Modelagem dinâmica de perdas de solo : o caso do alto curso da bacia hidrográfica do Rio Descoberto-DF/GO

Abstract

Este trabalho propõe-se a contribuir com uma estimativa multitemporal de perdas de solo por erosão laminar que represente de forma mais real o caminho seguido pelo fluxo d’água e de sedimentos e sua acumulação, empregando modelagem dinâmica. Além disso, os resultados desta pesquisa têm o intuito de colaborar com o planejamento ordenado de uma área em expansão para prognósticos de curto e médio prazos, por meio da simulação de cenários. Neste sentido, optou-se pela base de dados correspondente ao Alto Curso da Bacia Hidrográfica do Rio Descoberto para aplicação dos métodos propostos. No Alto Curso da Bacia do Rio Descoberto, área limítrofe entre o Distrito Federal e o Estado de Goiás, assim como na maioria das bacias hidrográficas brasileiras em situação de uso e ocupação inadequados, em especial das áreas rurais de uso múltiplo e das áreas urbanas em expansão desordenada, observa-se impactos ambientais relacionados à erosão hídrica e ao transporte de sedimentos. Esse cenário tem provocado assoreamento e acentuada perda da qualidade e da quantidade de água disponível no reservatório do Rio Descoberto, o qual é responsável pelo abastecimento de 2/3 do total de água produzida pela Companhia de Saneamento Ambiental do Distrito Federal (Caesb). A primeira etapa deste trabalho foi dedicada à proposta de um fator topográfico alternativo (fator LS modificado) para a Equação Universal de Perdas de Solo (EUPS) baseado na teoria da direção e da acumulação de fluxo em uma bacia hidrográfica, a fim de descrever processos de erosão associados ao fluxo laminar sobre declives. O fator LS modificado permitiu estimar com maior representatividade este parâmetro na EUPS e identificar as áreas mais susceptíveis à erosão, adotando o método Dx(infinitas direções de fluxo possíveis) na determinação de direção de fluxo d’água e de sedimentos na bacia. Na segunda etapa da pesquisa dedicou-se à modelagem dinâmica de mudanças no uso e ocupação do solo de uma das sub-bacias do Rio Descoberto, a sub-bacia do Ribeirão Rodeador. O modelo dinâmico baseou-se nas tendências históricas de transição do uso e ocupação da sub-bacia, bem como nas variáveis estáticas disponíveis que poderiam servir de pesos de evidência para justificar o fenômeno analisado. As tendências foram avaliadas a partir de 1984 e em seguida passou-se à simulação de cenários tendenciais pessimistas e otimistas para os anos de 2003, 2008, 2013 e 2017. Os resultados da modelagem foram calibrados e validados não apenas pela simples percepção humana, mas também por medidas quantitativas do grau de similaridade entre a realidade observada e as simulações. Por fim, para geração de prognósticos de perdas de solo na sub-bacia do Rodeador aplicou-se aos mapas resultantes desta fase a EUPS com o fator LS modificado proposto na primeira etapa. Os estudos aqui realizados e seus resultados demonstram que a modelagem dinâmica constitui uma potencial ferramenta para antecipar prováveis tendências passíveis de ocorrer numa bacia hidrográfica. Dessa forma, os resultados podem constituir um instrumento relevante para planejamento estratégico e para tomadores de decisão em nível governamental e não-governamental. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT

This study contributes with a multi-temporal estimation of soil losses by sheet erosion which represents the most probable path of water flow, sediments and its accumulation, using dynamic modeling. Besides that, the results of this study are a contribution to regional planning for medium and long term prognosis, in an area of population growth, simulating different scenarios. In this frame we chose the database from the upper course of the Rio Descoberto basin to apply the proposed methods. At the upper section of the Rio Descoberto basin, bordering the Federal District and the State of Goiás, as well as at most Brazilian river basins with inappropriate land use and occupation, referring specially to those rural sections with multiple use and chaotic urban expansion areas, one observes environmental impacts related to water erosion and sediment transport. Such conditions caused both silting and an accentuated quality and quantity loss of water availability in the Rio Descoberto reservoir, which is responsible for the supply of 2/3 of water for the Federal District produced by CAESB, the Environmental Sanitation Company of the Federal District. The first phase of this study was the proposition of an alternative topographic factor (the modified Length of Slope – LS – factor) for the Universal Soil Loss Equation (USLE), based on the theory of flow direction and accumulation in a river basin, in order to describe erosion processes associated to the sheet flow over slopes. The modified LS factor allowed a more precise estimation of this parameter at USLE as well as the identification of those sections most susceptible to erosion, using method Dx (infinite possible flow directions), to determine the direction of the water flow and sediments within the basin. The second phase of the work consisted of modeling the dynamics of changes from land use/occupation at one of the sub-basins from Rio Descoberto, the Ribeirão Rodeador. The dynamic model was based on the historical tendencies of land use/occupation within this sub-basin, as well as on the static variables available, that could be considered as evidence weights to justify the phenomenon analyzed. These tendencies were evaluated from 1984 on, followed by the simulation of pessimistic and optimistic tendency scenarios for the years 2003, 2008, 2013 and 2017. The results of modeling were calibrated and validated not only by simple human perception, but also by quantitative measurements of the similarity degree between the reality observed and the simulations. Finally, in order to generate a prognosis of soil losses within the Rodeador sub-basin, we applied the modified LS factor at USLE to the maps obtained during this phase. These studies and the results obtained show that the dynamic modeling is a potential tool to anticipate probable tendencies to occur in a river basin. Therefore the results could be a relevant instrument for strategic planning and for stakeholders at governmental and non-governmental level.