APLICAÇÃO DO MODELO SIMWE NA DEFINIÇÃO DE ÁREAS SUSCETÍVEIS À
EROSÃO LINEAR: ESTUDO DE CASO NA REGIÃO DEMARCADA DO DOURO
(RDD)
Fernandes, Joana; Bateira, Carlos, Soares Laura; Oliveira, Ana; Faria, Ana; Hermenegildo, Carlos, Teixeira, Manuel; Moura, Rui; Gonçalves, José.
MODRIS
Suscetibilidade a processos hidro-geomorfológicos no Norte de Portugal: Modelação
matemática de base física e de base estatística
Quinta de S. Luiz; Adorigo, Tabuaço.
Formações Geológica : Bateiras, Ervedosa do Douro e
Rio Pinhão
Litossolos associados a aluvissolos.
Área de 127,97 ha
Micro-bacia hidrográfica : 61, 6 ha;
142 feições erosivas: 64 ravinas e 78 sulcos.
Introdução Localização da Área de Estudo
Erosão por sulcos na Quinta de S. Luiz
Erosão por Ravina na Quinta de S. Luiz
Introdução Tipologia das Feições Erosivas
O SIMWE desenvolvido por Mitas e Mitasova (1998), é um modelo bivariado (…) of erosion, sediment transport, and deposition byoverland flow, designed for complex terrain, soil, and cover conditions, baseando-se na descrição do fluxo da água e transporte desedimentos de acordo com as equações de Foster e Meyer (1972) e Bennet (1974), seguindo os princípios teóricos fundamentais domodelo WEPP de Flanagan e Nearing (1995) (Mitas e Mitasova, 1998 p.505).
Informação de Base
• MDE
• Parâmetros obrigatórios
para a simulação do
modelo.
Software
• Grass GIS (módulos)
• r.slope.aspect
• r.sim.water
• r.sim.sediment
Módulos
Métodos SIMWE SIMulated Water Erosion
∂ h (r, t) / ∂t = i (r, t) q(r, t)
(Julien et al. 1995)
t - tempo
i (r,t) [m/s] - excesso de precipitação
h (r, t) [m] - profundidade da água
q (r,t) [m2/s] - fluxo de água
r (x, y) – parâmetros de georreferenciação
(coordenadas) derivados do MDE.
Métodos SIMWESIMulated Water Erosion
(r.sim.water)
∂ [ρsc(r, t) h (r, t)] / ∂ t + .qs (r, t) (Hann et al., 1994)
c (r, t) [partículas/m3] -concentração de sedimentos
ρs [partículas/kg] massa por partículas de sedimentos
qs (r, t) [kg/ms] - taxa de fluxo de sedimentos
Métodos SIMWESIMulated Water Erosion
(r.sim.sediment)
Rainfall excess
(mm/h)
Soil infiltration
(mm/h)
Manning’s
roughness
coefficient
Sediment
transport
capacity
(s)
Detachment
capacity
(s/m)
Critical shear
stress
(Pa)
50 0.8 0.08 0.001 0.001 0.5
Métodos SIMWE Dados de Entrada
Métodos Ensaios no Terreno Resistividade Elétrica
𝑝 = 2𝜋𝑎𝑅
Resistivímetro ABEM SAS 300C8 pontos de amostragem (topo, meio e
base da vertente)Matriz de Wenner–Schlumberger
Em que: p é a resistividade elétrica; a é a distância entre os elétrodos e R é o valor registado pelo
equipamento.
Métodos Ensaios no Terreno Condutividade Hidráulica
Kfs = (0.0041)(Y)(R2) – (0.0054)(Y)(R1)
Permeâmetro de Guelph
Método Linear
Leituras efetuadas a duas cargas de
pressão, aos 5cm e aos 10cm de água
estabilizada.
Em que: Kfs é a condutividade hidráulica saturada de campo expressa
em cm/seg; Y o valor utilizado da constante associada ao método
linear e expressa em cm2 (2,16 cm2); R1, o valor da constante com a
água estabilizada no reservatório de 5 cm (H1/60s) e R2 o valor da
constante com água estabilizada no reservatório de 10 cm (H2/60s).
Métodos Ensaios no Terreno Capacidade de Infiltração
Infiltrómetro de Duplo Anel 7 Pontos de amostragem (topo,
meio e base da vertente
Leituras efetuadas com intervalo de 1
minuto
𝒊 =𝒅𝒍
𝒅𝒕
Em que: i representa a taxa de infiltração; dl é a infiltração acumulada e dt corresponde ao tempo.
Métodos Ensaios no Terreno Textura do Solo
7 Pontos de amostragem (topo,
meio e base da vertente
Percentagem de areia e cascalho obtidas
por peneiração;
Teor de finos obtido por lavagem,
seguido de decantação das amostras.
Diagrama de Folk (1954)
Profundidade da água (m) Ravinas % Sulcos %
< 0.002556 0,0 0,0 0,0 0,0
0.002556- 0.017906 29,0 45,3 29,0 37,2
0.017906 - 0.048440 30,0 46,9 40,0 51,3
> 0.048440 5,0 7,8 9,0 11,5
Total 64,0 100,0 78,0 100,0
Profundidade da água:
Classes com profundidade média a elevada: 91%
Classes com maior profundidade ocupadas por uma maior percentagem de sulcos
Resultados SIMWE Profundidade da Água
Resultados SIMWE Fluxo de Água
Fluxo de Água:
Quase a totalidade das feições erosivas ocupam as classes de valores reduzidos a
médios: 96.2 %
Nas classes onde o fluxo de água detém valores elevado apenas se regista 3,8%
de sulcos e inexistência de ravinas
Resultados SIMWE Capacidade de Transporte
Capacidade de transporte (Kg/ms) Ravinas % Sulcos %
<0.250319 0,0 0,0 4,0 5,1
0.250319 - 1.900738 48,0 75,0 53,0 67,9
1.900738 - 9.379197 16,0 25,0 20,0 25,6
> 9.379197 0,0 0,0 1,0 1,3
Total 64,0 100,0 78,0 100,0
Capacidade de Transporte de Sedimentos
Quase a totalidade das feições erosivas se localiza nas classes média e elevada: 98,7%
Textura dos materiais apresenta valores de areia e cascalho entre 30% a 50% o que
pode determinar uma maior percentagem de destacamento de partículas
Resultados SIMWEConcentração de
SedimentosConcentração de Sedimentos
(partículas/m3)Ravinas % Sulcos %
< 0.007481 0,0 0,0 15,0 19,2
0.007481 - 0.206312 26,0 40,6 21,0 26,9
0.206312 - 0.380483 19,0 29,7 16,0 20,5
> 0.380483 19,0 29,7 26,0 33,3
Total 64,0 100,0 78,0 100,0
Concentração de Sedimentos:
Classes média e muito elevada integram a maior percentagem de feições erosivas
Porém as classes elevada e muito elevada registam: 59,4% de Ravinas e 53,8% de
sulcos.
Resultados SIMWE Fluxo de Sedimentos
Fluxo de Sedimentos (kg/ms) Ravinas % Sulcos %
< 0.013766 6,0 9,4 23,0 29,5
0.013766 - 0.090350 44,0 68,8 38,0 48,7
0.090350 - 0.334283 14,0 21,9 17,0 21,8
> 0.334283 0,0 0,0 0,0 0,0
Total 64,0 100,0 78,0 100,0
Fluxo de Sedimentos:
As feições erosivas concentram-se nas classes média e elevada.
Com percentagens de 90,7% de Ravinas e 70,5 % de sulcos.
Resultados SIMWEErosão-Deposição
Limitada pelo Transporte Erosão/Deposição limitada pelo
transporte(Kg/m2s)Ravinas % Sulcos %
Erosão 42,0 65,6 50,0 64,1
Deposição 22,0 34,4 28,0 35,9
Total 64,0 100,0 78,0 100,0
Erosão-Deposição Limitada pelo Transporte:
Concentração de feições erosivas nos setores considerados suscetíveis à erosão:
65,6% de ravinas e 78,1% de sulcos
Resultados Ensaios no Terreno Resistividade Elétrica
1
2
3
4
5
6
7
8
• Os perfis 2, 3, 4, 5, e 6 concentram os valores mais reduzidos de resistividade elétrica, indicando queo solo se apresentava saturado.
• A distribuição destes perfis ocorre em áreas onde a profundidade de água assume valores maiselevados, sugerindo dificuldades no processo de infiltração.
Resultados Ensaios no Terreno Condutividade Hidráulica
• O ponto SL2 apresenta o valor mais elevado de circulação de água no solo, situação semelhanteaos resultados da simulação do parâmetro da altura da água.
• O ponto SL3 revela também paridade de resultados, ilustrando valores baixos em ambos os parâmetros.
• As restantes experiências denotam que a profundidade da água que escoa à superfície possui valores elevados, o que implica uma maior dificuldade no processo de infiltração.
Materiais Ensaios no Terreno Capacidade de Infiltração
• As experiências revelam homogeneidade nos valores diminutos, uma vez que quase todas se prolongaram por 30 minutos (até que a totalidade da água se infiltrasse), variando entre 0,11 a 0,36 cm/min.
• Associam-se os resultados destas experiências à distribuição de áreas suscetíveis à erosão e elevadaconcentração de feições erosivas.
Materiais Ensaios no Terreno Textura do Solo
• Cascalho (18.8 – 47.9%),Areia (10.8 – 20.5%) efinos (32.1 - 64.9%).
• A forte presença desedimentos finosdetermina a existência demicroporos quepossibilitam a retenção deágua.
• Esta afirmação ilustra-senos resultados doparâmetro daprofundidade da água enos perfis de resistividade2, 3, 4, 5, e 6.
Conclusão Ensaios no Terreno SIMWE
As áreas mais críticas
identificadas pelo SIMWE
demonstram semelhança com:
*Inventário;
*Valores médios e elevados de profundidade da água;
*Valores reduzidos a médios do fluxo de água;
*Valores reduzidos de resistividade elétrica.
Os resultados do fluxo de sedimentos
coadunam-se com os resultados da
capacidade de transporte moderada.
Esta conexão resulta também da elevada
concentração de sedimentos finos, que
dificulta o transporte, e dos fracos valores de infiltração
do solo.
Conclui-se que os registos de erosão
tratam-se de processos lineares
de escoamento concentrado.
Por se tratar de uma área maioritariamente ocupada por vinha, sem cobertura vegetal
contínua, o escoamento processa-se superficialmente, aliado as fracos
valores de infiltração de condutividade hidráulica do solo.
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