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: 0825’38’’ e Long: 3653’43’’
P2 - Lat: 0825’43” e Long: 3653’42”
P3 - Lat: 0824’49” e Long: 3651’46”
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: 0825’04” e Long: 3652’12”
Fazenda Jatobá: Lat: 0825’20” e Long: 3652’00”
Açude Fuba:
Lat: 0825’05” e Long: 3652’44”
Sítio Jatobá:
Lat: 0825’16” e long: 3653’04”
Sítio Santa Cruz: Lat: 0825’24” e Long: 3653’40”
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.