Nome do Projeto
PERDA E APORTE DE SEDIMENTOS EM BACIAS HIDROGRÁFICAS DA METADE SUL DO RIO GRANDE DO SUL
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
01/06/2020 - 31/05/2024
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Agrárias
Resumo
A erosão hídrica acelerada é um dos principais problemas da agricultura e da degradação ambiental, podendo causar a perda de grandes quantidades de nutrientes, matéria orgânica, defensivos agrícolas e sementes, carregados juntamente com os sedimentos removidos pelo escoamento superficial. Esse processo causa prejuízos diretos à produção agropecuária, aumento de custos com alimentação, poluição e assoreamento de corpos hídricos. A busca por alternativas que possibilitem o uso racional dos recursos naturais tem sido uma das principais preocupações nas áreas de manejo e conservação do solo e recuperação de áreas degradadas. Os modelos matemáticos têm sido cada vez mais adotados, pois possibilitam a predição das perdas solo por erosão e o aporte dos sedimentos no exutório da bacia. O monitoramento dos processos erosivos é altamente moroso e dispendioso, sendo impraticável em toda a área de uma bacia, o que indica a necessidade de predizer a erosão com o uso da modelagem. Além disso, existe também a necessidade de quantificar o aporte de sedimentos para cursos d’água, pois nem todo o solo erodido chega à rede de drenagem. O uso da modelagem matemática é uma importante ferramenta para o planejamento conservacionista em bacias hidrográficas, sendo fundamental a identificação e estimativa dos parâmetros que influenciam o processo erosivo, visando auxiliar na estimativa das perdas por erosão hídrica e no aporte de sedimentos de uma dada área. Na mesorregião da metade sul, duas Bacias Hidrográficas merecem destaque, tanto pelas condições agrícolas e ambientais quanto socioeconômicas, a Mirim São Gonçalo (L40) e a Bacia do Camaquã (L30). As duas bacias ocupam juntas uma área de 47.220,15 Km2, com aproximadamente 980.308 habitantes (SEMA, 2020). Em função da importância agrícola, socioeconômica e ambiental dessas bacias, se justifica o estudo de processos e fatores relacionados à erosão hídrica e ao aporte de sedimentos em corpos hídricos. Para tanto, considerando a grande área de abrangência do estudo, é necessário o levantamento de dados associado ao uso da modelagem, pode indicar a presença de áreas mais suscetíveis à degradação, auxiliando no planejamento e tomada de decisão para o aumento da eficiência na produção agrícola e pecuária, irrigação e para a conservação do solo e da água. Essas medidas devem ser adotadas antes que o solo atinja um nível irreversível de degradação e antes que se limite ainda mais a quantidade e a qualidade da água dos corpos hídricos da região. A partir das informações obtidas e difundidas será possível identificar e caracterizar os locais mais degradados e suscetíveis aos processos erosivos e ao aporte de sedimentos, o que dará suporte à elaboração de propostas para o planejamento conservacionista e sustentável do uso da terra em unidades homogêneas das bacias em estudo. O presente estudo objetiva estimar a perda por erosão hídrica e o aporte de sedimentos, por diferentes modelos, em bacias hidrográficas da metade sul do Rio Grande do Sul, visando fornecer subsídios para o planejamento conservacionista agrícola e ambiental da região.

Objetivo Geral

Objetivo Geral
Estimar a perda por erosão hídrica e o aporte de sedimentos, por diferentes modelos, em bacias hidrográficas da metade sul do Rio Grande do Sul, visando fornecer subsídios para o planejamento conservacionista agrícola e ambiental da região.

Objetivos específicos
- subdividir a érea de estudo em unidades homogêneas menores, compondo sub-bacias hidrográficas;
- realizar o levantamento das principais características ambientais da área em estudo (tipo de solo, clima, hidrografia, relevo, uso e cobertura do solo e práticas conservacionistas locais);
- gerar mapas dos principais tipos de solos, precipitação, relevo, uso atual da terra e práticas conservacionistas das bacias hidrográficas em estudo;
- caracterizar física e quimicamente os solos mais representativos;
- comparar os valores de erodibilidade para cada classe de solo, conforme indicado pela bibliografia, com os obtidos indiretamente por meio da correlação com atributos do solo determinados em campo;
- modelar as perdas de solo nas bacias, por meio de diferentes modelos de predição e com o auxílio de técnicas de geoprocessamento;
- simular as perdas de solos considerando cenários com diferentes períodos do ano, com e sem práticas conservacionistas;
- comparar as taxas estimadas de erosão hídrica dos solos das bacias com os limites de tolerância a perdas para estes solos;
- estimar o aporte de sedimentos em seções de controle, por diferentes modelos, e comparar com dados medidos nessas seções;
- identificar e caracterizar as áreas mais degradadas e suscetíveis aos processos erosivos e ao aporte de sedimentos;
- confrontar o uso atual das terras com as classes de capacidade de uso;
- propor medidas e sistemas que possam dar suporte ao planejamento conservacionista do sistema agropecuário;
- divulgar os resultados obtidos para a comunidade e para profissionais técnico-científicos.

Justificativa

A participação da Metade Sul do Estado do Rio Grande do Sul na agenda prioritária das políticas públicas começou a ser esboçada na década de 80, tendo como principal argumento a trajetória decadente da Região no contexto estadual, do ponto de vista econômico e social. A Mesorregião da Metade Sul do Rio Grande do Sul se constitui em uma das regiões diferenciadas que integram a Política Nacional de Desenvolvimento Regional (PNDR), a qual tem como objetivo final a retomada do crescimento econômico da região e sua reconversão produtiva. O recorte territorial é composto por 106 municípios que, em boa parte, possuem grandes áreas territoriais, ocupando mais da metade da área do Estado do Rio Grande do Sul. Estes municípios, abrigam cerca de 25% da população gaúcha e respondem por menos de 20% do Produto Interno Bruto (PIB) do Estado (Cargnin, 2014).
Na mesorregião da metade sul, duas Bacias Hidrográficas merecem destaque, tanto pelas condições agrícolas e ambientais quanto socioeconômicas, a Mirim São Gonçalo (L40) e a Bacia do Camaquã (L30). As duas bacias ocupam juntas uma área de 47.220,15 Km2, com aproximadamente 980.308 habitantes (SEMA, 2020).
Em função da importância agrícola, socioeconômica e ambiental dessas bacias, se justifica o estudo de processos e fatores relacionados à erosão hídrica e ao aporte de sedimentos em corpos hídricos. Para tanto, considerando a grande área de abrangência do estudo, é necessário o levantamento de dados associado ao uso da modelagem, pode indicar a presença de áreas mais suscetíveis à degradação, auxiliando no planejamento e tomada de decisão para o aumento da eficiência na produção agrícola e pecuária, irrigação e para a conservação do solo e da água. Essas medidas devem ser adotadas antes que o solo atinja um nível irreversível de degradação e antes que se limite ainda mais a quantidade e a qualidade da água dos corpos hídricos da região.

Metodologia

Esse projeto será desenvolvido na área de abrangência de duas bacias hidrográficas da Mesorregião da Metade Sul do Rio Grande do Sul, situadas na Região Hidrográfica do Litoral, a Bacia Hidrográfica da Lagoa Mirim e do Canal São Gonçalo (L40) e a Bacia Hidrográfica do Camaquã (L30).
A Bacia Hidrográfica da Lagoa Mirim e do Canal São Gonçalo (BHMSG), também chamada de Mirim-São Gonçalo, se situa no sudeste do Estado do Rio Grande do Sul, entre as coordenadas geográficas 31º30' a 34º35' de latitude Sul e 53º31'a 55º15' de longitude Oeste. Abrange as províncias geomorfológicas Planície Costeira e Escudo Uruguaio-Sul-Rio-Grandense. Possui área de 25.961,04 km², abrangendo municípios como Arroio Grande, Candiota, Canguçu, Capão do Leão, Chuí, Jaguarão, Pelotas, Rio Grande e Santa Vitória do Palmar, com população estimada em 744.021 habitantes (SEMA, 2020).
A Bacia Hidrográfica do Camaquã (BHCM) localiza-se na região central do Estado do Rio Grande do Sul, entre as coordenadas geográficas 28º50' a 30º00' de latitude Sul e 52º15' a 53º00' de longitude Oeste. Abrange as províncias geomorfológicas Escudo Sul-riograndense e Planície Costeira. Possui área de 21.259,11 km², abrangendo municípios como Arambaré, Bagé, Caçapava do Sul, Dom Feliciano e Tapes, com população estimada em 236.287 habitantes. Os principais corpos de água são o rio Camaquã e os Arroios Sutil, da Sapata, Evaristo, dos Ladrões, Maria Santa, do Abrânio, Pantanoso, Boici e Torrinhas. O rio Camaquã tem suas nascentes a oeste da bacia, com desembocadura a Leste na Laguna dos Patos (SEMA, 2020).
A área de estudo está localizada em uma região do Estado do RS em que predomina o Bioma Pampa (Valério et al., 2018) e clima subtropical húmido - Cfa, segundo a classificação climática de Köppen (1936). Nesse clima, o mês mais frio apresenta uma média acima de 0°C ou −3 °C, tem pelo menos um mês com temperatura média acima de 22 °C e pelo menos quatro meses com média acima de 10 °C. A precipitação média anual é de 1300 a 1900 mm (Alvarez et al., 2013).
A delimitação da área será realizada no software ArcGIS 10.1 (ESRI, 2014), utilizando o modelo digital de elevação (MDE) da missão Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM) (USGS, 2019), com resolução espacial de 30 m. Será realizada a espacialização de informações dos aspectos físicos da área (precipitação, solos, relevo, uso e ocupação do solo e cobertura vegetal, práticas conservacionistas e áreas de preservação permanente - APP).
Para a interpretação dos padrões de relevo existentes nas bacias será utilizado o modelo digital de elevação (MDE), que pode ser definido como uma representação matemática da distribuição espacial de características vinculadas a uma superfície real (Câmara, 1996).
O uso e a ocupação do solo serão mapeados por meio das imagens do sensor Operational Land Imager (OLI) do satélite Landsat 8 (USGS, 2020) com resolução espacial de 30 m, com classificação supervisionada. Será realizado também o reconhecimento em campo de cada classe de uso e ocupação do solo. O uso atual da terra será comparado com as classes de capacidade de uso (Lepsch et al., 2015), visando identificar se existem conflitos de uso.
Técnicas de Sistemas de Informações Geográficas (SIGs) serão utilizadas para confrontar o uso atual das terras com as classes de capacidade de uso, visando identificar conflitos de uso da terra na bacia. Os SIGs permitem analisar e apontar áreas de maior vulnerabilidade à erosão em uma bacia hidrográfica, de maneira rápida e dinâmica, minimizando custos e tempo (Silva & Marcola, 2011).
Para o estudo dos solos que compreendem as bacias, serão utilizados, principalmente, os mapeamentos apresentados por Cunha et al. (2006). Serão realizados também levantamentos em campo, para descrição de perfis e coleta de amostras de solo.
Os pontos de amostragem serão georreferenciados e o solo será coletado em pontos representativos das bacias, por meio de coletas deformadas, indeformadas, tradagens e trincheiras, conforme o atributo a ser determinado. Para análise dos dados serão utilizadas técnicas de geoestatística e a associação de morfologia de paisagem.
Para a caracterização física e química do solo será realizada a análise granulométrica e a determinação do teor de carbono orgânico, obtidos por meio de amostras deformadas, conforme Donagema et al. (2011). Além desses, conforme o modelo adotado, serão determinados também outros atributos do solo.
A descrição morfológica de alguns atributos do perfil do solo será conforme Santos et al. (2005).
A estima de perda de solo será realizada por diferentes modelos, como a USLE - Universal Soil Loss Equation (Wischmeier & Smith, 1978) e a RUSLE – Revised Universal Soil Loss Equation (Renard et al., 1997). As perdas estimadas serão comparadas à tolerância de perdas de solo, obtida por diferentes metodologias.
Será utilizada também a MUSLE - Modified Universal Soil Loss Equation (Williams, 1975), adotada para eventos isolados de precipitação, e o modelo SEDD - Sediment Delivery Distributed (Ferro & Minacapilli, 1995), que visa quantificar o valor específico de sedimento erodido que atinge o exutório da bacia hidrográfica.
Para a comparação de dados simulados de aporte de sedimentos com dados medidos em postos hidrossedimentológicos será utilizado o modelo SWAT - Soil and Water Assessment Tool (Arnold et al.,1998; Neitsch et al. 2011). Para validar e calibrar o modelo, são necessários dados de monitoramento hidrossedimentológico de uma seção de controle. Esses dados serão adquiridos a partir da base disponível no site do Hidroweb da Agência Nacional de Água – ANA (2020), para cada estação de monitoramento presente na área de estudo.
O ajuste dos dados será realizado com o coeficiente de Nash-Sutcliffe (CNS) (Nash; Sutcliffe, 1970), que indica a qualidade do ajuste dos dados estimados em relação aos medidos. Os valores desse coeficiente serão classificados conforme Van Liew et al. (2007), em que valores de CNS <0,36 indicam ajuste não satisfatório e, CNS = 1 indica ajuste perfeito dos dados estimados aos observados.

Indicadores, Metas e Resultados

Metas:
- compartimentar as bacias em unidades homogêneas (sub-bacias e microbacias);
- realizar a caracterização física e química dos solos mais representativos das bacias;
- determinar e mapear a erodibilidade dos solos das bacias em estudo;
- estimar as taxas de perda de solo por erosão hídrica e verificar se os valores de perda são menores que os limites de tolerância para os solos;
- identificar os modelos de predição da erosão e de aporte de sedimentos mais adequados para representar as condições reais das bacias;
- avaliar se existem conflitos no uso da terra por meio da comparação do uso atual com as classes de capacidade de uso;
- obter indicadores da degradação do solo e da água, a fim de evitar ou minimizar os processos erosivos e o aporte de sedimentos para corpos hídricos;
- mapear as áreas mais impactadas e suscetíveis aos processos erosivos;
- identificar as potencialidades e limitações das bacias para atividades agropecuárias, visando à produtividade e a conservação do solo e da água e de acordo com a capacidade de uso da terra;
- elaborar propostas para o planejamento conservacionista e sustentável do uso da terra em unidades homogêneas das bacias;
- contribuir para a qualificação de recursos humanos por meio da orientação de estudantes estagiários, de iniciação científica e de pós-graduação, assim como pela parceria com outras instituições de ensino superior e empresas privadas do setor agropecuário;
- contribuir para enriquecer o conhecimento técnico-científico, por meio da divulgação dos resultados obtidos, na forma on line, em eventos, na forma de trabalhos em congressos científicos e por meio da publicação de artigos em periódicos nacionais e internacionais.

Resultados Esperados:
Os resultados obtidos nesse estudo serão importantes para identificar os principais parâmetros que influenciam no processo erosivo e hidrossedimentológico, assim como predizer e quantificar a erosão e o aporte de sedimentos em bacias hidrográficas. Isso possibilitará reduzir a erosão, aumentar a capacidade produtiva dos solos e diminuir a transferência de sedimentos e poluentes para os corpos d’água, minimizando a eutrofização e o assoreamento desses. Atendendo assim, às demandas da produção de alimentos, redução de custos com manutenção de corpos hídricos (retirada de sedimentos) e redução de impactos ambientais.
O entendimento de processos e aplicação dos resultados em locais sem monitoramento de dados poderão auxiliar no planejamento agrícola e ambiental em diferentes cenários e contribuir para a redução do tempo e do custo das determinações.
Serão elaboradas orientações técnicas para o adequado uso e manejo do solo, principalmente em atividades agrícolas, pecuárias e silviculturais. Essas orientações serão importantes para atualização e capacitação dos recursos humanos locais, como pesquisadores, docentes, discentes, técnicos, agricultores e gestores de recursos naturais, para que possam planejar e implantar práticas conservacionistas adequadas.
Os resultados obtidos e ações propostas poderão fornecer subsídios a políticas conservacionistas locais, para a seleção de áreas prioritárias à conservação e/ou recuperação do solo e à tomada de decisões sobre o adequado uso e manejo do solo, visando o desenvolvimento tecnológico e sociocultural, assim como a retomada do crescimento econômico da região.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
CLAUDIA LIANE RODRIGUES DE LIMA4
DANIELLE DE ALMEIDA BRESSIANI3
FILIPE SELAU CARLOS3
FLAVIA FONTANA FERNANDES3
LUIS CARLOS TIMM3
MANOEL RIBEIRO HOLANDA NETO
MARIA CANDIDA MOITINHO NUNES2
MAYARA ZANCHIN
MAÍRA MARTIM DE MOURA
MAÍRA MARTIM DE MOURA
PABLO MIGUEL4
SAMANTA TOLENTINO CECCONELLO
SAMUEL BESKOW4
TAMARA LEITZKE CALDEIRA BESKOW3
VITOR EMANUEL QUEVEDO TAVARES3
Vanessa Prestes

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