Edital MCT/CNPq/CT-HIDRO nº. 13/2005 MODELAGEM HIDROSSEDIMENTOLÓGICA NO SEMI-ÁRIDO DE PERNAMBUCO Prof. Dr. Celso Augusto Guimarães Santos (Orientador - UFPB) Richarde Marques da Silva (Bolsista Colaborador - UFPB) Marcela Gomes Seixas (Bolsista IC/CNPq) OBJETIVOS Desenvolver mapas numéricos do terreno a partir da topografia da bacia. Coleta de dados físicos do solo da bacia Jatobá. Coleta de dados de chuva da bacia Jatobá. Testar metodologias de discretização de bacias. Discretização da bacia Jatobá em planos e canais. Simulações da estimativa da produção de sedimentos. A ÁREA DE ESTUDO ESCALA Localização da bacia hidrográfica da Bacia Experimental do Rio Jatobá A ÁREA DE ESTUDO 731 500 732 600 733 700 734 800 735 900 737 000 9070600 9070600 730 400 N W E 9067300 400 0 400 800 m 730 400 731 500 732 600 733 700 734 800 735 900 9067300 Elevação (m) 630 - 670 670 - 710 710 - 750 750 - 790 790 - 830 830 - 870 870 - 910 910 - 950 950 - 990 990 - 1030 9068400 9068400 9069500 9069500 S 737 000 Modelo digital de elevação da Bacia Experimental Jatobá. Coleta de dados da Bacia Caracterização física da bacia experimental Dados pluviométricos Foram instalados três pluviômetros automáticos, modelo TB4-L Rain Gauge da Campbell Scientific, com resolução de 0,254 mm e capacidade de acumulação de 0 à 700 mm/h de pluviosidade. Cada aparelho é dotado de um datalogger, que pode ser lido a cada 10 minutos ou a cada evento de chuva. Todos os aparelhos estão locados a montante do açude Nossa Senhora de Fátima (açude principal próximo ao exultório da bacia) com as seguintes coordenadas: P1 - Lat: 0825’38’’ e Long: 3653’43’’ P2 - Lat: 0825’43” e Long: 3653’42” P3 - Lat: 0824’49” e Long: 3651’46” Coleta de dados da Bacia Também foram instalados pluviômetros do modelo Ville de Paris em diferentes locais da bacia. Tais pluviômetros possuem uma área de captação de 400 cm², de modo que o volume de 40 ml corresponde a 1 mm de precipitação. A água acumulada no aparelho é retirada por meio de uma torneira situada no fundo e medida através de uma proveta calibrada especificamente para este tipo de pluviômetro. Esses pluviômetros estão localizados nas seguintes coordenadas geográficas: P1 P2 P3 P4 P5 - Fazenda Jatobá: Lat: 0825’04” e Long: 3652’12” Fazenda Jatobá: Lat: 0825’20” e Long: 3652’00” Açude Fuba: Lat: 0825’05” e Long: 3652’44” Sítio Jatobá: Lat: 0825’16” e long: 3653’04” Sítio Santa Cruz: Lat: 0825’24” e Long: 3653’40” Dados de Precipitação da Bacia Chuva Mensal (mm) 70 Precipitação (mm) 60 50 40 30 20 10 0 jan/03 fev/03 mar/03 abr/03 mai/03 jun/03 jul/03 ago/03 set/03 out/03 nov/03 dez/03 Meses Precipitação média observada na Bacia Experimental do Rio Jatobá em 2003 Dados de Precipitação da Bacia Precipitação (mm) Chuva Mensal (mm) 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 jan/04 fev/04 mar/04 abr/04 mai/04 jun/04 jul/04 ago/04 set/04 out/04 nov/04 dez/04 Meses Dados de Precipitação da Bacia Chuva Mensal (mm) 160 Precipitação (mm) 140 120 100 80 60 40 20 0 jan/05 fev/05 mar/05 abr/05 mai/05 jun/05 jul/05 Meses ago/05 set/05 out/05 nov/05 dez/05 Dados de Precipitação da Bacia Chuva Mensal (mm) 120 Precipitação (mm) 100 80 60 40 20 0 jan/06 fev/06 mar/06 abr/06 Meses mai/06 jun/06 Modelagem hidrossedimentológica Seleção do modelo hidrossedimentológico Escolha do modelo Kineros2 Discretização da bacia Jatobá em planos e canais. Construção dos arquivos de entrada de parâmetros do modelo Kineros2. Estimativa dos parâmetros físicos do solo do modelo Kineros2. Preparação dos arquivos de entrada de chuva. Primeiras simulações da produção de sedimentos na bacia Jatobá. Modelagem hidrossedimentológica Discretização da Bacia Experimental do Rio Jatobá em planos e canais e localização dos postos pluviométricos utilizados na modelagem. Modelagem hidrossedimentológica Descrição dos elementos discretizados para a bacia Área (ha) Comprimento (m) Largura (m) Declividade Média (%) Elemento Tipo 1 Plano 23,8 384,73 618,63 0,15 2 Plano 102,2 1710,32 597,54 0,17 3 Plano 67,15 1710,32 392,61 0,19 4 Plano 35,76 1710,32 209,10 0,15 5 Canal 70,02 1710,32 6 Plano – 2299,58 304,49 0,14 7 Plano 2299,58 696,03 0,22 8 Canal – 2118,92 – 0,51 9 Canal – 2817,75 – 0,28 10 Plano 106,86 2118,92 504,33 0,30 11 Plano 6,36 2118,92 304,72 0,19 12 Plano 79,56 2118,92 375,49 0,24 13 Plano 79,09 2118,92 373.30 0,16 14 Canal – 1647,05 15 Plano 58,13 1154.83 503,41 0,23 16 Plano 259,59 2817,75 920,20 0,11 17 Plano 79,79 2817,75 283,17 0,09 18 Plano 107,26 2817,75 380,67 0,15 160,06 – – 0,29 0,18 RESULTADOS Parâmetros físicos do solo estimados utilizados na modelagem hidrossedimentológica Parâmetros Símbolo Valor Coeficiente de Manning n 0,02 Altura média do relevo Re 2 mm SPa 0,3 m Distância média do relevo Coeficiente de variação da condutividade hidráulica Cv 1 Condutividade hidráulica saturada efetiva Ks 3,5 mm/h Valor efetivo do potencial de capilaridade G 260 mm Índice de distribuição do tamanho dos poros l 0,32 Porosidade do solo f 0,35 Fração volumétrica das rochas R 0,1 Coeficiente de coesão do solo Co 0,01 Efetividade do amortecimento da superfície da água ch 654 RESULTADOS 730800 Elevação (m) 940 - 985 895 - 940 850 - 895 805 - 850 760 - 805 715 - 760 670 - 715 625 - 670 9072000 Discretização automatizada utilizando técnicas de Geoprocessamento e SIG N W E 9072000 S 400 0 400 800 m 730800 Grade triangular gerada a partir das curvas de nível RESULTADOS Direção do Escoamento 730800 1 2 4 8 16 32 64 128 9072000 Discretização automatizada utilizando técnicas de Geoprocessamento e SIG Rede de drenagem gerada. Acumulação do Escoamento N W 0 - 12313 12313 - 24626 24626 - 36939 36939 - 49252 49252 - 61565 61565 - 73878 73878 - 86191 86191 - 98504 98504 - 110817 E 9072000 S 400 0 730800 400 800 m 730800 Mapa da direção do escoamento das águas superficiais na bacia. N W E 9072000 S 400 730800 0 400 800 m RESULTADOS Hidrografia Sub-Bacias 730800 9072000 730800 Hidrografia Sub-Bacias N N W W E S 400 0 400 800 m Discretização automatizada da bacia. 9072000 9072000 S 730800 E 400 0 400 800 m 730800 Discretização convencional da bacia. 9072000 Discretização automatizada utilizando técnicas de Geoprocessamento e SIG RESULTADOS Discretização automatizada utilizando técnicas de Geoprocessamento e SIG Descrição dos elementos discretizados para a bacia através do modelo AGWA Área (ha) Comprimento (m) Largura (m) Declividade Média (%) Elemento Tipo 1 Plano 113,24 1.816 241 0,77 2 Plano 170,24 1.825 827 0,93 3 Plano 25,81 1.700 339 1,13 4 Plano 126,36 1.831 440 0,68 5 Plano 3,96 1.631 14 0,53 6 Plano 122,24 2.086 747 1,09 7 Plano 143,41 2.211 472 1,09 8 Plano 82,96 2.096 1.215 0,87 9 Plano 114,23 2.232 840 0,73 10 Plano 121,12 2.034 1.231 0,94 11 Plano 1,28 1.550 550 0,48 12 Plano 221,44 2.277 1.031 1,13 RESULTADOS Produção de Sedimentos Produção total de sedimentos calculada no exutório da bacia experimental Anos Produção de Sedimentos (ton/ha/ano) Precipitação média observada (mm) 2003 0,55 358,38 2004 7,31 860,88 2005 0,37 597,92 2006 7,57 335,86 RESULTADOS Produção de Sedimentos Produção de sedimentos simulado em cada plano discretizado Elemento Área (ha) 2003 (ton) 2004 (ton) 2005 (ton) 2006 (ton) Média (ton/ha) 1 23,8 4,07 12,11 1,24 15,19 1,37 2 102,2 0,00 13,50 0,00 0,00 0,13 3 67,15 0,00 59,57 0,60 50,85 1,65 4 35,76 0,00 18,65 0,18 21,59 1,13 6 70,02 0,81 4,12 0,17 3,72 0,13 7 160,06 8,64 61,57 1,94 27,82 0,62 10 106,86 0,00 1,43 6,78 75,02 0,78 11 6,36 0,00 0,14 0,17 15,87 2,54 12 79,56 0,00 22,16 0,00 0,00 0,28 13 79,09 0,00 8,22 0,00 0,00 0,10 15 58,13 0,00 1,00 2,20 36,52 0,68 16 259,59 0,00 0,47 0,27 0,00 0,00 17 79,79 0,00 0,47 0,06 0,00 0,01 18 107,26 0,00 0,16 0,13 0,00 0,00 RESULTADOS Produção de Sedimentos Hietograma diário observado e escoamento superficial simulado para a Bacia Experimental do Rio Jatobá. RESULTADOS Produção de Sedimentos Hietograma diário observado e produção diária calculada de sedimentos simulada para a Bacia Experimental do Rio Jatobá. Reuniões Entre Membros do Projeto 1. Recife Data: 2006 Assuntos discutidos: Início 2. Campina Grande Data: 11/04/2007 3. João Pessoa Data: 18/04/2007 Assuntos discutidos: Apresentação completa do WESP, explicação de como discretizar a bacia, seleçào dos parâmetros que devem ser calibrados e medidos em campo. Artigos Publicados ESTIMATIVA DA PRODUÇÃO DE SEDIMENTOS NA BACIA EXPERIMENTAL JATOBÁ A PARTIR DE TÉCNICAS DE MODELAGEM E GEOPROCESSAMENTO. Simpósio da ABRH 2007, São Paulo. ESTIMATIVA DA PRODUÇÃO DE SEDIMENTOS NO SEMI-ÁRIDO NORDESTINO. Encontro Unificado de extensão e Montioria. UFPB 2007. Etapas Futuras Coleta de dados observados de erosão nas parcelas. Determinação de valores de parâmetros físicos do solo. Calibração do modelo hidrossedimentológico para as parcelas com valores de parâmetros físicos do solo. Simulação da produção de sedimentos na bacia a partir da calibração dos parâmetros para as parcelas.