estimativa da erosividade das chuvas para os …...o presente trabalho tem como finalidade...

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1 Engº Agrônomo, Mestrando em Agroecossistemas da Universidade Federal de Sergipe. Núcleo de Pós-graduação e Estudos em Recursos Naturais, Departamento de Engenharia Agronômica, Av. Marechal Rondon, s/n, Jd. Rosa Elze, São Cristóvão, SE, 49.100-000, e-mail: [email protected] 2 Engº Agrônomo, Mestrando em Agroecossistemas da Universidade Federal de Sergipe. Núcleo de Pós-graduação e Estudos em Recursos Naturais, Departamento de Engenharia Agronômica, Av. Marechal Rondon, s/n, Jd. Rosa Elze, São Cristóvão, SE, 49.100.000, E-mail: [email protected], 3 Graduando em Engenharia Florestal, Universidade Federal de Sergipe, Departamento de Engenharia Agronômica, Av. Marechal Rondon, s/n, Jd. Rosa Elze, São Cristóvão, SE, 49.100-000, e-mail: [email protected] 4 Engenheira Civil Pesquisadora Doutora do LabSid (Laboratório de Sistema de suporte a Decisões), Departamento de Engenharia Hidráulica e Sani-tária da Escola Politécnica da USP, Av. Prof. Almeida Prado, 83, Travessa 2, Cidade Universitária, 05508-900; São Paulo, SP, e-mail: [email protected] 5Prof. Dr., Departamento de Engenharia Agronômica, UFS/NEREN, Av. Marechal Rondon, s/n, Jd. Rosa Elze, São Cristóvão, SE, 49100-000, São Cristóvão, SE, email: [email protected].

ESTIMATIVA DA EROSIVIDADE DAS CHUVAS PARA OS MUNICÍ PIOS DE PROPRIÁ, AQUIDABÃ E PACATUBA NO ESTADO DE SERGIP E

Fabrício Lopes Macedo1; Thiago Tavares Santos2; José de Oliveira Melo Neto3; Silvana Susko Marcellini4 & Arisvaldo Vieira Mello Junior5

RESUMO --- No século passado foi iniciado esforços para estimar perdas de solo sob diferentes condições de clima, solo e manejo. Em 1954, surgiu nos Estados Unidos, a partir do aperfeiçoamen-to de diferentes modelos, a Equação Universal de Perdas de Solo (EUPS) que tem o objetivo de predizer a erosão. Na EUPS, destaca-se a erosividade da chuva (R), que representa o potencial da chuva e enxurrada na erosão do solo. Sua determinação define a melhor época para o estabeleci-mento das práticas de manejo e conservação. O objetivo deste trabalho foi estimar a erosividade da chuva com dados de precipitação máxima segundo o método de Wischmeier & Smith (1978), ajus-tada ao Sistema Internacional de Unidades por Foster et al., (1981). A erosividade da chuva calcu-lada para o município de Aquidabã variou de 1282,7 a 4616,9 MJ mm (ha h ano)-1, em Propriá de 1327,5 a 5196,7 MJ mm (ha h ano)-1 e em Pacatuba de 1551,97 a 5058,9 MJ mm (ha h ano)-1, vari-ando de acordo com os períodos de retorno de 5, 10 e 50 anos. Os índices de erosividade da chuva para precipitação máxima são altos e requerem práticas eficientes de manejo do solo, principalmen-te nos períodos onde ocorrem maiores índices de máximas.

ABSTRACT --- In the past century was initiated efforts to estimate losses from soil under different conditions of climate, soil and management. In 1954, the United States emerged from the develop-ment of different models, the Universal Soil Loss Equation (USLE) that aims to predict the erosion. In USLE includes the erosivity of rainfall (R), which represents the potential of rainfall and runoff in soil erosion. His determination sets the best time for the establishment of management practices and conservation. The objective was estimate the erosivity of rainfall with maximum rainfall data using the method of Wischmeier & Smith (1978), adjusted to the International System of Units by Foster et al., (1981). The erosivity of rainfall calculated for the city of Aquidabã ranged from 1282.7 to 4616.9 MJ mm (ha h year)-1, in Propia 1327.5 to 5196.7 MJ mm (ha h year)-1 and Paca-tuba 1551.97 to 5058.9 MJ mm (ha h year)-1, varying according to the return periods of 5, 10 and 50 years. The indices of rainfall erosivity for the maximum precipitation is high and requires efficient management practices, especially in periods where higher rates are maximum.

Palavras-chave: Equação Universal de Perdas de Solo, Erosividade da chuva, Precipitação máxima

________________________________________________________________________________________________ XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

INTRODUÇÃO

A degradação do solo pode ocorrer naturalmente ou devido às atividades antropogênicas

(LAL, 1998). O processo de modificação da superfície das bacias hidrográficas por atividades an-

tropogênicas remonta à pré-história, através do uso do fogo como ferramenta de manejo local pela

população original da maioria dos continentes (CORRELL, 1997). Essas queimadas não apenas

expuseram o solo à erosão mecânica, mas também liberaram sais prontamente solúveis contendo

nutrientes, dessa maneira contribuindo para a degradação da fertilidade do solo (DIEMBLEBY,

1974, In: MOMOLI, 2006).

Na primeira metade do século passado foram iniciados esforços para estimar as perdas de

solo sob diferentes condições de clima, solo e manejos, visando a um planejamento conservacionis-

ta. Em 1954, surgiu nos Estados Unidos, a partir do aperfeiçoamento de diferentes modelos, a E-

quação Universal de Perdas de Solo (EUPS), também conhecida como equação de Wischmeier &

Smith (1978).

A equação universal de perda de solo (EUPS) tem o objetivo de predizer a erosão, em t ha-1

ano, que poderá ocorrer em determinada área agricultada, de forma que sua magnitude fique perfei-

tamente estabelecida dentro de limites toleráveis. Ela relaciona de forma diretamente proporcional

todos os fatores que influenciam a erosão acelerada do solo, que são: erosividade da chuva (R), ero-

dibilidade do solo (K), comprimento e grau de declive (L e S), uso e manejo da cobertura do solo

com determinada cultura (C) e práticas conservacionistas (P). Desta forma, sua utilização é de fun-

damental importância para o estabelecimento do correto uso e manejo do solo e, conseqüentemente,

para relacionar as práticas conservacionistas de maior eficiência (WISCHMEIER & SMITH, 1978;

CARVALHO, 1987).

Dentre esses fatores, destaca-se a erosividade da chuva (fator R da EUPS), que representa o

potencial da chuva e enxurrada na produção da erosão do solo. Sua determinação define a melhor

época para o estabelecimento das práticas de manejo e conservação do solo (VAL et al., 1986). A

erosividade é definida como o potencial da chuva em causar erosão no solo, é função exclusivamen-

te das características físicas da própria chuva, entre as quais a sua quantidade, intensidade, diâmetro

de gotas, velocidade terminal e energia cinética.

O potencial da chuva em causar erosão pode ser avaliado por meio de índices de erosividade

que se baseiam nas características físicas das chuvas de cada região (CARVALHO et al., 2005). A

determinação dos valores de erosividade, ao longo do ano, também permite identificar os meses nos

quais os riscos de perdas de solo são mais elevados, razão por que exerce relevante papel no plane-


jamento de práticas conservacionistas fundamentadas na máxima cobertura do solo nas épocas críti-

cas de maior capacidade erosiva das chuvas (BERTONI & LOMBARDI NETO, 1990).

Segundo Wischmeier & Smith (1958), para regiões de clima temperado a melhor variável

para avaliar a erosão é o produto da energia cinética (E) e sua intensidade máxima em 30 min (I30),

expressa como índice EI30, o esse índice representa o produto da energia cinética total da chuva (MJ

ha-1) pela intensidade máxima (mm h-1) com base em período contínuo de 30 min de chuva (MO-

RAIS et al. 1988). Esse índice vem sendo usado praticamente em todo o Brasil como parâmetro

para avaliar a erodibilidade dos solos e a determinação das linhas isoerosivas (CARVALHO et al.,

2005). Para determinação do fator “R” da EUPS, períodos de chuvas de 20 a 30 anos devem ser

analisados, sendo que a erosividade é determinada pelo índice EI30

de cada chuva (CASSOL et al.,

2007).

A soma dos valores mensais de EI30 é o fator “R” da Equação Universal de Perdas de Solo -

EUPS, expresso em unidades de MJ mm ha-1 h-1. Com a EUPS pode-se estimar a perda média anual

de solo, sendo a chuva o agente ativo no processo de erosão hídrica, pois provoca a desagregação

das partículas do solo (CARVALHO et al., 2005).

O presente trabalho tem como finalidade determinar os valores da erosividade das chuvas em

três localidades distintas no Estado de Sergipe, apontando as áreas mais susceptíveis à erosão.

MATERIAL DE MÉTODOS

O presente trabalho foi desenvolvido através da observação de dados pluviométricos de es-

tações localizadas nos municípios de Aquidabã, Propriá e Pacatuba, todas no estado de Sergipe. As

Estações pluviométricas utilizadas foram a 01037003 em Aquidabã gerida pela DNOCS, a

01036026 em Propriá gerida pela ANA e a estação 01036021 gerida pelo DNOCS. Foram utilizadas

séries históricas de 40 anos para todas as cidades estudadas (Figura 1). Os municípios de Aquidabã

e Propriá estão situados na sub-bacia hidrográfica do Riacho Jacaré, contribuinte do Baixo Rio São

Francisco em sua margem direita (Figura 2). O município de Pacatuba está situado na sub-bacia

hidrográfica do Rio Betume, contribuinte do Baixo Rio São Francisco em sua margem direita (Figu-

ra 3).


. Figura 1. Localização das cidades e estações estudadas.


Figura 2. Representação dos municípios de Aquidabã e Própria na bacia do Riacho Jacaré.


Figura 3. Representação do município de Pacatuba na bacia do Rio Betume.

Para a elaboração deste trabalho foram utilizados dados individuais referentes a precipita-

ções máximas anuais. Esses valores foram selecionados e aplicados no software ABC – Bahia, onde

a descrição detalhada do programa encontra-se em Oliveira et al. (2006).

Os dados foram calculados no ABC – Bahia para os períodos de retorno de 5, 10 e 50 anos e

cada período de retorno para uma distribuição de chuva de 6, 12 e 24 horas. Estes dados foram utili-

zados para auxiliar na estimativa da erosividade da chuva.

A erosividade da chuva (fator R da EUPS – Equação Universal de Perdas de Solo) determi-

na a sua capacidade em provocar erosão, cujo valor é obtido pelo produto entre a energia cinética

total da chuva (E) e a sua intensidade máxima em 30 min (I30) (WISCHMEIER & SMITH, 1978).


A energia cinética total da chuva e a sua intensidade máxima em trinta minutos, I30, foram

obtidas segundo o método de Wischmeier & Smith (1978), ajustada ao Sistema Internacional de

Unidades por Foster et al. (1981), dada por:

(1)

em que: E = energia cinética da chuva no segmento (MJ (ha mm)-1); I = intensidade da chuva (mm h-1); e, Log = logaritmo decimal.

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

valho (1987):

(2)

em que I30 é a intensidade máxima da chuva em 30 min, (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 foi menor que 30 minutos, I30 foi considerado igual ao do-

bro da lâmina total precipitada (Wischmeier & Smith, 1978).

Para I > 76 mm h-1 utilizou-se o valor de 0,283 MJ (ha mm)-1 para E (Foster et al., 1981).

Seguindo o método de Wischmeier & Smith (1978), o índice de erosividade EI30 (MJ (ha

mm h)-1) de cada chuva individual erosiva foi calculado pela multiplicação da energia cinética pela

sua intensidade máxima em 30 minutos (mm h-1).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

As precipitações máximas diárias foram determinadas com o auxílio do software ABC - Ba-

hia com base em dados diários para os períodos de retorno de 5, 10 e 50 anos e durações de 6, 12 e

24 horas. A erosividade da chuva foi determinada para as diferentes localidades estudadas.

Em Aquidabã a erosividade da chuva variou de 1282,7 a 4616,9 MJ mm (ha h ano)-1 consi-

derando que o menor valor de erosividade foi atingido utilizando a estimativa de um período de

retorno de 5 anos com duração de 6 horas e o máximo valor com o período de retorno de 50 anos e

duração de 24 horas (Tabela 1). A Figura 4 demonstra o comportamento crescente da erosividade da

chuva quando se compara os períodos de retorno de 5, 10 e 50 anos em relação às horas de ocorrên-

cia diárias de 6, 12 e 24 horas.


Tabela 1. Erosividade [MJ mm (ha h ano)-1] calculada para Aquidabã.

Tempo de retorno (anos) Duração da chuva (h) 6 12 24 5 1282,721 1488,092 1643,722 10 1900,026 2206,720 2404,311 50 3718,564 4328,245 4616,941

Figura 4. Distribuição da erosividade em relação às horas diárias com períodos de retorno de 5,10 e 50 anos

em Aquidabã.

A distribuição das precipitações máximas no posto estudado em Aquidabã demonstrou uma

tendência à ocorrência de chuvas máximas nos meses de fevereiro a julho e em novembro. Dentre

os postos estudados Aquidabã foi o que apresentou juntamente com Propriá uma freqüência signifi-

cativa de chuvas máximas em novembro. Porém o mês onde houve maior concentração de máxima

foi maio (Figura 5).

Figura 5. Precipitações máximas observadas em suas respectivas ocorrências em % em Aquidabã.


Para o posto estudado no município de Propriá os valores de erosividade da chuva variaram

de 1327,5 a 5196,7 MJ mm (ha h ano)-1 considerando que o menor valor de erosividade foi atingido

utilizando a estimativa de um período de retorno de 5 anos com duração de 6 horas e o máximo

valor com o período de retorno de 50 anos e duração de 24 horas (Tabela 2). A Figura 6 demonstra

o comportamento crescente da erosividade da chuva quando se compara os períodos de retorno de

5, 10 e 50 anos em relação ás horas de ocorrência diárias de 6, 12 e 24 horas.

Tabela 2. Erosividade [MJ mm (ha h ano)-1] calculada para Propriá.



em Própria.

Em Propriá diferentemente das outras duas localidades foi observado precipitações máximas

em todos os meses do ano durante a série histórica observada. Mas as maiores freqüências ocorre-

ram nos meses de fevereiro a junho e de outubro a dezembro. Maio e junho foram os meses que

apresentaram a maior freqüência de máximas dentre os demais meses no posto observado, assim


como também houve máximas significativas no mês de novembro. Estes fatores remontam a impor-

tância deste estudo nas práticas de uso, ocupação e manejo do solo (Figura 7).

Figura 7. Precipitações máximas observadas em suas respectivas ocorrências em % em Propriá.

Os valores referentes à erosividade da chuva para o município de Pacatuba variaram de

1551,97 a 5058,9 MJ mm (ha h ano)-1 considerando que o menor valor de erosividade foi atingido

utilizando a estimativa de um período de retorno de 5 anos com duração de 6 horas e o máximo

valor com o período de retorno de 50 anos e duração de 24 horas (Tabela 3). A Figura 8 demonstra

o comportamento crescente da erosividade da chuva quando se compara os períodos de retorno de

5, 10 e 50 anos em relação às horas de ocorrência diárias de 6, 12 e 24 horas.

Tabela 3. Erosividade [MJ mm (ha h ano)-1] calculada para Pacatuba.




em Pacatuba.

Segundo dados observados nas séries históricas para o município de Pacatuba a concentra-

ção das precipitações máximas estão inscritas de março a agosto e novembro/dezembro sendo que a

maior concentração está nos meses de abril e maio. Esta informação demonstra a necessidade de

intervenção mais efetiva quanto à cobertura de solo e práticas de manejo e conservação neste perío-

do. Assim pode-se evitar o impacto direto da chuva sobre o solo, assim como o melhor aproveita-

mento da água, minimizando as perdas pelo processo erosivo (Figura 9).

Figura 9. Precipitações máximas observadas em suas respectivas ocorrências em % em Pacatuba.

De maneira geral, levando em consideração os postos estudados, os meses mais sobressalen-

tes em relação às máximas observadas variaram de fevereiro a agosto, assim como mês de novem-


bro. Esses então são os maiores períodos de pressão da precipitação sobre o solo e tem-se que efetu-

ar manejo adequado para proteção deste recurso natural.

Fazendo uma análise comparativa dentro de para período de retorno temos que para 5 anos a

erosividade da chuva em Pacatuba foi maior que nos municípios de Propriá e Aquidabã. Esse valor

pode ser explicado pela diferença nas séries históricas de precipitação que demonstram claramente

os maiores índices de precipitações máximas observadas (Figura 10).

Figura 10. Erosividade comparativa para um período de retorno de 5 anos.

O período de retorno de 10 anos estudado para as três localidades apresentou características

similares ao período de retorno de 5 anos, porém com um maior índice de erosividade, já que para

esse tempo de retorno é esperado que a quantidade de chuva também aumente nas três localidades

(Figura 11).



A análise para o período de retorno de 50 anos apresentou diferença marcante em relação

aos períodos de retorno de 5 e 10 anos. A Figura 12 mostra que para esse período de retorno o mu-

nicípio de Propriá apresentou os maiores índices de erosividade seguido de Pacatuba e por último

de Aquidabã.


CONCLUSÕES

Os resultados mostram que em situação de precipitação máxima nos locais estudados os

índices de erosividade são extremamente elevados e podem a vir comprometer qualquer atividade

agrícola que venha a ser realizada nessas regiões devido à alta perda de solo por erosão. A erosivi-

dade da chuva aumenta com o período de retorno e com a duração da chuva. A maior erosividade

foi de 5058,9 MJ mm (ha h ano)-1 e ocorreu no município de Própria para um período de retorno de

50 anos e duração de 24 horas.

Os resultados deste estudo são importantes para orientar as condições atuais de uso e ocupa-

ção do solo assim como o seu manejo e conservação em suas unidades de planejamento a fim de

prevenir os impactos das gotas diretamente no solo o que pode ocasionar grandes prejuízos ambien-

tais, principalmente no que se refere à quantidade e qualidade dos recursos hídricos. Com base nes-

ses resultados medidas mitigadoras para o controle erosivo podem ser formuladas para as três regi-

ões de estudo.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BERTOL, I. Índice de Erosividade (EI30) para Lages (SC) - 1ª Aproximação. Pesquisa Agropecuá-

ria Brasileira, Brasília, v.28, n.4, p.515–521, 1993.


BERTONI, J; LOMBARDI NETO, F. Conservação do solo. São Paulo: Ícone, 1990. 355p.

BERTONI, J; LOMBARDI NETO, F. Conservação do solo. São Paulo: Ícone, 1999.

CASSOL, E.A.; MARTINS, D.; ELTZ, F.L.F.; LIMA, V.S.; BUENO, A.C. Erosividade e padrões

hidrológicos das chuvas de Ijuí (RS) no período de 1963 a 1993. Revista Brasileira de Agrometeo-

rologia, Piracicaba, v.15, n.3, p. 220-231, 2007.

CARVALHO, M. P. Erosividade da chuva: distribuição e correlação com as perdas de solo de

Mococa (SP), 1987. Dissertação (Mestrado) - Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”,

Universidade de São Paulo, Piracicaba, 1987.

CARVALHO, D.F.; MONTEBELLER, C.A.; FRANCO, E.M.; VALCARCEL, R. BERTOL, I.

Padrões de precipitação e índices de erosividade para as chuvas de Seropédica e Nova Friburgo,

RJ. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.9, n.1, p.7-14, 2005.

CATANEO, A.; CASTRO FILHO, C.; ACQUAROLE, R.M. “Programa para cálculo de índices de

erosividade de chuvas”. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.6, n.1 p.236-239, 1982.

CORRELL, D. L. Buffer zones and water quality protection: general principles. In: HAYCOCK,

N.E.; BURT, T. P; GOULDING, K. W. T; PINAY, G. (Ed.). Buffer zones: their processes and po-

tential in water protection. Harpenden: Quest Environmental, 1997. P. 7-20.

FOSTER, G.R. et al. Conversion of the universal soil loss equation to SI metric units. Journal of

Soil and Water Conservation, Ankeny, v.36, n.6, p.355-359, 1981.

FOURNIER, F. The effect of climatic factors on soil erosion estimates of solids transported in sus-

pension in runoff. Association Hydrologic Int. public, v.38, 1956.

LAL, R. Agronomic consequences of soil erosion. In: PENING DE VRIES, F.W.T.; AGUS, F.;

KERR, J.M (Ed.). Soil erosion at multiple scales: principles and methods for assessing causes and

impacts. London: CAB International, 1998a.p.149-160


LOMBARDI NETO, F; MOLDENHAUER, W. C. Erosividade da chuva: sua distribuição e rela-

ção com perdas de solos em Campinas. SP. Bragantia, Campinas, v.51, n.2, p.189-196, 1992.

LOMMBARDI NETO, F. Rainfall erosivity: ista distribution and relationship with soil loss at

Campinas, Brasil. West Lafayette, Purdue University, 1977. 53p. Tese (Mestrado).

MARQUES, J. J. G. de S. M. Estimativas e comparações dos fatores erosividade das chuvas e ero-

dibilidade de solos com horizonte B textural no Brasil. 1996. f. Dissertação (Mestrado em Ciência

do Solo) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 1996.

MORAIS, L.F.B de; MUTTI, L.S.M.; ELTZ, F.L.F. Índices de erosividade correlacionados com perdas de solo no Rio Grande do Sul. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Campinas, v. 12, n.3, p. 281-284, 1988.

MOMOLI, R. S, Caracterização e distribuição espacial dos sedimentos depositados numa zona

ripária reflorestada. Piracicaba, ESALQ, 2006 (Dissertação de Mestrado).

OLIVEIRA, C. P. M.; MELLO JÚNIOR, A.V.; MARCELLINI, S.S.; PORTO, R.L.L. Sistema de

Apoio para Determinação de Vazões de Projeto em Bacias Complexas com Base em Precipitações

Máximas. In: I Simpósio de Recursos Hídricos do Sul-Sudeste, 2006, Curitiba. Recursos hídricos e

a gestão territorial. Porto Alegre : ABRH, 2006.

SILVA, M. L. N. Erosividade da chuva e proposição de modelos para estimar a erodibilidade de

Latossolos brasileiros. 1997. f. Tese (Doutorado em Ciência do Solo) – Universidade Federal de

Lavras, Lavras, 1997.

VAL, L. A. et al. Erosividade das chuvas em Lavras (MG). Ciência e Prática, Lavras, v.10, p.187-

98, 1986.

WISCHMEIER, W.H. & SMITH, D.D. Predicting rainfall erosion losses: A guide to conservation

planning. Washington, USDA-Agricultural Research, 1978. 58p. (Agricultural Handbook, 537).

estimativa da erosividade das chuvas para os …...o presente trabalho tem como finalidade...

Documents