Índice de erosividade (ei30) das chuvas para a bacia...

ÍNDICE DE EROSIVIDADE (EI30) DAS CHUVAS PARA A BACIA

EXPERIMENTAL DO RIACHO MIMOSO, NO SEMI-ÁRIDO

PERNAMBUCANO

Tatiana Patrícia Nascimento da Silva¹; Thaís Emanuelle Monteiro dos Santos²; Abelardo Antônio

Assunção Montenegro³; Matheus Aragão de Melo Gusmão4; Isaac de Matos Ponciano

4 & Cícero

Teixeira Galindo5.

RESUMO - Durante as últimas décadas, o interesse pelo uso de técnicas de captação de água de chuva aumentou, pois projetos agrícolas e de recursos hídricos baseados em tecnologias sofisticadas e alto consumo de energia tornaram-se insustentáveis para vários países. Dentre essas técnicas, destacam-se o correto manejo de água e solo, permitindo o incremento da captação e do armazenamento da água no solo. A erosão hídrica acarreta o assoreamento de açudes e canais, decrescendo a disponibilidade de água. O conhecimento das relações entre os fatores que causam as perdas de solo e os que permitem reduzir tais perdas são de fundamental importância para um planejamento conservacionista adequado e econômico. O objetivo deste trabalho foi determinar o índice de erosividade das chuvas, para a Bacia Experimental do Riacho Mimoso, município de Pesqueira - PE e sua distribuição mensal, e definir o período critico quanto à erosividade, no qual o uso de estruturas de conservação do solo e da água é de fundamental importância. O estudo foi realizado durante o período que compreende os meses que vai de Fevereiro a Julho de 2009. Foi utilizada a equação do Ei 30 para o cálculo da erosividade. Pode-se observar que o mês de Abril apresentou um potencial erosivo de 6873 MJ mm/ha.h, representando 67,73% das ocorrências.

Palavras-Chave: Índice de Erosividade (Ei30), Conservação do Solo, Semi-árido, Captação de água de chuva

(1) Estudante de Graduação em Engenharia Agrícola e Ambiental –Bolsista da FACEPE- Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE). E-mail: tathypatricia@yahoo.com.br (2) Doutoranda do Curso de Pós-Graduação em Agronomia - Ciência do Solo, Bolsista CT-Hidro/CNPq, UFRPE. E-mail: thaismanu@yahoo.com.br. (3) Professor Adjunto, UFRPE, DTR, Bairro Dois Irmãos, Recife, PE, CEP 52171-900. E-mail: monte@hotlink.com.br (4) Estudante de graduação em Engenharia Agrícola e Ambiental, UFRPE. E-mail: matheusmgusmao@hotmail.com; isaacmattos@hotmail.com. (5) Bolsista do CNPQ (Apoio técnico). BR 232, Km 228, Fazª Nª Srª do Rosário, Pesqueira, PE, Brasil.

1- INTRODUÇÃO

Durante as últimas décadas, o interesse pelo uso de técnicas de captação de água de chuva

aumentou, pois projetos agrícolas e de recursos hídricos baseados em tecnologias sofisticadas e alto

consumo de energia tornaram-se insustentáveis para vários países, onde tendência atual é a adoção

de técnicas de captação de água de chuva, antigas ou recentemente propostas, associadas ao uso de

novos materiais (Palmier, 2003). Dentre essas técnicas, destacam-se o correto manejo de água e

solo, permitindo o incremento da captação e do armazenamento da água no solo (Lopes et al.,

2002).

A região semi-árida do Nordeste do Brasil se caracteriza pela má distribuição das chuvas no

tempo e no espaço, apresentando, em algumas regiões do nordeste, um período de estiagem que

ocorre de setembro a dezembro, e um período chuvoso, de março a junho, que é representado por

chuvas de alta intensidade e de curta duração, resultando em elevado risco de perda de solo. As

atividades de agricultura de sequeiro na região se iniciam com as primeiras chuvas do ano,

coincidindo com o período de ocorrência de chuvas erosivas (Santos et al., 2006).

A erosão hídrica é a principal causa de degradação de terras agrícolas e consiste basicamente

do desprendimento e arraste das partículas do solo. O arraste de partículas da camada arável de

solos agricultáveis pode reduzir sua capacidade produtiva em razão da perda da camada de solo

melhor formada e com maior teor de matéria orgânica. (Evangelista et al., 2006)

Albuquerque et al. (2002) verificaram que, à medida em que o manejo do solo, nas diversas

atividades humanas, elimina a cobertura vegetal, sua superfície fica exposta à ação do impacto das

gotas de chuva e da enxurrada. Desta forma, tanto o impacto das gotas de chuva quanto à enxurrada

contribuem para modificar as condições físicas da superfície do solo, alterando a rugosidade

superficial, a porosidade e a taxa de infiltração.

Portanto, o conhecimento das relações entre os fatores que causam as perdas de solo e os que

permitem reluzi-las são de fundamental importância para um planejamento conservacionista

adequado e econômico (Evangelista et al., 2006).

A caracterização do potencial erosivo das chuvas, dentre várias aplicações, possibilita

dimensionar melhor as estruturas de conservação do solo, assim como, estimar a produção de

sedimentos de uma bacia hidrográfica, a qual é um dado bastante relevante no gerenciamento dos

recursos hídricos e na predição de impactos ambientais. (Hudson, 1981).

A energia cinética das gotas de chuvas promove o rompimento dos agregados dos solos

levando ao selamento da sua camada superficial. Com isso, a infiltração inicial da água no solo é

reduzida e o escoamento superficial é potencializado, acarretando na perda da camada superficial do

solo. Desta forma, a recarga dos aqüíferos é prejudicada, reduzindo o volume de água retirado dos

poços para consumo humano e animal. A erosão hídrica também acarreta no assoreamento de

açudes e canais, decrescendo a água bombeada para a irrigação.

Os objetivos do trabalho foram determinar o índice de erosividade das chuvas, por meio do

EI30, para a Bacia Experimental do Riacho Mimoso, município de Pesqueira - PE, sua distribuição

durante a época estudada, e definir o período critico quanto à erosividade, no qual possibilita

dimensionar melhor as estruturas de conservação do solo e da água.

2-MATERIAL E MÉTODOS

2.1-Localização da área de estudo

Para determinar o índice de erosividade foi utilizado pluviômetro modelo TB4-L, com

resolução de 0,254mm e capacidade de acumulação de 0 a 700mm de pluviosidade no intervalo de

1 hora, onde os dados são armazenados por meio de um datalogger, podendo ser avaliados de 5 em

5 minutos. Esses equipamentos estão localizados na Bacia Experimental do Riacho Mimoso no

município de Pesqueira - PE, semi-árido pernambucano, durante o período de 17 de fevereiro a 22

de julho de 2009.

De acordo com a classificação de Köppen, o clima na região é do tipo BSsh (extremamente

quente, semi-árido), com precipitação total anual média de 730mm e evapotranspiração potencial

anual média de 1683 mm, segundo Hargreaves (1974).

A área proposta para estudo é uma sub-bacia de ordem 3, inserida na Bacia Representativa do

Riacho Mimoso, pertencente ao sistema do Rio Ipanema, em sua porção Ocidental mais a montante.

Abrange parte dos municípios de Arcoverde e de Pesqueira, do Estado de Pernambuco, numa área

de 194,82km². Localiza-se entre 8° 34’ 17 e 8° 18’ 11” de Latitude Sul, e 37° 1’ 35” e 36° 47’ 20”

de Longitude Oeste. Ao norte faz limite com a bacia do rio Ipojuca e ao oeste com a bacia do Rio

Moxotó.

O relevo da bacia hidrográfica em estudo varia de plano a montanhoso. A altitude varia de 600

m a 1120 m. A declividade média determinada pela média ponderada das declividades de todas as

superfícies elementares é de 12%.

2.2 – Cálculos da Erosividade

A Erosividade da chuva determina a sua capacidade em provocar erosão, cujo valor é obtido

pelo produto entre a energia cinética total da chuva (Ec) e a intensidade máxima em 30min (I30),

segundo a equação 1 . Por meio dessa equação, pode-se estimar a erosividade baseando-se nas

características pluviométricas.

Ei 30 = Ect .I30 (1)

Houve inicialmente à separação das chuvas individuais erosivas, seguindo o critério de Cabeda

(1976) e Wischmeier & Smith (1978), com modificações sugeridas por Carvalho et al, (1989),

relacionadas a seguir: (a) foram selecionadas as chuvas que apresentaram uma lâmina igual ou

maior que 10,0mm, e (b) foram também selecionadas as chuvas que apresentaram uma altura menor

que 10,0mm, caso sua lâmina em 15min fosse igual ou maior que 6,0mm.

A equação utilizada para o cálculo da energia cinética e convertida para o Sistema

Internacional de Unidades (Foster et al., 1981) foi a proposta por Wischmeier & Smith (1978):

Ec = 0, 119 + 0, 0873 Log (I) (2)

em que: Ec: energia cinética da chuva, em MJ ha-1 mm-1, I: intensidade de chuva em cada segmento

com intensidade constante, em mm h-1. Essa equação é utilizada quando a Intensidade da chuva

tiver valores menores ou iguais a 76 mm/h, para intensidades de chuva superiores a 76 mm h-1 a

energia cinética passa a ter o valor máximo de 0, 2832 MJ ha-1.

A intensidade máxima em trinta minutos foi obtida conforme a expressão proposta por

Carvalho (1987):

I30=Li/0,5 (3)

onde o I30 é a intensidade máxima da chuva em 30min, (mm h-1) e Li a lâmina máxima precipitada

durante um intervalo de tempo de 30 minutos consecutivos, no decorrer da chuva. Quando a

duração total da chuva for menor ou igual a 30 minutos, I30

foi considerado igual ao dobro da

lâmina total precipitada (Wischmeier & Smith, 1978).

2.3- Descrições das Parcelas

O processo de amostragem, medição dos volumes e quantificação do solo e água de enxurrada,

foi executado conforme metodologia proposta por Cogo (1978). As perdas de solos foram obtidas

em quatro parcelas experimentais instaladas em uma encosta na Bacia experimental (Figura I). As

parcelas experimentais são delimitadas por alvenaria, com dimensões de 4,5m de largura e 11m de

Palma forrageira em nível

comprimento, e em suas extremidades inferiores foram instalados sistemas coletores de enxurradas,

constituídos de uma calha conectada por uma tubulação de PVC a um tanque de capacidade de 500

litros. A cada evento chuvoso um volume de escoamento superficial era captado pelo conjunto de

tanques dispostos na seção inferior das parcelas, e o volume era captado e quantificado.

3-RESUTADOS E DISCUSSÕES

A Figura II apresenta a distribuição temporal das chuvas durante o período de observações,

comparando-o com os valores das médias mensais obtidas através dos dados dos últimos 10 anos.

Observa-se que os volumes de chuva nos meses Abril e Maio atingiu valores significativamente

superiores em relação à média, enquanto os meses de Março e Junho ocorreram precipitações

acentuadamente inferiores aos valores médios para esses meses. Neste período analisado, Maio e

Março foram os meses de maior e menor precipitação, respectivamente, com valores em torno de

286,6mm e 23mm.

Feijão morro abaixo

Solo descoberto

Cobertura natural

Figura I- Detalhe das parcelas experimentais.

0

50

100

150

200

250

300

350

Fev Mar Abr Mai Jun Jul

(mm) Média

2009

Visando avaliar a eficiência das técnicas conservacionistas, os trabalhos têm demonstrado que

as características das chuvas que apresentam as correlações mais elevadas com as perdas de solo

são a intensidade e a energia cinética. A erosividade, definida como o potencial da chuva em causar

erosão no solo, é função exclusivamente das características físicas da própria chuva, entre as quais

da sua quantidade, intensidade e energia cinética.

De acordo com os dados do período em estudo (Tabela I) observa-se que os meses de maior

índice de erosividade foram Fevereiro, Abril e Maio, logo apresentando maior risco de erosão.

Contudo as práticas conservacionistas também devem ser adotadas nos demais meses, pois esta

região é caracterizada pela ocorrência de chuvas intensas e de pequena duração na região.

MÊS PRECIPITAÇÃO

(mm/h) % Ei 30 Mim %

Fevereiro 28,4 8,44 1127,89 11, 109

Março 7 2,08 300,17 2, 9567

Abril 107,2 31,8 6873,09 67,70

Maio 156,8 46,6 1670,29 16,45

Junho 11,8 3,51 24,62 0, 242

Julho 25,2 7,49 156,22 1, 538

Total 336,4 100 10152,31 100

Os meses onde a erosividade ficou mais concentrada foram Fevereiro, Abril e Maio,

apresentando o Ei30 com valor de 9671.290779 MJ mm/ha.h-1 o que representa 95.298% da

erosividade que ocorreu no período de Fevereiro a Julho de 2009. Dentre esses meses o que mais se

destacou foi Abril com o Ei30 com o valor de 6873.09 MJ. mm/ha.h-1, representando 67,72%.

Tabela 1- Distribuição Mensal da Precipitação Pluvial e índice de erosividade (Ei30) para a Bacia Experimental do Riacho Mimoso, ano de 2009.

Figura II – Distribuição temporal das precipitações na área experimental durante o período de estudo (2009).

A erosividade dos meses em estudo, referente ao ano de 2009, atingiu o valor de 10152.313MJ

mm/ha.h-1, como apresentado na Figura 3, e na Tabela I. Este resultado apresentou valores

significativamente acima da média quando comparados com os autores Margolis et al. (1985), em

Caruaru-PE (2.060 MJ.mm/ha.h-1); Lopes & Brito(1993), na região do médio São Francisco no Pólo

de Petrolina-PE –Juazeiro-BA (3.772.MJ.mm/ha.h-1).Os valores encontrados pelos autores

supracitados foram analisados em séries anuais.

Embora os dados obtidos neste trabalho sejam referentes a um período do ano de 2009, foi

evidenciado um potencial erosivo elevado quando comparados pelos autores citados acima.

Observa-se na Figura III, que a erosividade apresentou uma correlação negativa em relação à

precipitação, diferindo dos resultados obtidos em Pesqueira – PE por Santos et al., (2006). Contudo,

vale ressaltar que o índice de erosividade superou a precipitação no mês de Abril, o que demonstra

o poder erosivo dessa chuva.

Figura III—Distribuição percentual das precipitações e erosividade dos meses de Fevereiro a Julho de 2009.

10% 1%

26%

41%

6%

16%

FEV MAR ABRIL MAIO JUNHO JULHO

0

10

20

30

40

50

60

70

80

FEV MAR ABRIL MAIO JUNHO JULHO

Percentual (%)

precipitação Ei30

4- CONCLUSÕES

A erosividade dos meses em estudo, referente ao ano de 2009, atingiu o valor de 10152.313

MJ. mm/ha.h-1, onde a erosividade ficou mais concentrada nos meses de Fevereiro, Abril e Maio

com valor de 9671.2907 MJ mm/ha.h-1, o que representa 95,298%. Foi observado que no mês de

Abril apresentou o maior potencial erosivo com o valor de 6873.096 MJ mm/ha h-1, representando

67,72% com relação aos meses estudado.

Nesse estudo realizado durante os meses de Fevereiro a Julho de 2009, observa-se que a Bacia

Experimental do Riacho Mimoso apresenta um alto risco de erosão hídrica.

5-REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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