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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2020.tde-18052020-111850
Documento
Autor
Nome completo
Hudson Carlos Lissoni Leonardo
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2020
Orientador
Banca examinadora
Cooper, Miguel (Presidente)
Ferraz, Sílvio Frosini de Barros
Gimenez, Daniel
Libardi, Paulo Leonel
Título em português
Funcionamento hidropedológico de uma topossequência e a produção de água em uma bacia hidrográfica de primeira ordem no oeste paranaense
Palavras-chave em português
Aquífero freático
Condutividade hidráulica do solo saturado e não saturado
Densidade de fluxo de água no solo
Índice de Fluxo de Base
Morfometria dos poros do solo
Resumo em português
Dada a riqueza hídrica do país e o expressivo aproveitamento desta na produção de energia elétrica, compreender a interação do solo com diferentes processos do ciclo hidrológico na escala da bacia hidrográfica, traz relevantes subsídios para a adoção de medidas voltadas à conservação do potencial hidrelétrico. Fatores como relevo, tipos de solos, uso, manejo e medidas conservacionistas nas bacias de contribuição dos reservatórios, têm influência não apenas sobre as taxas de assoreamento, mas também sobre a regulação da estabilidade sazonal das vazões dos afluentes, o que é associado ao escoamento de base dos rios. Informações detalhadas inerentes ao funcionamento físico-hídrico e hidráulico do solo in situ, suas relações com a recarga de aquíferos freáticos e as respostas hidrológicas da bacia hidrográfica, numa abordagem hidropedológica, ainda são escassas no Brasil, inclusive para solos já amplamente estudados como os Latossolos Vermelhos de ocorrência no centro sul do país. Assim, o presente estudo teve por objetivo compreender as relações entre o funcionamento físico-hídrico e hidráulico do solo, a recarga do nível freático e a produção de água em uma bacia hidrográfica de primeira ordem, localizada na margem esquerda do reservatório da Usina Hidrelétrica ITAIPU Binacional, a partir do estudo hidropedológico de uma das topossequências desta bacia e, da observação das respostas hidrológicas no canal fluvial. Os solos foram classificados como Latossolo Vermelho Distroférrico típico do terço superior ao inferior e, como Cambissolo Háplico Tb Distrófico no sopé da encosta. Para a caracterização físico-hídrica e hidráulica dos solos determinou-se: densidade do solo e dos sólidos, porosidade total, curvas de retenção de água no solo (0, 1, 3, 6, 8, 10, 33, 50, 100 e 500 kPa), macro, meso e microporos, micromorfometria dos poros por análise de imagens para a determinação do tamanho, forma e conectividade, condutividade hidráulica do solo saturado e não saturado e a densidade de fluxo de água no solo no sentido vertical. Os maiores valores da densidade de fluxo vertical foram quantificados do terço superior ao médio da topossequência, associados à menor expressão da transformação vertical e lateral da estrutura microagregada em estrutura em blocos subangulares, processo este observado entre os Latossolos. As respostas da oscilação do nível freático foram influenciadas pela magnitude da densidade de fluxo vertical. E os fatores de maior relevância para explicar as diferenças na densidade de fluxo quantificada ao longo da topossequência foram, a transformação da estrutura, a conectividade dos poros, o conteúdo de água no solo e a posição topográfica na encosta. O deflúvio da bacia hidrográfica caracterizou-se por apresentar escoamento de base dominante (BFI médio igual a 0,75), cujo comportamento foi associado à oscilação do nível freático, o qual respondeu de maneira diretamente proporcional à magnitude da densidade de fluxo vertical, indicando a influência do solo sobre a recarga do nível freático e, portanto, o papel do solo na realização de um relevante serviço ecossistêmico para a sociedade, isto é, a produção de água na bacia hidrográfica.
Título em inglês
Hydropedological functioning of a toposequence and the water production in a first order watershed in the west of the Parana State
Palavras-chave em inglês
Base Flow Index
groundwater
Saturated and unsaturated soil hydraulic conductivity
Soil pore morphometry
Soil water flux density
Resumo em inglês
Given the country's water richness and its significant use in the electricity production, understanding the interaction of the soil with different processes of the hydrological cycle at the watershed scale, brings important support for the adoption of actions aimed at conserving hydroelectric potential. Factors such as relief, soil types, use, management and conservation actions in the reservoir contribution basins, has an influence not only on siltation rates, but also on the regulation of the seasonal stability of the tributary flows, which is associated with rivers's baseflow. Detailed information inherent to the soil hydro-physical and hydraulic functioning in situ, its relationship with the groundwater recharge and the hydrological responses of the watershed, in a hydropedological approach, are still scarce in Brazil, even for soils already widely studied as Oxisols occurring in the south center of the country. Thus, the present study aimed to understand the relationships between soil hydro-physical and hydraulic functioning, groundwater recharge and water production in a first-order watershed located on the left bank of the ITAIPU Binacional Hydroelectric Power Plant reservoir, from the hydropedological study of one of the topossequences of this basin and, from the observation of hydrological responses in the river channel. The soils were classified as Oxisols of the upper to lower third and as Inceptisols at the foot slope. For the soil hydro-physical and hydraulic characterization it was determined: bulk density, particle density, total porosity, soil water retention curves (0, 1, 3, 6, 8, 10, 33, 50, 100 and 500 kPa), macroporosity, mesoporosity, microporosity, pore micromorphometry by image analysis to determine size, shape and connectivity, saturated and unsaturated soil hydraulic conductivity and vertical soil water flux density. The highest values of vertical flux density were quantified from the upper to middle third of toposequence, associated with the lower expression of the vertical and lateral transformation from the granular structure into subangular blocky structure, a this process observed among the Oxisols. The groundwater oscillation responses were influenced by the magnitude of the vertical flux density. And the most relevant factors to explain the differences in quantified flux density along the toposequence were structure transformation, pore connectivity, soil water content and topographic position on the slope. The drainage of the watershed was characterized by dominant baseflow (average BFI equal to 0,75), whose behavior was associated with the water table oscillation, which responded directly proportional to the magnitude of the vertical flux density, indicating the influence of the soil on the recharge of the water table and, therefore, the role of soil in the realization of a important ecosystem service for society, that is, the water production in the watershed.
 
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Data de Publicação
2020-05-20
 
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