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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2020.tde-20200111-142322
Documento
Autor
Nome completo
Simone Beatriz Lima Ranieri
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2000
Orientador
Título em português
Estimativa da erosão do solo em uma bacia hidrográfica no município de Piracicaba (SP) utilizando os modelos USLE e WEPP
Palavras-chave em português
BACIA HIDROGRÁFICA
EROSÃO DO SOLO
GEOPROCESSAMENTO
MODELOS
PIRACICABA-SP
SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA
USO DA TERRA
Resumo em português
O objetivo deste trabalho foi a aplicação de dois modelos de estimativa de erosão de concepções distintas em uma microbacia de 75,8 ha, com vários usos da terra, na região de Piracicaba - SP. Os modelos utilizados foram a Universal Soil Loss Equation (USLE) e o Water Erosion Prediction Project (WEPP). A aplicação dos modelos foi feita com o auxílio de um Sistema de Informações Geográficas (SIG), utilizando uma interface computacional desenvolvida para tornar possível o processamento georreferenciado dos resultados de perda e deposição de sedimentos. A definição das vertentes nas quais foram estimadas as perdas e deposições foi feita de forma vetorial, o que fez com que houvesse menor degradação das informações do relevo, com a diminuição de erros no cálculo da declividade e dos comprimentos de rampa, que freqüentemente ocorrem quando feitas pelo método matricial. A interface desenvolvida foi capaz de extrair as informações espaciais vindas do SIG, construir arquivos básicos para a aplicação dos modelos e georreferenciar novamente resultados pontuais de erosão para a sua releitura no SIG. Este processo automatizado permitiu que a avaliação da perda e deposição de sedimentos fosse feita espacialmente. A USLE estimou perdas de solo, em média, 2,91 vezes superiores ao WEPP, independentemente do tipo de solo, comprimento da vertente ou uso da terra, exceção feita para as áreas de mata ciliar. Os valores médios de perda de solo obtidos para a bacia foram de 108,8 Mg.ha.ano-1 e 34,8 Mg.ha.ano-1 para a USLE e para o WEPP, respectivamente. A distribuição espacial da erosão na bacia foi diferente para os dois modelos, ocorrendo na USLE quebras abruptas nos valores de perda de solo devido ao peso do fator uso-manejo (C) dessa equação. Uma tendência de aumento das diferenças entre as estimativas dos dois modelos foi observada da parte superior para a inferior das vertentes, sendo que a relação USLE/WEPP aumentou neste sentido devido à consideração da deposição de sedimentos por parte do WEPP ao longo das encostas. A necessidade de extrapolação das condições pelas quais a USLE foi concebida e a desconsideração das deposições de sedimentos nas encostas permitem afirmar que esta não deve ser utilizada em áreas como bacias hidrográficas. Por sua vez, diversas dificuldades na estimativa de erosão nesta escala foram superadas com o uso do WEPP devido à consideração das áreas de deposição de sedimentos e à possibilidade de aplicação em áreas irregulares e com diferentes seqüências de usos e solos. Tendo sido contornado o problema da variabilidade espacial das perdas e deposições pela atribuição de georreferência aos resultados, o principal desafio para a utilização deste modelo é o levantamento dos fatores aos quais o WEPP é mais sensível para as condições de estudo, com vistas a diminuir o número de experimentações necessárias para o levantamento dos parâmetros e tornar viável sua aplicação em planejamento agrícola e ambiental.
Título em inglês
Soil erosion prediction in a watershed in Piracicaba (Brazil) using the models USLE and WEPP
Resumo em inglês
The objective of this study was to compare two erosion models with different theoretical conceptions in a watershed of 75.8 ha with a series of land uses, in the region of Piracicaba - Brazil. The models used were the Universal Soil Loss Equation (USLE) and the Water Erosion Prediction Project (WEPP). The application of the models was done with the support of a Geographic Information System (GIS), using a computer interface developed to allow georeferenced processing of soil loss and sediment depositions. The definition of hillslopes for which the soil losses and depositions were estimated was done in a vector format, resulting in a lower loss of relief information due to the decrease of errors in the calculation of the slope length and steepness, that frequently occur when done in a raster format. The interface was capable to extract the spatial information from the GIS, to build basic files for the application of the models and to georeference punctual results of erosion for its entry in the GIS. This automated process allowed soil loss and sediment depositions to be treated as spatial variables. With exception of the riparian forest, USLE estimated soil losses 2.91 times higher than WEPP, independently of the soil type, slope length or land use. The medium values of soil loss obtained for the watershed were 108.8 Mg.ha.year-1 and 34.8 Mg.ha.year-1 for USLE and WEPP respectively. The spatial distribution of erosion was different for the models, occurring abrupt changes in the values of soil loss for USLE due to the weight of the cover and management factor (C). The differences between the models increased from the top to the bottom of the hillslopes, and the ratio USLE/WEPP also increased due to the consideration of the deposition of sediments by WEPP along the hills. The need of extrapolation from the conditions that USLE was developed forand the disregard of sediment depositions allow to affirm that USLE should not be applied on watersheds scale. On the other hand, several difficulties in the erosion estimation at this scale were overcome using WEPP due to the consideration of sediment depositions and the possibility of application on irregular areas with different sequences of land use and soils. The main challenge for the use of this model is the identification ofthe factors for which WEPP is most sensitive, allowing reduction of the number of necessary experiments for the identification of parameters and making possible the application of WEPP in agricultural and environmental planning.
 
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Data de Publicação
2020-01-11
 
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