro que depende das
condições do solo e tem que ser calibrado evento a evento. Os outros parâmetros calibrados
para os dois modelos KINEROS2 e WESP foram utilizados para uma primeira análise na
região.
Nesta análise, os parâmetros médios do modelo WEPP, não foram considerados,
devido às dificuldades enfrentadas no processo de calibração e validação. A precisão do
modelo foi particularmente inadequada para simulação do processo de erosão em quantidades
pequenas.
Tabela 5.19. Parâmetros médios simulados para o modelo KINEROS2.
S
im
c
fm
S
im
c
fm
S
im
c
fm
S
im
c
fm
S
im
c
fm
0,76 1.478.970,42 0,698 1.104. 292,30 0,516 721.559,44 0,531 690.297,56 0, 609 827.656, 32
Parcela 1 (100 m
2
) Parcela 2 (100 m
2
) Microbacia 1 (0,16 ha) Microbacia 2 (0,17 ha) Microbacia 3 (1,63 ha)
Tabela 5.20. Parâmetros médios simulados para o modelo WESP.
Ns
m
Kr
m
Ns
m
Kr
m
Ns
m
a
m
Ns
m
a
m
Ns
m
a
m
38,475 0,887 27,305 0,648 41,489 0,021 35,278 0,016 25,180 0,010
Parcela 1 (100 m
2
) Parcela 2 (100 m
2
) Microbacia 1 (0,16 ha) Microbacia 2 (0,17 ha) Microbacia 3 (1,63 ha)
121
5.5. Análise e discussão dos resultados
Os três modelos foram calibrados, validados e testados utilizando os dados de parcelas
de erosão e as microbacias da Bacia Experimental de Sumé e da Bacia Experimental do
Cariri, a discursão dos resultados será apresentada a seguir.
5.5.1 Análise e discussão dos resultados do modelo KINEROS2
No modelo KINEROS2, inicialmente foi realizado a preparação dos arquivos de
entrada do modelo, definidos os parâmetros de acordo com a metodologia que foi discutida no
capítulo anterior. Depois foram definidos os parâmetros de condutividade hidráulica saturada
(Ks) e o valor efetivo do potencial de capilaridade do solo (G), parâmetros que afetam
diretamente o escoamento, foram definidos através de vários testes de sensibilidade foram
determinados os melhores valores dos mesmos para realizar a calibração do modelo.
O processo de calibração dos eventos da Bacia Experimental de São João do Cariri foi
realizado de acordo com o que foi descrito na metodologia. Foi calibrado inicialmente o
parâmetro de saturação inicial relativa do solo (Si), parâmetro de escoamento, o qual varia
evento a evento em virtude de variar de acordo com as condições do solo. O Si mostrou em
todas as unidades estudadas uma facilidade para a realização da calibração. O que já era
esperado, pois, o modelo KINEROS2 já tinha sido exaustivamente testado para a região semi-
árida paraibana por Lopes, (2003), que já tinha encontrado resultados satisfatórios. O
parâmetro de lâmina que seria a saturação inicial do solo (Si), em todas as etapas teve que ser
calibrada evento a evento, pois é um parâmetro que depende das condições intrínsecas do
solo.
O mesmo processo foi realizado para a erosão causada pelo impacto das gotas de
chuva (cf), onde os resultados continuaram demonstrando uma grande variação, resultados
este já discutido por Lopes, (2003). Como não existem valores indicados na literatura sobre
este parâmetro, e como o mes mo não possui nenhuma relação direta com as características do
solo e mostrou-se bastante variável, o parâmetro teve que ser calibrado. Dessa forma , para as
parcelas, apenas os intervalos de variação do parâmetro c
f
podem ser recomendados de acordo
com o tipo de cobertura vegetal, já quando tiver dados disponíveis para cada tipo de cobertura
vegetal do solo.
Foi realizada ainda, a validação dos parâmetros do modelo KINEROS2 com uma parte
dos dados mais recentes para observar a consistência dos parâmetros calibrados. Observou-se
122
que em todos os casos de validação, obtivemos resultados muitos bons, com R
2
na sua grande
maioria iguais ou maiores que 0,9. Para a parcela 1 obtive-se um R
2
de 0,92 (figura 5.1),
parcela 2 de 0,914 (figura 5.2), microbacia 1 de 0,925 (figura 5.13), microbacia 2 de 0,988
(figura 5.14) e microbacia 3 de 0,995 (figura 5.15).
Ainda analisando os resultados da validação que se encontram nas tabelas 1 a 5 do
anexo 2, foi calculada a razão entre os valores de erosão calculados pelos valores de erosão
observados (Ec/Eo), para comparar os resultados obtidos em cada evento e se aproxima de 1,
valor da relação ideal, já que a calibração foi realizada ajustando-se o valor calculado ao mais
próximo possível do observado, logo na validação quanto mais próxima a relação de 1,
melhor foi o ajuste realizado. Os valores da razão Ec/Eo, da parcela 1 mostra que 97,5 % dos
valores está na faixa de valores muito próximos a 1, com o menor valor de 0,987 e o maior de
1,036, mostrando uma ótima estimativa observada através das simulações (Anexo 2– Tabela
1). Na parcela 2 observa-se uma estimativa seme lhante 90,4 % com menor valor de 0,975 e
maior de 1,654 (Anexo 2 – Tabela 2). Na microbacia 1 uma porcentagem de 89,2 % com o
valor menor de 0,813 e maior de 1,083 (Anexo 2 – Tabela 3). Na microbacia 2 uma
porcentagem de 96,5 % com me nor valor de 0,875 e maior de 1,211 (Anexo 2 – Tabela 4). E
na microbacia 3 mostra uma porcentagem de 0,948 e maior de 1,116 (Anexo 2 – Tabela 5).
Onde em todos os casos mostra uma ótima estimativa.
A microbacia 1 por ter um número maior de eventos dentre as microbacias, foi
dividido os eventos em três partes, uma parte para calibração, outra para validação e uma
terceira parte para teste de consistência. Nas simulações com os dados de 2005 a 2006,
observa-se uma pequena super-estimação da erosão, pois apenas 16 % dos eventos simulados
apresentam-se valores de Ec/Eo menor do que 1 e 84% maior, este resultado pode ser
conferido na tabela 5.5. Uma possível explicação para esta constatação pode ser uma mudança
nas camadas superficiais do solo.
No processo da validação cruzada onde se procurou verificar como comportam os
parâmetros calibrados numa outra bacia hidrologicamente semelhante, observamos que houve
uma leve sub-estimação da erosão, com o uso dos parâmetros da microbacia 1 em microbacia
2. Apenas 5 % dos eventos foram superestimados e 95 % foram subestimados, com o valor de
R
2
de 0,999. No sentido inverso, analisando os resultados da microbacia 2, simulados na
microbacia 1, observou-se certa subestimação dos resultados obtidos, com uma porcentagem
de 7 % superestimando e 93 % subestimando, com um R
2
de 0,971, o que mostra que as áreas
123
estudadas, a BESJC e BES, são hidrologicamente semelhantes (As tabelas podem ser
encontradas no anexo 3 – tabelas 1 e 2). Este fato pode ser justificado de várias formas, os
resultados podem ser explicados pelas diferenças com a cobertura vegetal, a topografia de
cada unidade e o seu relevo e declividades.
Com o intuito de verificar a possibilidade de utilizar os parâmetros calibrados num
local hidrologicamente semelhantes, num outro, fora m aplicados os parâmetros de SJC nas
unidades de Sumé e vice-versa. Observou-se uma subestimação nos resultados o que confirma
a confiabilidade dos resultados. Aplicado os parâmetros de Sumé na microbacia 1 e 3 de SJC,
5 % dos eventos estão subestimados, confirmando as expectativas, os resultados podem ser
conferidos nas tabelas 5.9 e 5.10.
As simulações foram realizadas no sentido contrário também e como era pela
consistência esperado encontrou-se uma subestimação, com a aplicação dos parâmetros de
BESJC em unidades de Sumé. Apenas 4 % foram superestimados nas simulações na
microbacia 3 de Sumé com os parâmetros da microbacia 3 de SJC. Na microbacia 4 de Sumé
observamos que apenas 7 % dos eventos foram superestimados. As tabelas com os resultados
podem ser encontradas e tabela 5.12. Com valores de R
2
de 0,955 na microbacia 3 de Sumé e
0,915 na microbacia 4 de Sumé, as simulações podem ser consideradas como ótimas. O
modelo gerou resultados coerentes e sem dúvida, existe uma variabilidade nos parâmetros
mesmo dentro de áreas hidrologicamente semelhantes.
5.5.2 Análise e discussão dos resultados do modelo WESP
Os mesmos procedimentos de calibração, validação e testes realizados com o modelo
KINEROS2, foram adotados com o modelo WE SP. Como foi descrito na metodologia, foram
calibrados os parâmetros Ns- o parâmetro de sucção do solo, evento a evento, pois é um
paramento que depende da saturação inicial do solo. Foi calibrado evento a evento o
parâmetros Kr para as parcelas e a- parâmetro do canais para nas microbacias. A calibração
foi bastante satisfatória em todas as unidades experimentais da BESJC.
Foi realizada a validação dos modelos calibrados com dados não utilizados na etapa de
calibração. Observou-se que em todos os casos os resultados foram muito bons e o R
2
-
coeficientes de determinação para as séries, validadas em relação às observadas foram
superiores a 0,9. Para a parcela 1 obtive-se um R
2
de 0,999 (figura 5.3), parcela 2 de 0,963
(figura 5.4), microbacia 1 de 0,966 (figura 5.18), microbacia 2 0,998 (figura 5.19) e
124
microbacia 3 de 0,978 (figura 20).
Também, analisando os resultados da validação que se encontram nas tabelas 1 a 5
do anexo 5. Para a parcela 1, 96,8 % dos valores estão na faixa de valores muito próximos a 1,
com o menor valor em 0,975 e o maior com 1,078, mostrando uma ótima estimativa, este
resultado pode ser conferido no anexo 5- tabela1. Na parcela 2 observa-se uma estimativa
semelhante 90,4 % com menor valor de 0,975 e maior que 1,19 (anexo 5- tabela 2). Na
microbacia 1, uma porcentagem de 96,2 % com o valor menor de 0,813 e maior de 1,076
(anexo 5- tabela 3). Na microbacia 2 uma porcentagem de 96,5 % com menor valor de 0,875 e
maior de 1,211 (anexo 5- tabela 4). E na microbacia 3 mostra uma porcentagem de 95,5 %
com menor valor de 0,875 e maior de 1,211. Onde em todos os casos mostram uma ótima
estimativa (anexo 5- tabela 5).
Na microbacia 1 como possui um número maior de eventos dentre as microbacias, foi
separado os eventos em três partes, uma parte para calibração, outra para validação e uma
terceira parte para simulação com os novos dados. E com as simulações com os dados de
2005 a 2006. Na tabela 5.7 observa-se uma super-estimação dos parâmetros simulados, pois
apenas 10 % dos erros estimado ficaram abaixo de 1 e 90% acima, confirmando os resultados
obtidos no modelo KINEROS2, mostrando a consistência dessas afirmações. E como já foi
dito anteriormente no modelo KINEROS2, uma possível explicação para esta constatação
seria a mudança das camadas superficiais do solo, degradadas pela erosão.
Uma outra etapa foi à validação cruzada onde se observou como se comporta os
parâmetros calibrados em áreas hidrologicamente semelhantes. Analisando os parâmetros da
microbacia 1 simulados na mi crobacia 2, observamos na figura 5.21 que houve uma leve
super-estimação dos resultados do parâmetro de erosão, pois apenas 3 % mostra super-
estimação e 97 % mostra subestimação, com um R
2
de 0,966. No sentido inverso analisando
os parâmetros da microbacia 2 simulados na microbacia 1 observou-se na figura 5.22 certa
subestimação dos parâmetros de com uma porcentagem de 10 % superestimando e 90 %
subestimando, com um R
2
de 0,987, o que mostra que as áreas são hidrologicamente
semelhantes (As tabelas podem ser encontradas no anexo 6 – tabelas 1 e 2). Este fato pode ser
justificado de várias formas, os resultados podem ser alterados por questões da cobertura
vegetal, a topografia de cada unidade e o seu relevo, declividades diferem um pouco e podem
alterar os resultados, as questões da modificação do solo, são alguns dos fatos que podem
alterar os parâmetros.
125
Depois de esgotados os testes dentro das unidades de estudo da BESJC, foram
realizados testes com os parâmetros da BES e vice-versa, com o intuito de observar como os
parâmetros calibrados se comportavam quando aplicados a áreas hidrologicamente
semelhantes. Quando foram aplicados os parâmetros de Sumé na BESJC observou-se uma
subestimação dos parâmetros, o que confirma a confiabilidade dos resultados quando aplicado
os parâmetros de Sumé na microbacia 1 e 3 de SJC, 8 % e 4 % aproximadamente, mostram
claramente que estão subestimando, confirma ndo as expectativas (tabelas 13 e 14). Com
valores de R
2
de 0,976 para microbacia 1 de SJC (figura 5.34), 0,997 para a microbacia 3 de
SJC (figura 5.35), mostrando a boa aproximação dos resultados.
As simulações foram realizadas no sentido contrário aplicando os parâmetros de SJC
nas unidades de Sumé. Como esperado observou-se uma subestimação, pois apenas 5 % e 3 %
está superestimando nas parcelas 1 e 4 de Sumé respectivamente, utilizando-se os parâmetros
médios das parcelas 1 e 2 de SJC (tabelas 5.15 e 5.16). Ainda 5 % está superestimando as
simulações na microbacia 3 de Sumé com os parâmetros da mi crobacia 3 de SJC (tabela
5.17). Quando feita à mesma comparação na microbacia 4 de Sumé observou-se que apenas 7
% estão superestimando (tabela 5.18). Com valores de R
2
de 0,918 para parcela 1 de Sumé
(figura 5.36), 0,5863 para a parcela 4 de Sumé (figura 5.37), 0,923 na microbacia 3 de Sumé
(figura 5.38), e 0,981 na microbacia 4 de Sumé (figura 5.37). Os resultados obtidos
confirmam a coerência dos resultados e mostram que o modelo gerou resultados coerentes e
que existe uma variabilidade dos parâmetros mesmo em áreas hidrologicamente semelhantes.
Vale ressaltar que o ajuste dos parâmetros da BES da parcela 1 foi muito superior ao
da parcela 4 de SJC, que foi considerado não muito satisfatório pelo valor atingido. Uma
explicação seria pela diferença na declividade entre a parcela 4 de Sumé com 7,0 % de
declividade contra aproximadamente 3,5 % das parcelas de SJC, causando disparidade nos
resultados.
5.5.3 Análise e discussão dos resultados do modelo WEPP
O modelo WEPP também foi aplicado para modelar os processos
hidrossedimentológicos nas parcelas e microbacias da BESJC. Devido à natureza mais
complexa da parametrização do WEPP, os processos da calibração foram, para muitos
eventos frustrantes. Por este motivo, o modelo WEPP nem foi aplicado para modelar as
unidades da BES.
126
O processo de calibração consistiu em três etapas. Foram definidos, na primeira etapa,
os parâmetros de condutividade hidráulica saturada efetiva (Ks) e a tensão de resistência ao
cisalhamento (τ). Estes parâmetros foram definidos através de várias simulações e testes de
sensibilidade.
Fixos os parâmetros determinados através de testes de sensibilidade, realizamos a
calibração da saturação inicial que afeta diretamente a lâmina escoada para as parcelas 1 e 2
da BESJC. Onde foi possível conseguir resultados satisfatórios com as lâminas simuladas
bastante próximos dos observados. Como no modelo KINEROS2, a saturação inicial no
WEPP também é calibrada também evento a evento. Nas microbacias da BESJC também a
lâmina foi calibrada evento a evento com algumas dificuldades, como foi com as parcelas de
erosão.
De maneira semelhante, foi determinado o parâmetro Ki, que é o parâmetro que
caracteriza a erodibilidade do solo nos planos entre os sulcos. Este parâmetro exerce grande
influência sobre a erosão que acontece entre o início do evento de precipitação e o tempo de
empoçamento. O parâmetro Kr também varia de evento a evento, uma vez que a tensão de
cisalhamento nos canais vai depender da condição do fluxo. Obtido o valor médio do
parâmetro Ki para os planos nas etapas anteriores, o valor do parâmetro Kr para os canais foi
calibrado evento a evento. Os dois parâmetros ligados à produção de sedimentos foram
determinados através de muitas tentativas, e em muitos eventos a calibração foi totalmente
insatisfatória. Por este motivo, todos os eventos foram utilizados para conseguir a calibração
num número razoável de eventos. Assim, nas duas parcelas de SJC conseguimos uma
calibração razoável de parâmetros. Os resultados podem ser observados na tabela 5.3. (para a
parcela 1) e no anexo 7- tabela 1 (para a parcela 2). Analisando a validação obtivemos R
2
razoáveis o que mostra a sua tendência. Obtivemos R
2
0,999 de para a parcela 1 (figura 5.5) e
0,933 de para a parcela 2 (figura 5.6).
Nas microbacias foi realizado o mesmo processo de calibração realizado nas parcelas
para lâmina escoada e produção de sedimentos. Porém os resultados se diferenciaram um
pouco das parcelas com relação a produção de sedimentos. Com relação a lâ mina escoada os
resultados se mostraram promissores, e foi poss ível ajustar o valor de Si para obter lâmina
calculada bem próximo a observada. Já a produção de sedimentos nos eventos nos qual o
valor observado foi muito pequeno o modelo não conseguiu simular bem a produção. Uma
razão para este fato é que o modelo tem limitação de precisão, ou seja, o menor valor
127
considerado na produção de sedimentos é 100 kg/ha. Nos casos em que a produção é até 50
kg/ha, este valor no modelo é zero. Nos casos que a produção está no intervalo de 50 a 100
kg/ha, o valor se torna 100 kg/ha. No caso das unidades de BESJC a apesar de ser uma região
sensível para a erosão, os solos desta região erodem relativamente pouco, e a produção de
sedimentos é pequena, e em muitos casos bem menores que 100 kg/ha. Estas constatações
podem ser observadas na tabela 5.8 e no anexo 7 tabelas 2 e 3. A baixa produção de
sedimentos é devido a baixa disponibilidade de sedimentos erodíveis. O modelo WEPP, por
natureza das equações de erosão inerentes gera grandes produções de sedimentos em canais.
Mesmo com estes resultados não satisfatórios para a calibração do modelo conseguimos
valores de R
2
razoáveis, para quase todas as microbacias de SJC, com valores de R
2
de 0,853
para microbacia 1 (figura 5.23), de 0,272 para a microbacia 2 (figura 5.24) e de 0,919 para a
microbacia 3 (figura 5.25). Observa-se que para a microbacia 2 obtivemos um valor muito
ruim da correlação (R
2
). Uma explicação seria a grande quantidade de eventos com valor de
erosão muito pequeno o que pela aproximação do modelo que já foi descrita anteriormente
traz os valores pequenos para zero, influenciando assim no valor do R
2
.
As camadas de solo do semi-árido são muito rasas e o pouco que erode acaba com as
camadas de nutrientes do solo, deixando as mesmas improdutivas. Daí a importância da
produção de sedimentos na região semi-árida.
5.5.4 Comparações entre os resultados dos três modelos
Objetivo principal do trabalho foi utilizar modelos hidrossedimentológicos para
quantificar o resultado dos processos que ocorrem na bacia hidrográfica e prever as
conseqüências das diferentes ocorrências em relação aos valores observados.
Os resultados mostraram que os modelos KINEROS2 e WESP representaram bem os
processos de escoamento e produção de sedimentos nas microbacias de BESJC e BES. Os
dois modelos confirmaram os resultados obtidos nos estudos anteriores na região. Uma outra
vantagem em relação aos modelos KINEROS2 e WESP, é que os parâmetros calibrados têm
aplicabilidade regional, como foram verificadas com o uso de parâmetros calibrados em
BESJC nas unidades de Sumé e vice-versa e ainda obtendo excelentes resultados
principalmente o modelo WESP. Já em regiões do semi-árido paraibano, como se tem um
maior conhecimento dos mesmos, já era esperado ter resultados melhores.
O modelo WEPP apresentou dificuldades e limitações para modelar os processos
128
hidrossedimentológicos, principalmente, nas micro-bacias da região. Para bacias com uma
pequena produção de sedimentos, o modelo WEPP se apresenta insensível. No primeiro
129
CAPÍTULO 6
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
6.0. CONSIDERAÇÕES GERAIS
Neste trabalho, três modelos hidrossedimentológicos foram utilizados com a mesma
finalidade de modelar os processos de geração do escoamento superficial e produção de
sedimentos pela erosão. Os modelos KINEROS2, WESP e WEPP foram aplicados em
parcelas de erosão e microbacias da Bacia Experimental de São João do Cariri e Bacia
Experimental de Sumé. O modelo WEPP foi aplicado apenas nas parcelas de erosão e
microbacias da Bacia Experimental de São João do Cariri. Com base nos resultados
obtidos ao longo dos estágios do estudo realizado, apresentam-se as seguintes conclusões e
recomendações.
6.1. Conclusões
As principais conclusões advindas deste trabalho são:
a) Os modelos KINEROS2 e WESP mostraram-se bastantes confiáveis com
resultados robustos, tanto para o escoamento superficial como para a
produção de sedimento, em nível da região semi-árida paraibana;
b) A produção de sedimentos calculada pelo modelo WESP não está
limitada pela capacidade de transporte do fluxo nos planos, porém
incorpora nos canais uma equação de capacidade de transporte de
sedimentos, baseados na tensão de cisalhamento e tensão de cisalhamento
crítico;
130
c) O parâmetro cf
do modelo KINEROS2 apresenta uma faixa de variação
muito grande na fase de calibração, o que dificulta a obtenção de um
valor médio representativo característico da bacia ou da região;
d) O parâmetro Ki do WESP também se apresenta bastante insensível na
região ao ponto do que seu valor tem sido fixado quase arbitrariamente
nos outros estudos realizados na região;
e) Ambos os modelos KINEROS2 e WESP apresentaram parâmetros
estáveis e representativos para região demonstrados nas simulações das
duas bacias distantes entre si, porém na mesma região;
f) O modelo WEPP apesar de possuir um vasto banco de dados interno para
facilitar a parametrização, apresentou-se como modelo não muito
eficiente para modelar erosões em quantidades pequenas;
g) O modelo WEPP representou bem o escoamento e apenas razoavelmente
bem a produção de sedimentos nas parcelas, porém nas microbacias
enquanto simulou razoavelmente bem o escoamento, na simulação da
produção de sedimento apresentou grandes discrepâncias.
h) O modelo WEPP, devido ao banco de dados interno, pode ser utilizado
para simular os processos hidrossedimentológicos de uma forma contínua
de vários anos com os dados de pluviômetros, para obter uma boa
primeira estimativa do escoamento e produção de sedimentos nas bacias
sem dados medidos da vazão e erosão.
i) O efeito de escala não pode ser detectado com clareza nas unidades da
modelagem que utilizamos isto é: parcelas de 100 m
2
e microbacias de
0,16 a 1,63 ha.
131
6.2. Recomendações
Com base nos resultados obtidos, neste estudo e a experiência ganha, algumas
recomendações para trabalhos futuros, de modelagem hidrossedimentológica no semi-
árido paraibano:
a) Aprofundar nos três modelos as investigações sobre a existência de uma
relação entre os parâmetros de erosão e índices que reflitam as condições
físicas do solo na bacia;
b) Estudar a influência do processo da discretização nos resultados finais
através do uso de esquemas diferentes de formas dos elementos.
c) Investigar a eficiência e confiabilidade no modelo WEPP, em outras bacias,
principalmente nas bacias maiores que demonstrem problemas de erosão. Já
que neste estudo, o modelo não apresenta uma precisão adequada de simular
bem a produção, relativamente pequenas, de sedimentos.
132
CAPÍTULO 7
BIBLIOGRAFIA
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144
ANEXO 1 – VALORES DOS PARÂMETROS DO KINEROS2 S
i
e cf PARA
TODOS OS EVENTOS UTILIZADOS PARA PARCELAS E
MICROBACIAS DA BACIA EXPERIMENTAL DE SJC.
Tabela 1. Parâmetros doKINEROS2 Si e cf – Calibrados para a Parcela 2 de SJC.
Co (plano) = 0,01 - Ks = 4,0 - G = 330
Cheia Data Chuva (mm)
Eo
(mm)
Ec
(mm)
Si
E
o
(kg/ha)
Ec cf
63 3/8/2001 11,0 0,012 0,012 0,796 0,001 0,001 10.000,000
68 29/12/2001 9,4 2,840 2,842 0,512 19,830 19,840 526.000,000
70 2/1/2002 28,2 8,100 8,090 0,231 90,300 90,300 253,000
71 4/1/2002 40,0 31,050 31,050 0,458 78,075 78,075 36.200,000
73 10/1/2002 7,2 3,075 3,074 0,398 15,180 15,181 526,000
76 3/2/2002 72,0 28,350 28,340 0,512 535,405 535,406 468,000
78 10/2/2002 12,2 2,025 2,026 0,499 438,750 438,760 15.200,000
80 12/2/2002 31,0 13,470 13,480 0,949 246,490 246,500 4.200,000
82 15/2/2002 66,0 27,000 27,000 0,650 105,980 105,990 3.800,000
83 4/3/2002 17,0 3,600 3,600 0,468 232,590 232,600 3.515,000
85 8/3/2002 4,0 2,100 2,098 0,800 23,220 23,200 96,000
88 6/5/2002 80,0 15,237 15,238 0,942 80,328 80,329 16,000
90 26/5/2002 7,6 0,015 0,015 0,845 0,060 0,060 253.600,000
95 19/1/2003 63,6 7,860 7,872 0,487 566,640 566,641 751.220,000
96 24/1/2003 3,2 0,018 0,018 0,410 0,421 0,421 3.930,000
97 31/1/2003 8,7 1,350 1,350 0,853 18,735 18,740 35.100,000
100 31/3/2003 9,0 2,100 2,110 0,787 36,750 36,760 615,000
101 21/4/2003 29,0 6,870 6,880 0,855 73,085 73,090 400,000
103 1/5/2003 3,8 0,028 0,028 0,949 85,020 85,030 935,000
105 5/6/2003 6,9 6,600 6,600 0.950 68,985 69,000 1.390,000
107 16/8/2003 82,6 16,050 16,030 0,785 183,990 184,000 10.000.000,000
109 14/1/2004 26,1 6,600 6,600 0,687 47,535 47,530 90.000,000
110 15/1/2004 6,0 1,800 1,810 0,780 7,905 7,900 10.000,000
111 16/1/2004 20,3 7,100 7,099 0,720 39,181 39,185 116.000,000
112 20/1/2004 75,6 16,920 16,930 0,950 239,175 239,200 100.000,000
113 22/1/2004 33,4 9,450 9,460 0,925 148,355 148,360 48.200.000,000
116 27/1/2004 4,0 0,450 0,450 0,821 7,110 7,120 389.000,000
122 4/2/2004 61,0 24,300 24,300 0,589 443,250 443,230 7.600.000,000
124 12/2/2004 24,7 6,60 6,600 0,621 17,550 17,580 1.250.000,000
128 15/3/2004 5,9 522,15 522,160 0,342 0,750 0,752 450.000,000
130 4/7/2004 9,3 57,92 57,930 0,461 1,050 1,053 354.000,000
131 15/7/2004 18,9 302,62 302,630 0,950 14,021 14,030 36.000,000
133 15/7/2004 45,7 52,16 52,160 0,582 17,925 17,930 451.000,000
136 10/2/2005 28,1 0,013 0,013 0,541 0,030 0,030 470.000,000
137 17/2/2005 9,1 0,100 0,100 0,694 0,001 0,001 2582000000
138 19/3/2005 61,6 4,385 4,380 0,597 0,001 0,001 585.000,000
Valores médios: 0,685 1104292,301
145
Tabela 2. Parâmetros doKINEROS2 Si e cf – Calibrados para a Microbacia 2 de SJC.
Co (plano) = 0,01 - Co (canais) = 0,0001 - Ks = 4,0 - G = 330
Cheia Data Chuva (mm)
Eo
(mm)
Ec
(mm)
Si
Eo
(kg/ha)
Ec cf
69 1/1/2002 17,8 0,179 0,179 1,950 0,031 0,031
65.200,000
70 2/1/2002 28,2 0,743 0,744 0,950 1,088 1,088
100.000,000
71 4/1/2002 40,0 1,292 1,292 0,564 1,564 1,565
100.000,000
73 10/1/2002 7,2 0,158 0,158 0,152 0,111 0,111
102,000
76 3/2/2002 72,0 16,078 16,079 0,756 3,261 3,262
0,100
78 10/2/2002 12,2 1,679 1,679 0,365 1,369 1,367
100,000
80 12/2/2002 31,0 8,482 8,483 0,890 1,236 1,238
10.000,000
81 13/2/2002 6,0 0,050 0,050 0,415 0,046 0,046
100.000,000
82 15/2/2002 66,0 21,912 21,913 0,456 13,980 13,990
15.000,100
83 4/3/2002 17,0 0,095 0,950 0.100 0,019 0,019
0,010
85 8/3/2002 4,0 0,090 0,090 0,300 0,049 0,049
0,010
88 6/5/2002 80,0 3,976 3,977 0,890 2,484 2,485
10.000,000
101 21/4/2003 29,0 1,883 1,884 0,814 9,611 9,612
10.000,000
107 16/8/2003 82,6 2,004 2,005 0,325 20,607 20,610
0,001
111 16/1/2004 20,3 1,240 1,240 0,100 9,760 9,770
0,001
112 20/1/2004 75,6 15,650 15,653 0,274 50,236 50,240
6.500,000
146
Tabela 3. Parâmetros doKINEROS2 Si e cf – Calibrados para a Microbacia 3 de SJC.
Co (plano) = 0,01 - Co (canais) = 0,0001 - Ks = 4,0 - G = 330
Cheia Data Chuva (mm)
Eo
(mm)
Ec
(mm)
Si
Eo
(kg/ha)
Ec cf
69 1/1/2002 17,8 0,001 0,00078 0,356 0,048 0,050 6873,000
70 2/1/2002 28,2 0,016 0,016 0,950 0,455 0,456 100000,000
71 4/1/2002 40,0 0,177 0,177 0,351 0,784 0,784 85000,000
73 10/1/2002 7,2 0,001 0,001 0,414 0,013 0,013 42500,000
76 3/2/2002 72,0 0,049 0,049 0,796 1,002 1,002 0,100
78 10/2/2002 12,2 0,050 0,050 0,102 0,840 0,840 120,000
80 12/2/2002 31,0 0,051 0,051 0,878 2,069 2,070 10000,000
82 15/2/2002 66,0 0,456 0,456 0,756 4,282 4,282 0,100
83 4/3/2002 17,0 0,001 0,001 0,100 0,015 0,016 0,010
85 8/3/2002 4,0 0,000 0,000 0,380 0,003 0,003 0,010
88 6/5/2002 80,0 0,220 0,220 0,890 0,520 0,520 10000,000
101 21/4/2003 29,0 1,185 1,185 0,894 6,154 6,154 10000,000
104 2/5/2003 9,8 0,821 0,821 0,713 2,198 2,198 2350,000
107 16/8/2003 82,6 1,191 1,191 0,152 13,738 13,740 12000,000
111 16/1/2004 20,3 0,101 0,101 0,001 1,760 1,760 0,001
113 22/1/2004 33,4 2,116 2,116 0,362 9,764 9,765 36500,000
114 25/1/2004 61,6 7,820 7,820 0,412 31,518 31,520 420000,000
117 28/1/2004 14,8 0,621 0,621 0,514 9,340 9,350 53100,000
119 30/1/2004 11,5 2,713 2,713 0,156 8,333 8,333 2360,000
121 3/2/2004 8,7 0,038 0,038 0,695 0,269 0,270 1500000,000
122 4/2/2004 61,0 15,820 15,821 0,236 25,417 25,417 12400,000
123 6/2/2004 29,2 9,982 9,983 0,411 21,815 21,815 171200,000
124 12/2/2004 24,7 0,140 0,140 0,415 3,620 3,620 85100,000
125 27/2/2004 17,0 0,014 0,014 0,358 0,333 0,333 79250,000
126 28/2/2004 6,4 0,028 0,028 0,452 6,150 6,150 62000,000
127 7/3/2004 58,8 2,424 2,424 0,067 12,597 12,598 2679000,000
131 15/7/2004 18,9 0,209 0,209 0,512 4,946 4,947 48000,000
132 16/7/2004 18,1 0,011 0,011 0,614 0,942 0,942 1221000,000
133 15/7/2004 45,7 0,209 0,209 0,352 1,493 1,494 65800,000
134 16/7/2004 5,0 0,011 0,011 0,213 0,501 0,502 496000,000
136 10/2/2005 28,1 0,189 0,189 0,560 1,860 1,860 100,367
137 17/2/2005 9,1 0,145 0,145 0,518 1,642 1,642 365200,000
138 19/3/2005 61,6 7,843 7,843 0,498 36,140 36,150 78200000,000
Valores médios: 0,609 872.656,324
147
ANEXO 2 – COMPARAÇÃO DA PRODUÇÃO DE SEDIMENTO
CALCULADA COM A OBSERVADA DO KINEROS2 PARA TODOS OS
EVENTOS UTILIZADOS PARA PARCELAS E MICROBACIAS DA
BACIA EXPERIMENTAL DE SJC.
Tabela 1. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com
KINEROS2- Parcela 1 de SJC.
cf = 1.5 x 10
6
Cheia Lo (mm) Lc (mm)
Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha)
Ec/Eo
1 1,425 1,425 0,658 85,610 85,211 0,995
2 0,870 0,872 0,524 34,050 33,910 0,996
3 1,890 1,889 0,694 107,370 107,000 0,997
4 1,789 1,790 0,741 90,836 91,000 1,002
5 2,037 2,038 0,581 98,371 98,972 1,006
6 0,363 0,363 0,624 16,730 18,710 1,118
7 1,200 1,200 0,521 9,225 9,000 0,976
8 1,500 1,500 0,643 21,630 21,850 1,010
9 6,600 6,610 0,536 299,000 299,000 1,000
148
Tabela 1. Continuação da comparação da produção de sedimento
observada com a calculada com KINEROS2- Parcela 1 de SJC.
Cheia Lo (mm) Lc (mm)
Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha)
Ec/Eo
67 24,270 24,250 0,945 522,150 523,150 1,002
72 6,600 6,600 0,495 95,200 97,200 1,021
91 8,220 8,230 0,562 548,670 545,850 0,995
98 0,900 0,901 0,211 36,300 37,420 1,031
112 20,220 20,200 0,925 436,587 436,000 0,999
115 2,700 2,705 0,598 57,520 57,710 1,003
Valor médio:
1,006
Desvio padrão:
0,041
R
2
:
0,988
I. E. Nash-Suctcliffe: 0,920
Tabela 2. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com
KINEROS2- Parcela 2 de SJC.
cf = 1.15 x 10
6
Cheia Lo (mm) Lc (mm)
Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha)
Ec/Eo
1 0,795 0,796 0,614 37,040 37,150 1,003
2 0,464 0,464 0,501 15,047 15,031 0,999
3 1,570 1,575 0,639 42,290 42,360 1,002
4 1,607 1,608 0,710 35,670 36,000 1,009
5 1,009 1,012 0,534 34,782 34,790 1,000
6 0,256 0,258 0,596 9,875 9,890 1,002
7 1,163 1,165 0,502 8,281 8,000 0,966
8 1,100 1,099 0,619 5,425 5,439 1,003
9 5,400 5,396 0,501 77,000 77,100 1,001
10 2,158 2,159 0,682 48,100 48,250 1,003
11 19,460 19,450 0,513 246,000 246,000 1,000
12 6,464 6,460 0,415 15,500 15,500 1,000
13 6,500 6,510 0,536 21,400 21,450 1,002
14 5,605 5,605 0,557 88,000 87,900 0,999
15 8,170 8,182 0,525 224,000 223,850 0,999
16 7,810 7,800 0,451 193,000 193,000 1,000
17 2,659 2,660 0,552 216,620 216,000 0,997
18 0,600 0,605 0,559 36,800 36,890 1,002
19 2,280 2,280 0,514 5,000 5,000 1,000
20 0,007 0,007 0,321 0,021 0,021 1,005
21 7,650 7,660 0,535 100,720 100,000 0,993
22 1,500 1,503 0,517 8,620 8,650 1,003
23 6,666 6,670 0,726 6,600 6,600 1,000
24 6,720 6,710 0,725 111,200 111,100 0,999
25 5,625 5,620 0,686 24,600 24,600 1,000
26 8,504 8,505 0,745 27,860 27,820 0,999
27 6,666 6,678 0,631 42,800 42,830 1,001
28 3,675 3,676 0,703 117,900 120,930 1,026
29 3,050 3,051 0,635 21,390 21,400 1,000
30 10,800 10,780 0,801 31,470 31,550 1,003
31 6,570 6,560 0,702 8,960 8,960 1,000
32 0,003 0,003 0,426 0,020 0,020 1,000
35 6,321 6,323 0,628 0,100 0,190 1,900
149
Tabela 2. Continuação da comparação da de sedimento observada com a
calculada com KINEROS2- Parcela 2 de SJC.
Cheia Lo (mm) Lc (mm)
Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha)
Ec/Eo
43 0,015 0,015 0,594 0,110 0,110 1,001
46 0,005 0,005 0,543 0,030 0,030 1,000
52 0,040 0,040 0,482 0,720 0,722 1,003
53 0,060 0,060 0,504 0,330 0,330 1,000
54 2,614 2,615 0,869 16,371 16,392 1,001
56 0,516 0,518 0,651 8,590 8,300 0,966
57 0,100 0,100 0,503 0,600 0,600 1,000
58 0,120 0,120 0,799 0,840 0,850 1,012
59 0,080 0,080 0,473 0,200 0,200 1,000
60 0,150 0,150 0,905 0,750 0,750 1,000
66 0,812 0,812 0,623 0,230 0,231 1,004
67 6,600 6,607 0,914 44,070 44,080 1,000
72 0,900 0,903 0,452 37,800 37,800 1,000
91 6,300 6,305 0,524 304,440 308,500 1,013
98 0,600 0,603 0,141 8,250 8,250 1,000
112 16,920 14,510 0,821 239,175 240,000 1,003
115 2,550 2,556 0,545 32,580 32,850 1,008
Valor médio:
1,019
Desvio padrão:
0,042
R
2
:
0,985
I. E. Nash-Suctcliffe:
0,914
Tabela 3. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com
KINEROS2- Microbacia 1 de SJC.
cf = 0.722 x 10
6
Cheia Lo (mm) Lc (mm)
Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
19 1,297 1,298 0,521 4,192 4,230
1,009
22 3,342 3,342 0,459 39,648 39,000
0,984
23 26,548 26,548 0,398 504,900 505,000
1,000
24 8,770 8,771 0,514 124,280 124,320
1,000
25 8,590 8,600 0,231 71,628 71,570
0,999
26 16,378 16,379 0,498 234,240 231,200
0,987
27 4,593 4,598 0,520 20,356 20,300
0,997
28 8,164 8,165 0,468 50,188 50,250
1,001
29 5,276 5,276 0,591 39,926 40,000
1,002
30 3,238 3,238 0,654 16,690 16,695
1,000
57 16,378 16,375 0,512 0,239 0,250
1,044
59 8,164 8,161 0,601 0,326 0,329
1,009
60 5,276 5,275 0,452 0,835 0,837
1,002
67 1,288 1,289 0,386 4,788 4,810
1,005
72 0,625 0,627 0,492 2,758 2,760
1,001
74 0,667 0,667 0,561 7,130 7,189
1,008
77 0,033 0,034 0,603 0,400 0,422 1,055
84 22,781 22,790 0,510 149,758 148,510 0,992
91 0,461 0,463 0,410 7,200 7,500 1,042
102 0,821 0,823 0,369 11,152 11,150 1,000
104 1,333 1,333 0,526 12,950 12,920
0,998
108 0,549 0,550 0,472 6,155 6,159
1,001
150
Tabela 3. Continuação da comparação da produção de sedimento observada
com a calculada com KINEROS2 - Microbacia 1 de SJC.
Cheia Lo (mm) Lc (mm)
Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
112 15,650 15,660 0,423 146,915 148,000
1,007
116 20,730 20,735 0,536 4,660 4,620 0,991
118 0,218 0,219 0,217 3,200 3,182
0,994
120 0,895 0,894 0,301 0,346 0,351 1,013
121 43,840 43,850 0,430 0,788 0,790 1,003
122 46,610 46,620 0,152 31,150 31,660 1,016
125 1,949 1,950 0,323 8,777 8,790
1,002
126 10,900 10,910 0,536 0,947 0,946 0,999
127 42,173 42,170 0,415 5,305 5,287 0,997
Valor médio:
1,005
Desvio padrão:
0,059
R
2
:
0,988
I. E. Nash-Suctcliffe:
0,925
151
Tabela 4. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com
KINEROS2 - Microbacia 2 de SJC.
cf = 0.690 x 10
6
Cheia
Lo
(mm)
Lc
(mm)
Si
E
o
(kg/ha)
E
c
(kg/ha)
Ec
/
Eo
67 1,288 1,288 0,562 0,259 0,259 0,999
152
Tabela 5. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com
KINEROS2- Microbacia 3 de SJC.
cf = 0.828 x 10
6
Cheia
Lo
(mm)
Lc
(mm)
Si
E
o
(kg/ha)
E
c
(kg/ha)
Ec
/
Eo
67 0,033 0,033 0,528 1,328 1,328 1,000
72 0,011 0,011 0,501 0,078 0,089 1,134
77 0,001 0,001 0,400 0,011 0,013 1,112
84 0,463 0,463 0,352 1,227 1,227 1,000
102 0,166 0,167 0,445 1,481 1,482 1,000
104 0,129 0,129 0,421 1,481 1,481 1,000
91 0,032 0,033 0,510 0,284 0,285 1,003
108 0,053 0,054 0,325 0,293 0,293 0,998
112 16,660 16,660 0,301 78,569 67,570 0,860
116 0,466 0,468 0,401 2,438 2,440 1,001
118 0,023 0,023 0,510 0,278 0,198 0,714
120 0,346 0,347 0,421 5,719 5,700 0,997
121 0,788 0,788 0,323 1,240 1,210 0,976
122 31,150 31,140 0,452 45,659 45,660 1,000
125 0,014 0,014 0,304 1,400 1,500 1,071
126 0,150 0,150 0,491 6,150 6,180 1,005
127 2,457 2,458 0,046 12,597 12,720 1,010
139 7,843 7,841 0,310 36,140 36,180 1,001
140 0,529 0,529 0,401 4,026 4,029 1,001
141 0,228 0,229 0,358 2,790 2,786 0,999
144 4,751 4,755 0,425 6,270 6,280 1,002
145 6,541 6,550 0,458 15,621 15,850 1,015
146 7,216 7,220 0,512 18,460 18,492 1,002
147 8,973 8,973 0,414 21,030 21,052 1,001
150 14,951 14,955 0,396 39,230 39,230 1,000
151 0,452 0,455 0,352 6,430 6,450 1,003
152 10,104 10,110 0,232 59,650 59,650 1,000
155 0,680 0,682 0,374 7,240 7,240 1,000
156 29,450 29,450 0,334 86,930 75,935 0,874
157 3,880 3,880 0,455 23,870 23,950 1,003
158 0,650 0,655 0,482 10,140 10,148 1,001
167 21,978 21,981 0,453 27,420 27,450 1,001
168 0,430 0,430 0,437 5,900 5,700 0,966
170 4,021 4,035 0,451 4,080 4,100 1,005
171 1,113 1,112 0,371 21,840 21,850 1,000
172 29,187 29,189 0,410 423,550 378,250 0,893
175 9,060 9,060 0,425 43,560 43,650 1,002
0,991
0,071
R
2
:
0,999
I. E. Nash-Suctcliffe:
0,995
Valor médio:
Desvio padrão:
153
ANEXO 3 – COMPARAÇÃO DA PRODUÇÃO DE SEDIMENTO
CALCULADA COM A OBSERVADA DOS PARÂMETROS CRUZADOS
DO KINEROS2 PARA TODOS OS EVENTOS UTILIZADOS NAS
MICROBACIAS 1 e 2 DA BACIA EXPERIMENTAL DE SJC.
Tabela 1. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada dos
parâmetros do KINEROS2 calibrados para a microbacia 1 com os dados da microbacia
2.
cf = 0.690 x 10
6
Cheia
Lo
(mm)
Lc
(mm)
Si
E
o
(kg/ha)
E
c
(kg/ha)
E
c
/
E
o
19 1,297 1,295 0,452 4,192 4,349 1,037
22 3,342 3,343 0,434 39,648 40,710 1,027
23 26,548 26,550 0,537 504,900 535,450 1,061
24 8,770 8,775 0,386 124,280 126,580 1,019
25 8,590 8,600 0,324 71,628 73,660 1,028
26 16,378 16,375 0,439 234,240 265,150 1,132
27 4,593 4,595 0,513 20,356 21,410 1,052
28 8,164 8,167 0,458 50,188 50,870 1,014
29 5,276 5,280 0,369 39,926 40,360 1,011
30 3,238 3,235 0,475 16,690 17,751 1,064
53 3,342 3,345 0,325 0,673 0,726 1,078
54 26,548 26,550 0,512 24,792 28,010 1,130
55 8,770 8,780 0,128 48,378 49,630 1,026
57 16,378 16,375 0,364 0,239 0,265 1,107
59 8,164 8,161 0,428 0,326 0,351 1,077
60 5,276 5,275 0,389 0,835 0,849 1,017
67 1,288 1,290 0,495 4,788 4,886 1,020
72 0,625 0,625 0,502 2,758 2,991 1,084
74 0,667 0,667 0,531 7,130 7,592 1,065
75 0,057 0,058 0,471 2,325 2,687 1,156
77 0,033 0,034 0,458 0,400 0,449 1,123
81 0,050 0,050 0,385 0,726 0,837 1,153
84 22,781 22,780 0,251 149,758 151,630 1,013
86 0,042 0,042 0,393 0,708 0,731 1,032
99 0,441 0,440 0,351 14,455 15,950 1,103
102 0,461 0,460 0,486 7,200 8,140 1,131
104 0,821 0,825 0,496 11,152 12,020 1,078
116 20,730 20,756 0,501 4,660 4,890 1,049
120 0,895 0,900 0,485 0,346 0,358 1,033
121 43,840 43,840 0,472 0,788 0,845 1,073
122 46,610 46,600 0,396 31,150 32,850 1,055
124 0,010 0,010 0,425 3,119 3,478 1,115
126 10,900 10,950 0,468 0,947 1,111 1,173
127 42,173 42,200 0,514 5,305 5,461 1,029
128 1,357 1,350 0,601 0,075 0,081 1,080
1,070
0,062
0,999
I. E. Nash-Suctcliffe
0,958
Valores médios:
Desvio Padrão:
R
2
154
Tabela 2. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada dos
parâmetros do KINEROS2 calibrados para a microbacia 2 com os dados da microbacia
1.
Cheia
Lo
(mm)
Lc
(mm)
Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha)
E
c
/
E
o
67 1,288 1,288 0,398 0,259 0,255 0,984
72 0,625 0,625 0,514 0,760 0,731 0,962
77 0,033 0,033 0,231 0,164 0,160 0,978
81 0,050 0,050 0,498 0,046 0,043 0,939
84 22,781 22,781 0,520 5,632 5,601 0,995
91 1,333 1,333 0,468 0,580 0,551 0,950
102 0,461 0,462 0,591 9,225 9,021 0,978
104 0,821 0,822 0,654 2,198 2,000 0,910
108 0,549 0,549 0,103 0,635 0,505 0,796
112 15,650 15,650 0,258 50,236 47,120 0,938
116 0,117 0,117 0,368 1,645 1,325 0,805
118 0,218 0,218 0,512 2,220 1,950 0,878
120 0,230 0,232 0,601 1,142 0,996 0,872
121 0,038 0,038 0,452 0,269 0,252 0,937
122 15,820 15,830 0,386 25,417 23,390 0,920
124 0,140 0,140 0,492 3,620 3,412 0,943
125 1,949 1,950 0,561 6,330 6,250 0,987
126 0,028 0,028 0,603 6,150 6,000 0,976
127 2,424 2,425 0,510 12,597 12,212 0,969
133 0,209 0,210 0,410 1,493 1,391 0,932
136 0,189 0,189 0,369 1,860 1,710 0,919
139 9,650 9,650 0,526 46,780 46,000 0,983
140 0,668 0,669 0,472 5,210 5,120 0,983
141 0,357 0,357 0,423 5,480 5,400 0,985
144 6,882 6,883 0,536 7,210 7,180 0,996
145 9,887 9,887 0,217 17,340 16,290 0,939
146 10,108 10,109 0,301 21,453 21,130 0,985
147 13,236 13,234 0,430 32,665 32,100 0,983
150 16,748 16,750 0,152 56,780 56,389 0,993
151 0,846 0,848 0,323 14,220 14,045 0,988
152 20,027 20,030 0,536 71,283 70,045 0,983
155 1,275 1,280 0,415 9,330 9,145 0,980
156 37,865 37,861 0,562 108,310 139,012 1,283
157 5,220 5,230 0,511 29,440 29,011 0,985
158 1,140 1,142 0,412 14,320 14,015 0,979
167 22,541 22,542 0,369 28,730 28,096 0,978
168 0,540 0,540 0,452 5,862 5,850 0,998
170 4,520 4,530 0,434 4,220 4,200 0,995
171 1,876 1,877 0,537 42,160 41,820 0,992
172 30,734 30,735 0,386 596,750 675,100 1,131
175 8,770 8,760 0,510 40,220 39,740 0,988
0,968
0,051
R
2
0,971
I. E. Nash-Suctcliffe
0,914
Desvio Padrão:
Valores médios:
155
ANEXO 4 – VALORES DOS PARÂMETROS DO WESP Ns E Kr PARA
TODOS OS EVENTOS UTILIZADOS PARA PARCELAS E
MICROBACIAS DA BACIA EXPERIMENTAL DE SJC.
Tabela 1. Parâmetros do WESP Ns e Kr – Calibrados para a Parcela 2 de SJC.
Ki = 5 x 10
8
Cheia
Lo
(mm)
Lc
(mm)
Ns
(mm)
E
o
(kg/ha)
E
c
(kg/ha)
Kr
70 8,100 8,094 15,230 90,300 90,270 2,560
71 31,050 30,890 58,000 78,075 78,070 0,187
72 0,900 0,899 11,000 37,800 37,374 0,487
74 3,290 3,150 1,000 35,010 35,047 0,510
75 0,750 0,750 16,580 16,425 16,426 2,174
77 1,240 1,245 36,500 21,670 21,510 0,101
78 2,025 2,023 93,000 438,750 438,630 0,100
80 13,470 13,580 15,600 246,490 246,230 0,643
81 0,825 0,839 15,000 17,475 17,476 3,273
82 27,000 27,004 52,600 105,980 105,034 0,100
83 3,600 3,601 26,270 232,590 2325,888 0,100
84 28,125 28,150 1,000 737,438 737,116 0,100
85 2,100 2,086 0,100 23,220 23,207 0,100
86 2,313 2,315 58,000 35,813 35,819 0,100
89 0,020 0,021 34,600 0,090 0,095 0,100
90 0,015 0,017 48,500 0,060 0,068 0,110
92 1,250 1,240 38,000 8,315 8,308 1,125
94 0,009 0,000 1,000 0,160 0,150 0,100
95 7,860 7,880 26,200 566,640 566,235 2,187
96 0,018 0,018 30,000 0,421 0,421 0,154
97 1,350 1,351 57,000 18,735 18,710 0,100
99 1,950 1,951 13,700 65,520 65,529 0,275
100 2,100 2,098 10,300 36,750 36,980 0,100
101 6,870 6,880 12,500 73,085 72,978 0,147
102 1,350 1,360 94,900 16,875 16,860 0,321
104 5,525 5,550 11,000 57,680 57,640 0,172
107 16,050 16,408 1,000 183,990 183,692 3,230
109 6,600 6,602 7,900 47,535 47,531 0,569
111 7,100 7,108 1,500 39,181 39,400 0,100
112 16,920 16,023 7,280 239,175 239,340 1,572
113 9,450 9,452 24,350 148,355 148,314 0,241
114 14,850 14,966 95,000 138,285 138,285 0,257
122 24,300 24,350 35,000 443,250 443,205 0,850
123 10,800 10,822 0,600 334,590 334,633 0,100
124 6,60 6,110 10,000 17,550 17,560 0,254
125 0,25 0,254 54,000 4,620 4,629 0,875
27,305 0,648Valores médios:
156
Tabela 2. Parâmetros do WESP Ns e Kr – Calibrados para a Microbacia 2 de SJC.
Ki = 5 x 10
8
– Kr = 0,768
Cheia
Lo
(mm)
Lc
(mm)
Ns
(mm)
E
o
(kg/ha)
E
c
(kg/ha)
a
70 0,743 0,744 64,230 1,088 1,090 0,01370
71 1,292 1,290 5,210 1,564 1,563 0,03130
72 0,625 0,622 11,360 0,760 0,799 0,00179
73 0,158 0,158 23,500 0,111 0,113 0,00456
74 0,667 0,667 39,900 0,220 0,210 0,01490
75 0,057 0,056 42,565 0,000 0,000 0,00001
77 0,033 0,036 14,600 0,164 0,167 0,03095
78 1,679 1,688 95,000 1,369 1,368 0,00001
81 0,050 0,054 6,100 0,046 0,047 0,00010
82 21,912 21,922 83,000 13,980 13,980 0,07581
83 0,095 0,095 26,850 0,019 0,020 0,01430
84 22,781 22,748 51,000 5,632 5,632 0,02784
85 0,090 0,090 10,840 0,049 0,498 0,01837
86 0,042 0,042 85,250 0,000 0,000 0,00094
88 3,976 3,975 45,230 2,484 2,485 0,02185
97 0,042 0,043 51,280 0,000 0,000 0,00632
100 0,141 0,144 43,000 0,000 0,000 0,02600
101 0,102 0,101 80,000 0,000 0,005 0,00252
102 1,883 1,887 6,600 9,611 9,607 0,01225
104 0,461 0,462 29,600 9,225 9,259 0,01515
107 0,821 0,818 0,100 2,198 2,198 0,00310
109 2,004 2,003 69,200 20,607 20,677 0,01001
111 0,369 0,372 45,290 0,000 0,000 0,00001
112 1,240 1,241 6,180 9,760 9,780 0,00296
113 15,650 15,669 8,300 50,236 50,233 0,00525
114 3,658 3,658 6,580 36,375 36,374 0,03514
117 0,466 0,468 17,700 2,438 2,442 0,00187
119 1,882 1,885 29,800 19,738 19,927 0,00011
120 4,389 4,381 8,200 46,090 45,120 0,05223
122 0,346 0,345 95,000 5,719 5,715 0,01134
123 31,150 31,130 7,500 45,659 45,660 0,05050
125 0,150 0,148 19,94 6,15 6,160 0,01065
35,278 0,0157Valor médio:
157
Tabela 3. Parâmetros do WESP Ns e Kr – Calibrados para a Microbacia 3 de SJC.
Ki = 5 x 10
8
– Kr = 0,768
Cheia
Lo
(mm)
Lc
(mm)
Ns
(mm)
E
o
(kg/ha)
E
c
(kg/ha)
a
69 0,031 0,032 7,26 0,001 0,0012 0,01241
70 1,088 1,090 15,85 0,016 0,0163 0,00003
71 1,564 1,566 6,350 0,177 0,178 0,03610
72 0,760 0,758 10,830 0,011 0,012 0,00259
73 0,111 0,111 20,200 0,001 0,0011 0,00256
74 0,220 0,216 8,00 0,000 0,000 0,01490
76 3,261 3,259 47,69 0,049 0,049 0,01837
77 0,164 0,165 12,40 0,001 0,001 0,00001
78 1,369 1,368 68,00 0,050 0,052 0,00001
80 1,236 1,237 42,95 0,051 0,052 0,02581
81 0,046 0,042 7,000 0,000 0,001 0,00001
82 13,980 13,980 50,380 0,456 0,455 0,00596
83 0,019 0,020 58,500 0,001 0,001 0,00850
84 5,632 5,630 14,475 0,463 0,460 0,01135
85 0,049 0,045 8,000 0,000 0,001 0,00898
88 2,484 2,483 52,360 0,220 0,223 0,01070
104 9,225 9,242 43,580 0,166 0,167 0,00001
107 2,198 2,198 0,100 0,129 0,128 0,00310
109 20,607 20,609 60,350 1,191 1,193 0,00281
112 9,760 9,763 28,640 0,101 0,101 0,00005
113 50,236 50,236 48,360 16,660 16,690 0,00596
114 36,375 36,322 6,000 2,116 2,115 0,03514
116 55,675 55,576 56,350 7,820 7,830 0,01058
117 2,438 2,439 9,300 0,117 0,118 0,00511
119 19,738 19,739 29,800 0,621 0,622 0,00001
120 46,090 46,088 8,200 2,713 2,715 0,02222
122 5,719 5,730 0,100 0,230 0,229 0,01094
123 45,659 45,657 7,500 15,820 15,800 0,02050
124 0,028 0,028 6,890 6,15 6,140 0,00980
125 0,150 0,148 19,94 6,15 6,170 0,01065
25,18 0,00981Valor médio:
158
ANEXO 5 – COMPARAÇÃO DA PRODUÇÃO DE SEDIMENTO
CALCULADA COM A OBSERVADA DO WESP PARA TODOS OS
EVENTOS UTILIZADOS PARA PARCELAS E MICROBACIAS DA
BACIA EXPERIMENTAL DE SJC.
Tabela 1. Comparação da produção de sedimento calculada com a observada do WESP-
Parcela 1 de SJC.
Kr = 0,648 -Ki = 5 x 10
8
Cheia
Lo (mm) Lc (mm)
NS
Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
1 1,425 1,423 0,600 85,61 84,520 0,987
2 0,870 0,870 68,530 34,05 34,050 1,000
3 1,890 1,900 13,000 107,37 107,590 1,002
4 1,789 1,792 64,000 90,84 90,770 0,999
5 2,037 2,035 85,100 98,37 101,640 1,033
6 0,363 0,365 25,460 16,73 16,600 0,992
7 1,200 1,210 41,560 9,23 10,860 1,177
8 1,500 1,489 681,120 21,63 21,610 0,999
9 6,600 6,620 42,200 299,00 312,120 1,044
10 3,409 3,412 70,000 393,00 388,880 0,990
15 9,939 9,943 12,360 1070,00 1184,360 1,107
16 9,060 9,065 0,150 510,00 510,310 1,001
17 8,440 8,439 0,546 412,30 450,850 1,093
18 1,235 1,239 11,250 42,50 41,060 0,966
19 6,610 6,621 21,240 108,00 108,860 1,008
20 0,040 0,041 45,600 0,90 0,910 1,011
21 8,070 8,081 62,600 290,80 290,210 0,998
22 3,150 3,130 35,800 207,40 210,470 1,015
23 12,030 12,029 30,000 730,10 730,380 1,000
24 12,180 12,169 85,000 889,70 890,250 1,001
25 10,560 10,590 11,430 679,00 675,010 0,994
26 18,350 18,360 13,750 741,00 741,360 1,000
27 7,368 7,372 68,250 299,40 299,420 1,000
28 11,870 11,891 68,000 636,00 679,460 1,068
29 8,646 8,648 0,250 842,00 840,520 0,998
30 24,997 24,991 11,000 1794,00 2005,650 1,118
46 6,396 6,395 31,600 199,00 209,580 1,053
47 6,700 6,650 15,000 81,41 81,410 1,000
48 7,182 7,189 43,700 137,40 137,040 0,997
49 8,610 8,631 19,200 222,36 222,580 1,001
50 0,005 0,006 29,400 0,06 0,058 0,967
53 8,070 8,120 78,000 71,92 71,980 1,001
56 9,420 9,450 20,840 614,72 614,250 0,999
58 6,710 6,731 48,320 687,07 685,200 0,997
59 6,600 6,610 65,000 97,00 96,360 0,993
62 0,900 0,900 65,500 8,02 8,000 0,998
63 0,450 0,450 53,400 6,60 6,710 1,017
66 4,800 4,820 58,360 77,85 79,690 1,024
72 6,600 6,610 94,700 95,20 95,200 1,000
159
Tabela 1. Continuação da comparação da produção de sedimento
calculada com a observada do WESP - Parcela 1 de SJC.
Cheia
Lo (mm) Lc (mm)
NS
Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
74 3,355 3,359 13,200 47,93 47,960 1,001
79 1,212 1,231 10,100 950,61 1025,100 1,078
87 1,210 1,225 12,560 25,69 25,840 1,006
91 8,220 8,208 40,12 548,67 548,010 0,999
94 0,020 0,020 25,92 1,43 1,440 1,007
98 0,900 0,895 45,94 36,30 36,520 1,006
108 6,450 6,480 17,89 140,57 139,850 0,995
112 20,220 20,200 42,36 436,59 436,370 1,000
115 2,700 2,710 41,90 57,52 57,640 1,002
118 1,200 1,200 35,26 24,45 25,320 1,036
121 5,400 5,420 57,85 84,08 83,950 0,999
124 16,170 16,200 0,10 502,70 502,140 0,999
125 5,550 5,590 95,00 849,65 850,430 1,001
Valores médios:
0,999
Desvio Padrão:
0,085
R
2
:
0,999
I. E. Nash-Suctcliffe:
0,979
Tabela 2. Comparação da produção de sedimento calculada com a observada do WESP
- Parcela 2 de SJC.
Kr = 0,887 - Ki = 5 x 10
8
Cheia
Lo (mm) Lc (mm)
NS
Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
1 0,795 0,790 12,130 37,040 37,200 1,004
2 0,464 0,481 45,000 15,047 15,240 1,013
3 1,570 1,600 9,000 42,290 45,170 1,068
4 1,607 1,610 0,100 35,670 35,510 0,996
5 1,009 1,000 0,850 34,782 35,150 1,011
6 0,256 0,281 13,550 9,875 9,910 1,004
7 1,163 1,157 0,120 8,281 9,860 1,191
8 1,100 1,100 33,500 5,425 5,460 1,006
9 5,400 5,392 91,230 77,000 105,850 1,375
10 2,158 2,210 12,600 48,100 51,150 1,063
15 8,170 8,230 0,100 224,000 224,740 1,003
16 7,810 7,950 52,600 193,000 193,840 1,004
17 2,659 2,661 0,890 216,620 218,620 1,009
18 0,600 0,600 34,600 36,800 35,870 0,975
19 2,280 2,300 48,500 5,000 5,150 1,030
20 0,007 0,007 38,000 0,021 0,025 1,190
21 7,650 7,655 1,000 100,720 100,500 0,998
22 1,500 1,500 26,200 8,620 8,600 0,998
23 6,666 6,670 25,300 6,600 6,640 1,006
24 6,720 6,750 52,120 111,200 118,250 1,063
25 5,625 5,619 0,750 24,600 24,630 1,001
26 8,504 8,512 13,700 27,860 28,020 1,006
27 6,666 6,720 10,300 42,800 42,960 1,004
28 3,675 3,690 12,500 117,900 128,650 1,091
160
Tabela 2. Continuação da Comparação da produção de sedimento
calculada com a observada do WESP - Parcela 2 de SJC.
Cheia
Lo (mm) Lc (mm)
NS
Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
29 3,050 3,080 94,900 21,390 21,410 1,001
30 10,800 10,830 11,000 31,470 31,620 1,005
46 0,005 0,005 11,250 0,030 0,031 1,033
53 0,060 0,061 7,900 0,330 0,351 1,064
56 0,516 0,515 1,500 8,590 8,750 1,019
58 0,120 0,119 7,280 0,840 0,864 1,029
59 0,080 0,082 24,350 0,200 0,200 1,000
66 0,812 0,815 95,000 0,230 0,250 1,087
67 6,600 6,620 35,700 44,070 44,150 1,002
72 0,900 0,900 5,800 37,800 37,960 1,004
74 3,290 3,300 14,000 35,010 35,870 1,025
79 0,945 0,951 22,500 109,125 110,410 1,012
87 0,042 0,043 35,000 0,588 0,590 1,003
91 6,300 6,310 0,600 304,440 306,250 1,006
94 0,009 0,009 12,360 0,160 0,162 1,013
98 0,600 0,600 36,580 8,250 8,250 1,000
108 6,430 6,450 40,19 17,649 18,250 1,034
112 16,920 16,900 59,69 239,175 251,590 1,052
115 2,550 2,550 65,12 32,580 32,850 1,008
118 1,500 1,500 71,56 8,475 8,420 0,994
121 7,260 7,250 24,36 63,300 63,520 1,003
124 17,550 17,580 8,99 508,640 841,120 1,654
125 4,620 4,600 25,42 232,150 235,740 1,015
Valores médios:
1,044
Desvio Padrão:
0,076
R
2
:
0,963
I. E. Nash-Suctcliffe:
0,936
161
Tabela 3. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com
WESP - Microbacia 1 de SJC.
Ki = 5 x 10
8
- Kr
= 0,768 - a = 0,0213
Cheia
Lo (mm) Lc (mm)
NS
Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
19 1,297 1,299 64,230 4,192 4,200 1,002
22 3,342 3,351 11,000 39,648 41,320 1,042
23 26,548 26,610 51,840 504,900 410,500 0,813
24 8,770 8,790 0,500 124,280 125,980 1,014
25 8,590 8,600 25,460 71,628 72,200 1,008
26 16,378 16,370 17,330 234,240 235,520 1,005
27 4,593 4,600 22,000 20,356 20,810 1,022
28 8,164 8,168 0,100 50,188 50,690 1,010
29 5,276 5,281 45,360 39,926 40,150 1,006
30 3,238 3,241 2,890 16,690 16,360 0,980
53 3,342 3,340 9,570 0,673 0,680 1,010
59 8,164 8,150 45,940 0,326 0,326 1,000
67 1,288 1,290 17,890 4,788 4,990 1,042
68 1,240 1,250 42,360 0,210 0,220 1,048
69 0,281 0,280 41,900 0,361 0,365 1,011
72 0,625 0,630 35,260 2,758 2,812 1,020
71 0,681 0,680 57,850 0,120 0,130 1,083
74 0,667 0,670 0,100 7,130 7,160 1,004
91 1,333 1,350 95,000 12,950 12,990 1,003
94 0,521 0,520 16,300 1,369 1,372 1,002
108 0,549 0,540 54,700 6,155 6,450 1,048
112 15,650 15,650 3,458 146,915 147,360 1,003
118 0,218 0,220 0,100 3,200 3,250 1,016
121 0,788 0,800 11,000 43,840 44,320 1,011
124 3,119 3,200 7,720 0,250 0,269 1,076
125 1,949 1,950 6,150 8,777 8,990 1,024
Valores médios:
1,018
Desvio Padrão:
0,071
R
2
:
0,966
I. E. Nash-Suctcliffe:
1,000
162
Tabela 4. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com
WESP - Microbacia 2 de SJC.
Ki = 5 x 10
8
- Kr
= 0,768 - a = 0,0157
Cheia
Lo
(mm)
Lc (mm)
NS
Eo
(kg/ha)
Ec
(kg/ha)
Ec
/
Eo
19 1,297 1,299 64,230 4,192 4,200 1,002
22 3,342 3,351 11,000 39,648 41,320 1,042
23 26,548 26,610 51,840 504,900 410,500 0,813
24 8,770 8,790 0,500 124,280 125,980 1,014
25 8,590 8,600 25,460 71,628 72,200 1,008
26 16,378 16,370 17,330 234,240 235,520 1,005
27 4,593 4,600 22,000 20,356 20,810 1,022
28 8,164 8,168 0,100 50,188 50,690 1,010
29 5,276 5,281 45,360 39,926 40,150 1,006
30 3,238 3,241 2,890 16,690 16,360 0,980
53 3,342 3,340 9,570 0,673 0,680 1,010
59 8,164 8,150 45,940 0,326 0,326 1,000
67 1,288 1,290 17,890 4,788 4,990 1,042
68 1,240 1,250 42,360 0,210 0,220 1,048
69 0,281 0,280 41,900 0,361 0,365 1,011
72 0,625 0,630 35,260 2,758 2,812 1,020
71 0,681 0,680 57,850 0,120 0,130 1,083
74 0,667 0,670 0,100 7,130 7,160 1,004
91 1,333 1,350 95,000 12,950 12,990 1,003
94 0,521 0,520 16,300 1,369 1,372 1,002
108 0,549 0,540 54,700 6,155 6,450 1,048
112 15,650 15,650 3,458 146,915 147,360 1,003
118 0,218 0,220 0,100 3,200 3,250 1,016
121 0,788 0,800 11,000 43,840 44,320 1,011
124 3,119 3,200 7,720 0,250 0,269 1,076
125 1,949 1,950 6,150 8,777 8,990 1,024
1,018
0,071
0,966
1,000
R
2
:
I. E. Nash-Suctcliffe:
Valores médios:
Desvio Padrão:
163
Tabela 5. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com
WESP - Microbacia 3 de SJC.
Ki = 5 x 10
8
- Kr
= 0,768 - a = 0,0157
Cheia
Lo
(mm)
Lc (mm)
NS
Eo
(kg/ha)
Ec
(kg/ha)
Ec
/
Eo
67 9,65 9,680 14,100 46,780 46,310 0,990
72 0,67 0,681 14,330 5,210 5,212 1,000
74 0,36 0,361 65,000 5,480 5,450 0,995
91 6,88 6,890 36,980 7,210 7,219 1,001
95 3,65 3,680 25,070 2,140 2,180 1,019
108 9,89 9,900 71,360 17,340 17,460 1,007
112 10,11 10,150 12,410 21,453 21,000 0,979
118 13,24 13,310 70,380 32,665 32,850 1,006
121 16,75 16,810 25,740 56,780 56,801 1,000
124 0,85 0,890 9,680 14,220 14,320 1,007
125 20,03 20,000 28,570 71,283 71,040 0,997
145 22,54 22,560 65,120 28,730 28,100 0,978
146 0,54 0,560 71,560 5,862 5,920 1,010
147 4,52 4,550 24,360 4,220 4,250 1,007
150 1,88 1,890 8,990 42,160 43,040 1,021
151 30,73 30,750 25,420 596,750 596,990 1,000
152 8,77 8,800 9,890 40,220 40,100 0,997
155 34,11 34,560 50,020 90,238 90,520 1,003
156 4,75 4,800 60,230 25,551 25,520 0,999
157 1,23 1,250 32,360 15,280 15,120 0,990
158 23,52 23,650 65,230 32,150 32,200 1,002
167 0,63 0,650 9,990 6,035 6,050 1,002
168 0,29 0,295 72,970 0,789 0,780 0,989
170 4,60 4,610 25,310 4,634 4,650 1,003
171 0,32 0,330 25,000 4,950 4,950 1,000
172 2,60 2,580 30,100 67,350 58,960 0,875
175 35,58 35,550 4,300 612,890 742,360 1,211
1,003
0,078
0,998
0,988
Desvio Padrão:
R
2
:
I. E. Nash-Suctcliffe:
Valores médios:
164
ANEXO 6 – COMPARAÇÃO DA PRODUÇÃO DE SEDIMENTO
CALCULADA COM A OBSERVADA DOS PARÂMETROS CRUZADOS
DO WESP DA PARA TODOS OS EVENTOS UTILIZADOS NAS
MICROBACIAS 1 E 2 DA BACIA EXPERIMENTAL DE SJC.
Tabela 1. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com
parâmetros do WESP calibrados para a microbacia 2 com os dados da microbacia 1.
Ki = 5 x 10
8
- Kr
= 0,768 - a = 0,0157
Cheia
Lo (mm) Lc (mm)
Ns
So (kg/ha) Sc (kg/ha) Ec/Eo
19 1,297 1,291 59,200 4,192 3,450 0,823
22 3,342 3,350 11,000 39,648 35,250 0,889
23 26,548 26,390 51,840 504,900 561,020 1,111
24 8,770 7,140 0,500 124,280 101,410 0,816
25 8,590 8,571 25,460 71,628 68,360 0,954
27 4,593 4,588 22,000 20,356 16,580 0,815
28 8,164 8,150 0,100 50,188 45,140 0,899
29 5,276 5,271 45,360 39,926 32,510 0,814
30 3,238 3,219 2,890 16,690 14,250 0,854
53 3,342 3,210 9,570 0,673 0,550 0,817
55 8,164 8,168 20,840 0,326 0,301 0,923
56 8,590 8,560 10,560 0,020 0,025 1,260
57 5,100 5,170 40,120 0,010 0,013 1,320
58 4,593 4,588 25,921 0,031 0,025 0,819
59 8,164 8,186 45,940 0,326 0,301 0,923
60 1,193 1,195 18,000 0,835 0,731 0,875
72 0,625 0,629 35,260 2,758 2,351 0,852
71 0,681 0,682 57,850 0,120 0,099 0,825
74 0,667 0,669 0,100 7,130 6,851 0,961
75 0,057 0,058 70,550 2,325 1,961 0,844
76 16,078 16,080 41,850 29,870 25,320 0,848
77 0,033 0,034 32,360 0,400 0,324 0,810
78 1,679 1,680 85,360 10,806 8,690 0,804
81 0,050 0,050 15,950 0,726 0,521 0,718
82 21,912 21,914 75,350 205,958 257,650 1,251
84 22,781 22,782 29,350 149,758 188,680 1,260
85 0,090 0,090 13,000 3,286 2,650 0,806
86 0,042 0,042 30,650 0,708 0,596 0,842
88 3,976 3,980 7,250 8,664 6,185 0,714
91 1,333 1,341 95,000 12,950 11,250 0,869
94 0,521 0,531 16,300 1,369 1,120 0,818
97 0,042 0,042 45,000 0,649 0,590 0,909
108 0,549 0,555 54,700 6,155 5,210 0,846
109 2,004 2,005 10,200 41,395 37,360 0,903
111 0,329 0,330 29,360 14,232 12,590 0,885
112 1,140 1,150 15,210 12,578 11,150 0,886
112 15,650 16,070 3,458 146,915 165,250 1,125
113 15,650 15,650 53,250 146,915 121,020 0,824
114 3,658 3,660 63,250 38,302 30,850 0,805
116 14,220 14,230 35,550 100,371 86,850 0,865
117 4,660 4,660 69,950 20,730 17,360 0,837
118 0,218 0,222 0,100 3,200 3,051 0,953
165
Tabela 1. Continuação da comparação da produção de sedimento
observada com a calculada com parâmetros do WESP calibrados para
a microbacia 2 com os dados da microbacia 1.
Cheia
Lo (mm) Lc (mm)
Ns
So (kg/ha) Sc (kg/ha) Ec/Eo
119 1,882 1,883 11,350 45,552 43,020 0,944
120 4,389 4,400 77,850 11,128 9,650 0,867
121 0,788 0,798 11,000 43,840 40,140 0,916
122 0,346 0,347 74,250 0,895 0,681 0,761
123 31,150 31,150 29,550 46,610 44,690 0,959
124 3,119 3,174 7,720 0,250 0,154 0,616
125 1,949 1,964 6,150 8,777 6,890 0,785
Valores médios:
0,895
Desvio Padrão:
0,060
R
2
:
0,987
I. E. Nash-Suctcliffe:
0,999
Tabela 2. Comparação da produção de sedimento observada com a calculada com
parâmetros do WESP calibrados para a microbacia 1 com os dados do WESP da
microbacia2.
Ki = 5 x 10
8
- Kr
= 0,887 - a = 0,00981
Cheia
Lo (mm) Lc (mm)
Ns
So (kg/ha) Sc (kg/ha) Ec/Eo
67 9,650 9,680 11,570 46,78 51,820 1,108
70 0,743 0,743 69,850 1,088 1,232 1,132
71 1,292 1,305 7,250 1,564 1,724 1,102
73 0,158 0,159 28,490 0,111 0,139 1,256
72 0,668 0,669 5,290 5,21 5,950 1,142
74 0,357 0,360 3,990 5,48 7,010 1,279
74 0,667 0,668 41,490 0,220 0,284 1,291
77 0,033 0,034 16,760 0,164 0,134 0,819
78 1,679 1,680 98,000 1,369 1,781 1,301
81 0,050 0,051 8,150 0,046 0,051 1,119
85 0,090 0,091 12,740 0,049 0,055 1,122
88 3,976 3,981 48,280 2,484 2,998 1,207
91 6,882 6,880 39,650 7,21 7,990 1,108
95 1,120 1,150 36,281 0,820 0,910 1,110
102 1,883 1,885 8,650 9,611 10,992 1,144
104 0,461 0,465 30,890 9,225 12,256 1,329
107 0,821 0,822 0,320 2,198 2,078 0,946
113 15,650 15,660 9,310 50,236 55,680 1,108
114 3,658 3,660 8,780 36,375 39,680 1,091
117 0,466 0,468 19,630 2,438 2,791 1,145
118 13,236 13,230 5,290 32,67 42,690 1,307
119 1,882 1,886 31,580 19,738 23,960 1,214
120 4,389 4,390 9,220 46,090 51,520 1,118
121 16,748 16,750 29,593 56,78 66,580 1,173
123 31,150 31,200 8,390 45,659 53,390 1,169
124 0,846 0,852 11,682 14,22 19,650 1,382
125 20,027 20,000 6,453 71,28 85,520 1,200
139 1,275 1,282 8,592 9,33 12,360 1,325
140 37,865 37,890 0,282 108,31 123,580 1,141
166
Tabela 2. Continuação da comparação da produção de sedimento
observada com a calculada com parâmetros do WESP calibrados
para a microbacia 1 com os parâmetros da microbacia 2.
Cheia
Lo (mm) Lc (mm)
Ns
So (kg/ha) Sc (kg/ha) Ec/Eo
141 5,220 5,250 18,660 29,44 31,450 1,068
144 1,140 1,150 80,000 14,32 18,250 1,274
145 22,541 22,570 63,000 28,73 25,630 0,892
146 0,540 0,556 29,600 5,86 6,890 1,175
147 4,520 4,550 0,940 4,22 5,360 1,270
150 1,876 1,880 6,920 42,16 44,520 1,056
151 30,734 30,720 24,200 596,75 723,250 1,212
152 8,770 8,790 28,200 40,22 49,020 1,219
155 34,108 34,210 8,300 90,24 97,350 1,079
156 4,750 4,820 4,582 25,55 32,140 1,258
157 1,230 1,220 0,130 15,28 18,960 1,241
158 23,523 23,500 17,700 32,15 35,250 1,096
167 0,630 0,650 29,800 6,04 7,890 1,307
168 0,285 0,280 8,200 0,79 1,960 2,484
170 4,600 4,600 0,100 4,63 8,960 1,934
171 0,318 0,320 6,380 4,95 5,690 1,149
172 2,600 2,650
12,870
67,35 96,780 1,437
175 35,576 35,620
41,320
612,89 521,850 0,851
Valores médios:
1,210
Desvio Padrão:
0,080
R
2
:
0,966
I. E. Nash-Suctcliffe:
0,991
167
ANEXO 7 – VALORES DOS PARÂMETROS DO WEPP Si, Ki E Kr PARA
TODOS OS EVENTOS UTILIZADOS PARA PARCELAS E
MICROBACIAS DA BACIA EXPERIMENTAL DE SJC.
Tabela 1. Parâmetros do WEPP Si, Ki e Kr- Calibrados para a Parcela 2 de SJC.
Cheia data chuva
Lo
(mm)
Lc
(mm)
Si
Eo
(kg/ha)
Ec
(kg/ha)
Ec
/
Eo
65 22/8/2001 6,8 0,130 0,050 95,000 4,550 1,000 0,220
68 29/12/2001 9,4 2,840 0,590 95,000 19,830 17,000 0,857
70 2/1/2002 26,8 8,100 8,140 81,000 90,300 258,000 2,857
71 4/1/2002 40,0 31,050 18,730 95,000 78,075 438,000 5,610
73 10/1/2002 7,2 3,075 0,000 95,000 15,180 0,000 0,000
75 22/1/2002 4,3 0,750 0,000 95,000 16,425 0,000 0,000
76 3/2/2002 72,0 28,350 29,910 14,280 535,405 2955,000 5,519
77 5/2/2002 5,4 1,240 0,000 95,000 21,670 0,000 0,000
81 13/2/2002 6,0 0,825 0,000 95,000 17,475 0,000 0,000
82 15/2/2002 66,0 27,000 27,030 36,000 105,980 2538,000 23,948
83 4/3/2002 17,0 3,600 3,640 86,000 232,590 104,000 0,447
84 5/3/2002 52,0 28,125 28,110 85,500 737,438 666,000 0,903
86 18/3/2002 7,0 2,313 0,210 95,000 35,813 6,000 0,168
92 7/6/2002 12,0 1,250 0,000 95,000 8,315 0,000 0,000
97 31/1/2003 8,7 1,350 0,000 95,000 18,735 0,000 0,000
99 12/2/2003 12,0 1,950 1,940 94,000 65,520 35,000 0,534
100 31/3/2003 9,0 2,100 0,530 95,000 36,750 15,000 0,408
125 27/2/2004 17,0 4,620 4,760 88,000 232,150 191,000 0,823
126 28/2/2004 6,4 3,150 0,000 95,000 74,175 0,000 0,000
133 15/7/2004 45,7 17,925 17,510 93,500 49,235 332,000 6,743
134 16/7/2004 5,0 0,630 0,000 95,000 20,670 0,000 0,000
136 10/2/2005 28,1 18,492 16,890 95,000 63,600 547,000 8,601
149 31/5/2005 5,4 0,140 0,000 95,000 5,780 0,000 0,000
152 18/6/2005 10,5 2,112 2,100 94,500 21,690 49,000 2,259
155 5/12/2005 84,0 52,930 52,090 88,000 626,580 2160,000 3,447
156 6/12/2005 14,0 8,862 4,220 95,000 171,800 140,000 0,815
157 7/12/2005 7,1 6,560 0,040 95,000 23,440 1,000 0,043
161 4/3/2006 5,8 1,023 0,000 95,000 16,970 0,000 0,000
164 23/3/2006 10,6 5,359 4,130 95,000 23,720 114,000 4,806
170 27/4/2006 12,1 6,350 0,170 95,000 30,630 3,000 0,098
165 17/4/2006 4,1 0,150 0,000 95,000 9,750 0,000 0,000
166 24/4/2006a 8,7 0,464 0,360 94,610 6,300 7,000 1,111
167 24/4/2006b 10,1 1,200 0,690 95,000 50,350 0,000 0,000
168 25/4/2006 3,8 1,380 0,000 95,000 2,200 0,000 0,000
169 26/4/2006 9,0 3,723 0,290 95,000 24,140 9,000 0,373
171 28/4/2006 5,3 0,415 0,000 95,000 8,030 0,000 0,000
172 13/5/2006 15,3 4,710 4,730 94,500 108,190 196,000 1,812
168
Tabela 2. Parâmetros do WEPP Si, Ki e Kr – Calibrados para a Microbacia 2 de SJC.
Ki = 10
4
- Kr = 0,002 - Ks = 2 - τ = 10 - 2 camadas de solo
Cheia data Chuva (mm) Lo (mm) Lc (mm) Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
69 1/1/2002 17,8 0,002 0,00195 49,00 0,03 0,000 0,00
70 2/1/2002 28,2 0,081 0,08000 14,28 1,09 0,000 0,00
71 4/1/2002 40,0 0,083 0,08125 14,28 1,56 0,000 0,00
72 6/1/2002 10,5 0,073 0,07800 55,00 0,76 0,000 0,00
73 10/1/2002 7,2 0,020 0,00000 95,00 0,11 0,000 0,00
74 11/1/2002 4,7 0,014 0,00000 95,00 0,22 0,000 0,00
76 3/2/2002 72,0 0,613 0,71200 22,50 3,26 0,000 0,00
77 5/2/2002 5,4 0,013 0,00000 95,00 0,16 0,000 0,00
78 10/2/2002 12,2 0,136 0,13500 14,28 1,37 0,000 0,00
80 12/2/2002 31,0 0,160 0,17500 14,28 1,24 0,000 0,00
81 13/2/2002 6,0 0,007 0,00695 14,28 0,05 0,000 0,00
82 15/2/2002 66,0 1,709 1,69900 25,85 13,98 0,000 0,00
83 4/3/2002 17,0 0,001 0,00115 14,28 0,02 0,000 0,00
84 6/3/2002 52,0 1,439 1,68000 14,28 5,63 0,000 0,00
85 8/3/2002 4,0 0,005 0,00500 95,00 0,05 0,000 0,00
88 6/5/2002 80,0 0,758 0,7700 18,90 2,484 0,000 0,00
92 31/5/2002 36,0 0,079 0,00000 95,00 0,580 0,000 0,00
101 21/4/2003 29,0 1,719 1,87900 14,28 9,611 0,000 0,00
102 22/4/2003 6,0 1,069 1,10000 14,28 9,225 0,000 0,00
104 2/5/2003 9,8 0,150 0,62500 14,28 2,198 0,000 0,00
107 16/8/2003 82,6 2,238 2,50000 14,28 20,607 0,000 0,00
111 16/1/2004 20,3 0,488 0,62500 70,00 9,760 0,000 0,00
112 20/1/2004 75,6 26,283 30,00000 14,28 50,236 100,000 1,99
113 22/1/2004 33,4 4,728 6,25000 14,28 36,375 0,000 0,00
114 25/1/2004 61,6 9,270 15,62500 14,28 55,675 100,000 1,80
116 27/1/2004 4,0 0,075 0,00000 95,00 2,438 0,000 0,00
117 28/1/2004 14,8 2,049 2,08000 87,00 19,738 0,000 0,00
118 29/1/2004 2,4 0,188 0,19000 95,00 2,220 0,000 0,00
119 30/1/2004 11,5 0,938 0,93900 95,00 46,090 0,000 0,00
120 31/1/2004 12,1 0,188 0,18800 78,00 5,719 0,000 0,00
121 3/2/2004 8,7 0,113 0,11500 95,00 1,240 0,000 0,00
122 4/2/2004 61,0 16,542 17,00000 14,28 45,659 100,000 2,19
124 12/2/2004 24,7 0,6375 0,6250 14,28 6,620 0,000 0,00
125 27/2/2004 17,0 0,032 0,03500 14,28 6,330 0,000 0,00
126 28/2/2004 6,4 0,150 0,15000 14,28 6,150 0,000 0,00
127 7/3/2004 58,8 2,457 2,50000 14,28 12,597 0,000 0,00
133 15/7/2004 45,7 1,331 1,35000 14,28 4,946 0,000 0,00
134 16/7/2004 5,0 0,028 0,03000 21,00 0,942 0,000 0,00
136 10/2/2005 28,1 0,421 0,40000 18,00 2,350 0,000 0,00
137 17/2/2005 9,1 0,310 0,31500 95,00 3,235 0,000 0,00
138 19/3/2005 61,6 9,650 9,39900 14,28 46,780 0,000 0,00
139 25/3/2005 22,6 0,668 0,66500 14,28 5,210 0,000 0,00
169
Tabela 2. Continuação dos parâmetros do WEPP Si, Ki e Kr – Calibrados para a
Microbacia 2 de SJC.
Cheia data Chuva (mm) Lo (mm) Lc (mm) Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
140 28/3/2005 16,0 0,357 0,40000 14,28 5,480 0,000 0,00
141 29/3/2005 36,0 6,882 6,87000 14,28 7,210 0,000 0,00
144 25/4/2005 29,3 9,887 10,00000 60,00 17,340 0,000 0,00
145 26/4/2005 30,1 10,108 10,00000 40,00 21,453 0,000 0,00
146 28/4/2005 38,4 13,236 13,12500 18,00 32,665 0,000 0,00
150 2/6/2005 19,0 0,846 0,85000 14,28 14,220 0,000 0,00
151 14/6/2005 52,8 20,027 21,00000 14,28 71,283 100,000 1,40
152 18/6/2005 10,5 1,275 1,25000 92,00 9,330 0,000 0,00
155 5/12/2005 84,0 37,865 39,37500 95,00 108,310 0,000 0,00
156 6/12/2005 14,0 5,220 5,37000 95,00 29,440 0,000 0,00
158 16/2/2006 61,5 22,541 22,50000 85,00 28,730 0,000 0,00
167 24/4/2006 10,1 0,540 0,56500 14,28 5,862 0,000 0,00
170 27/4/2006 12,1 4,520 4,37000 14,28 4,220 0,000 0,00
172 13/5/2006 15,3 1,876 1,87000 14,28 42,160 0,000 0,00
178 21/6/2006 32,8 8,77 8,90000 95,00 40,220 0,000 0,00
R
2
:
0,273
Tabela 3. Parâmetros do WEPP Si, Ki e Kr – Calibrados para a Microbacia 3 de SJC.
Ki = 10
4
- Ke = 0,002 - Ks = 2 - τ = 10 - 2 camadas de solo
Cheia data Chuva (mm) Lo (mm) Lc (mm) Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
69 1/1/2002 17,8 0,001 0,001 14,28 0,05 0,000 0,00
70 2/1/2002 28,2 0,016 0,016 14,28 0,45 0,000 0,00
71 4/1/2002 40,0 0,177 0,195 95,00 0,78 0,000 0,00
72 6/1/2002 10,5 0,011 0,014 14,28 0,08 0,000 0,00
73 10/1/2002 7,2 0,001 0,001 14,28 0,01 0,000 0,00
76 3/2/2002 72,0 0,049 0,051 14,28 1,00 0,000 0,00
77 5/2/2002 5,4 0,001 0,001 14,28 0,01 0,000 0,00
78 10/2/2002 12,2 0,050 0,051 14,28 0,84 0,000 0,00
80 12/2/2002 31,0 0,051 0,051 14,28 2,07 0,000 0,00
82 15/2/2002 66,0 0,456 0,491 14,28 4,28 0,000 0,00
84 6/3/2002 52,0 0,463 0,470 20,00 1,23 0,000 0,00
88 6/5/2002 80,0 0,220 0,245 14,28 0,52 0,000 0,00
91 31/5/2002 36,0 0,032 0,038 14,28 0,28 0,000 0,00
101 21/4/2003 29,0 1,185 1,185 14,28 6,15 0,000 0,00
102 22/4/2003 6,0 0,166 0,165 95,00 1,48 0,000 0,00
104 2/5/2003 9,8 0,129 0,131 14,28 1,48 0,000 0,00
107 16/8/2003 82,6 1,191 1,227 14,28 13,74 0,000 0,00
111 16/1/2004 20,3 0,101 0,115 14,28 1,76 0,000 0,00
113 22/1/2004 33,4 2,116 2,140 35,00 9,76 0,000 0,00
170
Tabela 3. Continuação dos parâmetros do WEPP Si, Ki e Kr – Calibrados na
Microbacia 3 de SJC.
Cheia data Chuva (mm) Lo (mm) Lc (mm) Si Eo (kg/ha) Ec (kg/ha) Ec/Eo
114 25/1/2004 61,6 7,820 9,202 14,28 31,52 0,000 0,00
116 27/1/2004 4,0 0,117 0,120 14,28 1,65 0,000 0,00
117 28/1/2004 14,8 0,621 0,613 70,00 9,34 0,000 0,00
118 29/1/2004 2,4 0,023 0,000 95,00 0,28 0,000 0,00
119 30/1/2004 11,5 2,713 2,761 47,00 8,33 0,000 0,00
120 31/1/2004 12,1 0,230 0,247 14,28 1,14 0,000 0,00
121 3/2/2004 8,7 0,038 0,038 50,00 0,27 0,000 0,00
122 4/2/2004 61,0 15,820 16,03 14,28 25,42 0,000 0,00
124 12/2/2004 24,7 0,14 0,160 14,28 1,18 0,000 0,00
125 27/2/2004 17,0 0,014 0,014 14,28 1,40 0,000 0,00
126 28/2/2004 6,4 0,028 0,030 95,00 1,03 0,000 0,00
127 7/3/2004 58,8 2,424 2,400 14,28 7,44 0,000 0,00
133 15/7/2004 45,7 0,209 0,200 14,28 1,49 0,000 0,00
134 16/7/2004 5,0 0,011 0,011 95,00 0,50 0,000 0,00
136 10/2/2005 28,1 0,189 0,192 14,28 1,86 0,000 0,00
137 17/2/2005 9,1 0,145 0,147 88,00 1,64 0,000 0,00
138 19/3/2005 61,6 7,843 7,850 14,28 36,14 0,000 0,00
139 25/3/2005 22,6 0,529 0,690 34,00 4,03 0,000 0,00
140 28/3/2005 16,0 0,228 0,199 17,00 2,79 0,000 0,00
141 29/3/2005 36,0 4,751 4,971 14,28 6,27 0,000 0,00
144 25/4/2005 29,3 6,541 6,621 17,00 15,62 0,000 0,00
145 26/4/2005 30,1 7,216 7,179 43,00 18,46 0,000 0,00
146 28/4/2005 38,4 8,973 8,900 18,00 21,03 0,000 0,00
147 4/5/2005 61,0 14,951 18,865 14,28 39,23 100,000 2,55
150 2/6/2005 19,0 0,452 0,430 50,00 6,43 0,000 0,00
151 14/6/2005 52,8 10,104 14,094 14,28 59,65 100,000 1,68
152 18/6/2005 10,5 0,680 0,674 70,00 7,24 0,000 0,00
155 5/12/2005 84,0 29,450 33,741 14,28 86,93 100,000 1,15
156 6/12/2005 14,0 3,880 3,889 95,00 23,87 0,000 0,00
157 7/12/2005 7,1 0,650 0,550 95,00 10,14 0,000 0,00
158 16/2/2006 61,5 21,978 25,151 14,28 27,42 0,000 0,00
167 24/4/2006 10,1 0,430 0,429 93,00 5,90 0,000 0,00
170 27/4/2006 12,1 4,021 4,520 95,00 4,08 0,000 0,00
172 13/5/2006 15,3 1,113 1,104 85,00 21,84 0,000 0,00
175 7/6/2006 133,0 29,187 29,140 55,00 423,55 400,000 0,94
178 21/6/2006 32,8 9,06 9,260 70,00 43,56 100,000 2,30
R
2
:
0,919
171
ANEXO 8 – CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS E SEQÜÊNCIA DE
CÁLCULO DOS ELEMENTOS DA MICROBACIAS DA BACIA
EXPERIMENTAL DE SJC.
Tabela 1. Características geométricas e seqüência de cálculo dos elementos da
microbacia 1 da Bacia Experimental de São João do Cariri.
Elemento Tipo Area Perimetro Comprimento Largura DH Declividade
1 p 72,73 36,11 6,16 12,00 0,23 0,037
2 p 94,31 48,95 8,60 10,70 0,60 0,070
3 p 89,52 47,28 6,47 14,10 0,40 0,062
4 c - - 15,20 - 1,80 0,118
5 p 35,72 27,55 5,27 8,10 0,40 0,076
6 p 34,41 32,50 6,20 8,80 0,40 0,065
7 c - - 9,10 - 1,40 0,154
8 p 107,50 46,28 8,32 13,20 0,60 0,072
9 p 81,04 46,27 5,15 16,00 0,40 0,078
10 c - - 17,31 - 2,20 0,127
11 p 43,72 42,15 4,50 11,20 0,40 0,089
12 p 80,70 48,57 5,27 15,00 0,40 0,076
13 c - - 15,00 - 1,40 0,093
14 p 71,17 34,80 9,50 7,60 1,20 0,126
15 p 40,16 37,52 2,38 16,30 0,40 0,168
16 p 86,84 44,56 6,29 15,40 1,40 0,223
17 c - - 16,00 - 2,40 0,150
18 p 55,10 42,16 4,00 14,50 0,60 0,150
19 p 48,52 39,12 3,46 14,00 0,40 0,116
20 c - - 16,23 - 1,97 0,121
21 p 82,52 37,53 7,41 11,34 0,56 0,076
22 p 84,71 37,94 7,00 12,10 0,70 0,100
23 p 76,74 38,05 7,81 11,19 0,80 0,102
24 p 74,69 35,25 8,50 8,46 1,20 0,141
25 p 31,66 27,40 3,20 10,60 0,40 0,125
26 c - - 10,60 - 1,30 0,123
27 p 50,18 40,16 3,30 15,10 0,60 0,182
28 p 40,00 39,00 3,40 14,50 0,60 0,176
29 c - - 15,50 - 2,40 0,155
30 p 44,00 34,30 2,50 17,20 0,40 0,160
31 p 52,89 41,42 2,70 18,00 0,40 0,148
32 c - - 17,20 - 1,91 0,111
33 p 63,66 42,56 3,50 17,10 0,70 0,200
34 p 52,19 44,06 4,22 17,40 0,60 0,142
35 c - - 18,00 - 2,99 0,166
36 p 45,03 41,83 3,00 16,29 0,40 0,133
37 p 39,10 35,47 3,30 11,00 0,40 0,121
38 c - - 16,29 - 1,82 0,112
39 c - - 3,00 - 0,07 0,023
40 c - - 6,00 - 0,12 0,020
41 p 10,20 15,11 5,00 2,50 0,69 0,138
42 p 12,80 15,10 4,20 1,13 0,60 0,143
43 p 5,62 12,36 4,10 2,3 0,32 0,078
44 c - - 2,10 - 0,47 0,224
172
Tabela 2. Características geométricas e seqüência de cálculo dos elementos da
microbacia 2 da Bacia Experimental de São João do Cariri.
Elemento Tipo Area Perimetro Comprimento Largura DH Declividade
1 p 560,6 95,47 24,62 22,7 2 0,081234768
2 p 343,92 80,81 14,4 23,8 0,7 0,048611111
3 p 189,49 - 10,97 17,5 1,2 0,109389243
4 c - - 27 - 2,1 0,077777778
5 p 247,33 88,01 14,1 17,5 1,8 0,127659574
6 p 238,51 - 16,15 14,7 1,8 0,111455108
7 c - - 32,44 - 3,6 0,110974106
Tabela 3. Características geométricas e seqüência de cálculo dos elementos da
microbacia 3 da Bacia Experimental de São João do Cariri.
Elemento Tipo Area Perimetro Comprimento Largura DH Declividade
173
Tabela 3. Continuação das características geométricas e seqüência de cálculo
dos elementos da microbacia 3 da Bacia Experimental de São João do Cariri.
Elemento Tipo Area Perimetro Comprimento Largura DH Declividade
36 c - - 27 - 2,1 0,077777778
37 p 247,33 88,01 14,1 17,5 1,8 0,127659574
38 p 238,51 - 16,15 14,7 1,8 0,111455108
39 c - - 32,44 - 3,6 0,110974106
40 p 421,92 - 23,21 18 3 0,129254632
41 p 587,57 113,63 16,7 38 3 0,179640719
42 p 395 120 10 39,5 0,3 0,03
43 c - - 48 - 7,5 0,15625
44 p 387,5 93,5 12,4 33,1 0,9 0,072580645
45 p 225,6 83 11,6 19,5 0,5 0,043103448
46 c - - 37,3 - 4,2 0,112600536
47 p 52,3 29,3 6,8 7,5 0,6 0,088235294
48 p 78,6 37,5 8 9,5 0,3 0,0375
49 c - - 9 - 0,9 0,1
50 c - - 10 - 0,3 0,03
51 c - - 7,5 - 0,7 0,093333333
174
ANEXO 9 – CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS E SEQÜÊNCIA DE
CÁLCULO DOS ELEMENTOS DA MICROBACIAS DA BACIA
EXPERIMENTAL DE SUMÉ.
Tabela 1. Características geométricas e seqüência de cálculo dos elementos da
microbacia 3.
Elemento Área Comprimento Largura Declividade
(m
2
) (m) (m)
1
556 29,1 19,1 0,069
2
- 25,9 - 0,097
3
283 30,5 9,3 0,075
4
- 24,4 - 0,082
5
227 22,6 10,0 0,106
6
171 26,4 6,5 0,087
7
- 28,8 - 0,122
8
231 24,7 9,4 0,105
9
- 29,5 - 0,102
10
526 32,8 16,0 0,052
11
181 12,3 14,7 0,081
12
119 8,5 13,9 0,141
13
222 15,9 14,0 0,069
14
206 17,2 11,9 0,122
15
- 17,2 - 0,058
16
577 33,8 17,0 0,074
17
232 12,5 18,6 0,104
18
180 20,1 8,9 0,070
19
191 18,2 10,5 0,121
20
- 21,5 - 0,046
21
491 27,3 18,0 0,066
22
806 31,0 26,0 0,077
23
- 23,9 - 0,042
Fonte: Lopes, (2003).
Tabela 2. Características geométricas e seqüência de cálculo dos elementos da
microbacia 4.
Elemento Área Comprimento Largura Declividade
(m
2
) (m) (m)
1 555 32,7 17,0 0,083
2 232 26,2 8,9 0,080
3 - 51,2 - 0,064
4 135 11,2 12,0 0,063
5 228 23,5 9,7 0,085
6 124 14,7 8,5 0,055
7 396 23,7 16,8 0,059
8 285 16,4 17,4 0,061
175
Tabela 2. Características geométricas e seqüência de cálculo dos elementos da
microbacia 4.
Elemento Área Comprimento Largura Declividade
(m
2
) (m) (m)
9 377 25,2 15,0 0,068
10 - 26,3 - 0,042
11 51 5,7 8,9 0,053
12 447 26,0 17,2 0,085
13 660 31,8 20,8 0,054
14 314 23,4 13,4 0,047
15 312 33,4 9,3 0,069
16 - 28,4 - 0,063
17 207 19,0 10,9 0,058
18 292 24,1 12,1 0,054
19 183 15,0 12,2 0,073
20 - 12,7 - 0,016
Fonte: Lopes, (2003).
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