Ruissellement et érosion sur des bassins versants de grandes cultures du plateau basaltique du sud du Brésil (Rio Grande do Sul)

Au nord-ouest du Rio Grande do Sul, l'érosion, consécutive à un défrichement intense et à une mécanisation agricole particulièrement importante depuis le développement de la production du soja, se manifeste par la couleur rouge foncée sans équivoque des cours d'eau et par l'apparition de ravines très importantes, de section plurimétrique, formant de véritables saignées dans le paysage. Les objectifs de cette étude, menée dans le cadre du projet POTIRIBU (ORSTOM, IPH, CNPq), sont de préciser le fonctionnement hydro-sédimentologique d'un bassin versant représentatif et de comparer différents types de préparation du sol du point de vue de leurs effets sur le ruissellement et l'érosion. L'étude a été menée principalement à deux échelles, celle de microparcelles et celle des bassins versants emboîtés d'Anfiteatro et du Donato. Les données ont été acquises de décembre 1989 à décembre 1994... Les résultats obtenus sont utilisés pour évaluer l'infiltrabilité du sol et en ébaucher une typologie en fonction de la préparation du sol, de la durée écoulée depuis le semis, de l'état hydrique initial et des états de surface du sol. Cette typologie, qui doit pouvoir être complétée et précisée, est conçue pour permettre l'extrapolation de l'infiltrabilité, variable d'entrée importante des modèles d'érosion (qui ne tiennent souvent pas compte de l'influence des interactions cultures/climat/sol). A l'échelle du bassin, trois aspects sont abordés : des bilans hydro-sédimentologiques classiques pour lesquels on ne dispose malheureusement que de peu de données de qualité, une évaluation de la contribution de la principale ravine aux pertes en sol et le test de deux modèles, l'un empirique "MUSLE", l'autre à bases physiques, "ANSWERS", disponible sur le SIG GRASS. Les résultats concernant l'évolution de la ravine entre juillet 1991 et novembre 1993 témoignent de l'importance de ce type d'érosion... (D'après résumé d'auteur

Caracterização dos processos hidrossedimentológicos em bacias rurais e urbanas

Os sedimentos e os problemas deles advindos representam, atualmente, um grande desafio para a gestão dos recursos hídricos. Recentemente, eles têm sido reconhecidos e estudados enquanto vetores para a transferência de nutrientes e poluentes, dos ecossistemas terrestres aos aquáticos. Isso demonstra a necessidade de estudos para a caracterização e quantificação do fluxo e qualidade dos sedimentos, particularmente no referente aos contaminantes e poluentes a eles associados. Este artigo busca conceituar e caracterizar os processos hidrossedimentológicos que ocorrem em bacias hidrográficas; descrevendo os elementos que interferem na erosão, transporte e deposição de sedimento, bem como, as principais fontes de produção de sedimentos em bacias rurais e urbanas. Entre as fontes em bacias rurais encontram-se: as áreas agrícolas e de pastagem, as estradas, as erosões no canal e os resíduos vegetais e da pecuária. E, em bacias urbanas: ruas, construção civil, limpeza de terrenos, desgaste dos veículos, combustão de combustíveis, resíduos de atividades industriais, entre outras atividades antrópicas que exponham o solo à erosão. De maneira geral, as pesquisas encontradas no portal de Periódicos da Capes, relacionadas às principais fontes de sedimentos, têm sido dirigidas, nos últimos cinco anos, a estudos de bacias em áreas rurais; sendo pouco explorada a questão das fontes de sedimentos em áreas urbanas, possivelmente, em razão da dificuldade técnica e metodológica em se realizar estudos a esse respeito. A despeito disso, a solução de problemas relativos aos sedimentos deve privilegiar seu enfrentamento na fonte geradora, observando o contexto da bacia; mas sem descuidar do conjunto global no qual ela está inserida.Sediments and problems arising from them represent a major challenge for management of water resources. Recently, they have been recognized and studied as vectors for the transfer of nutrients and pollutants from terrestrial environment to aquatic. It is necessary studies about flow and sediment quality, particularly in relation to contaminants and pollutants associated with these sediments. This article aimed to conceptualize and characterize hydrological and sedimentological processes in watersheds; describing the elements that affect the erosion, transport and deposition of sediment, as well as the main sources of sediment production in rural and urban watersheds. Among the sediment sources in rural watersheds are: agricultural areas and grassland, roads, channel erosion, and residues of vegetables and livestock. In urban watersheds, the sediment sources are: streets, construction, land clearing, vehicle wear, fuel combustion, industrial waste activities, and also other human activities that expose the soil to erosion. In general, the studies found in the portal of CAPES Periodic, in the past five years, are related to major sediment sources in rural watersheds, have been little explored the issue of sediment sources in urban areas, possibly because of the technical and methodological difficulties in conducting these studies. Nevertheless, the solution of problems relating to sediments should privilege its confrontation at the source, observing the watershed context, but without neglecting the overall set in which it is embedded

Estimation of the suspended sediment concentration with optical sensors : review

Nas últimas décadas, a utilização de sensores ópticos como forma indireta de determinação da concentração de sedimentos suspensos (CSS) tem ganhado des- taque nos programas de monitoramento do transporte de sedimentos suspensos em rios. No entanto, a transformação da resposta do sensor em valores de CSS não é simples e a incerteza associada ao método ainda é elevada. A construção de uma relação precisa entre essas variáveis está fortemente ligada à adequada calibração, sendo a resposta do sensor influenciada: a) por características da partícula de sedimento transportada; b) pelas características ópticas e geométricas do instrumento; c) pela presença de determinados componentes na coluna de água; e d) por algumas propriedades do escoamento. Compreender a influência de tais fatores é fundamental no processo de calibração de sensores ópticos e resume o objetivo do presente artigo: apresentar os fatores que influenciam a estimativa dos valores de CSS a partir da utilização de sensores ópticos. São também apresentados os resultados de estudos onde foi analisada a influência desses fatores, determinando-se os parâmetros de maior interferência, que precisam ser considerados no momento da calibração dos sensores ópticos. Discutem-se ainda resul- tados de estudos realizados no Brasil utilizando essa tecnologia, bem como os principais problemas e perspectivas futuras da implantação desses instrumentos; além de um comparativo dos períodos de dados utilizados para construção de equações de calibração, no Brasil e em outros locais. A caracterização dos fatores mais significativos permitirá a efetiva calibração do sensor e a representatividade das informações coletadas.In recent decades, the use of optical sensors as an indirect way of determining the concentration of suspended sediment (SSC) has gained prominence in the monitoring programs of suspended sediment transport in rivers. However, the transformation of values recorded by sensor into CSS values is not simple and the uncertainty associated with this method is still quite high. The construction of a precise relationship between these variables is strongly linked to an appropriate calibration, and the response of the sensors is influenced by: a) characteristics of the transported sediment particle; b) geometric and optical cha- racteristics of the instrument; c) the presence of certain components in the water column; d) some flow properties. Understanding the influence of such factors is critical in the calibration process of optical sensors and summarizes the purpose of the present article: to present the factors influencing the estimation of CSS values based on the use of optical sensors. Also represented were the results of studies where the influence of these factors was analyzed and the parameters of greater interference, which need to be considered at the time of calibration of optical sensors. We discuss further results of studies conducted in Brazil using this technology, as well as key problems and future prospects of the implementation of these instruments; also as a comparison of the data periods used for the construction of calibration equations, in Brazil and elsewhere. The characterization of the most significant factors allows effective sensor calibration and the representativeness of the data collected

Simulation of the effect of irrigation on soybean yield in potiribu river watershed, rio grande do sul

A soja cultivada em condições de sequeiro é a principal cultura do estado do Rio Grande do Sul e o estresse hídrico é o fator isolado que mais influencia a variação interanual do seu rendimento. Especificamente, a precipitação do período de dezembro a março explica cerca de 80% desta variação. A bacia do rio Potiribu, situada na região noroeste do estado do Rio Grande do Sul, apresenta características predominantemente agrícolas e tem no cultivo da soja sua atividade econômica mais importante. O objetivo deste trabalho foi estimar o efeito da irrigação sobre o rendimento da soja na bacia do rio Potiribu, o que se justifica por sua importância para a economia do estado e mais especificamente para a região escolhida para o seu desenvolvimento. O modelo AquaCrop Versão 4.0 foi ajustado para simular o crescimento da soja em condições de sequeiro para um histórico de dez safras no período 2003/2004 – 2012/2013. Esse ajuste teve como variável de referência registros de produtividades de soja na região. Definidos os parâmetros do modelo, as simulações foram repetidas com aplicação de irrigação. Os resultados mostraram um incremento médio no rendimento de 1,67 t ha-1 comparado à média histórica para o período de estudo.Soybean cultivated under rainfed conditions is the main crop of Rio Grande do Sul state and water stress is the single factor that most influences the interannual variation of its yield. Specifically, the precipitation of the period from December to March accounts for about 80% of this variation. The Potiribu river basin, located in the northwest region of the state of Rio Grande do Sul, presents predominantly agricultural characteristics and soybean cultivation is its most important economic activity. The objective of this study was to estimate the effect of irrigation on soybean yield in Potiribu river basin, which is justified by its importance for the state economy and more specifically for the region chosen for its development. The AquaCrop Version 4.0 model was adjusted to simulate soybean growth under rainfed conditions for a set of ten harvests cycles in the period 2003/2004 – 2012/2013. This adjustment had as reference variable records of soybean productivities in the region. Once the model parameters were defined, the simulations were repeated under irrigation application. The results showed an average yield increase of 1.67 t ha-1 compared to the historical average for the analyzed period

Uncertainties associated to climate scenarios obtained by Eta CPTEC/HadCM3 model : comparative evaluation between simulated and observed data of precipitation, evapotranspiration and river flow in Ijuí River Basin, Brazil

Este estudo tem como objetivo avaliar as condições climáticas obtidas pelo modelo Eta CPTEC/HadCM3, conduzido por quatro membros do modelo global HadCM3 (CNTRL, LOW, MID e HIGH), na bacia do rio Ijuí, RS. O período de controle utilizado foi de 1961 a 1975, visando a avaliação dos cenários climáticos e de vazão entre 1976 e 1990. O trabalho foi estruturado em cinco etapas: interpolação espacial dos dados climáticos; correção das séries climáticas simuladas; cálculo da evapotranspiração de referência; simulação hidrológica da vazão mensal; comparação entre as condições simuladas e as observadas de precipitação, evapotranspiração e vazão. Embora os métodos de correção utilizados para eliminar as tendências das séries climáticas simuladas tenham originado cenários bem distintos, nenhum método apresentou desempenho superior a outro em todos os critérios analisados. Tanto no caso das precipitações, quanto das vazões resultantes do processo de modelagem hidrológica, as diferenças entre os valores simulados com base no modelo Eta e os valores observados atingiram erros algumas vezes superiores a 20%. Portanto, deve-se considerar que estas incertezas serão reproduzidas em cenários futuros, quanto à análise dos efeitos das mudanças climáticas na disponibilidade hídrica.This study aims to evaluate the climate scenarios simulated by the Eta CPTEC/HadCM3 model, conducted by four members of the HadCM3 global climate model (CNTRL, LOW, MID and HIGH), at the Ijuí River Basin, Brazil. The used control period was from 1961 to 1975, looking for the assessment of climate scenarios and river flow during the 1976 and 1990 period. The task was divided into five stages: spatial interpolation of climate data, correction of simulated climatic variables series (bias correction), calculation of reference evapotranspiration, hydrological simulation of monthly river flow, comparison between simulated and observed conditions of precipitation, evapotranspiration and river flow. Although the correction methods used to eliminate the simulated climate series biases have originated very different scenarios, neither methods presented a better performance in all examined criteria. Sometimes, the differences between the simulated values based on the Eta Model and the observed values were higher than 20%, both in both rainfall and river flow resulting from the hydrologic modeling processes. Therefore, one must consider that these uncertainties will propagate to future scenarios, when analyzing the effects of climate change on water availability

Effect of particle size and suspended sediment concentration on turbidity

Neste estudo foram avaliados os efeitos do tamanho da partícula e de variações da concentração de sedimentos suspensos (CSS) sobre as leituras de turbidez de três sensores óptico-nefelométricos, com iguais características ópticas e geométricas, utilizando amostras de sedimentos suspensos coletadas na seção fluviométrica da bacia do Turcato (19,5 km²), localizada na Região Sul do Brasil. Omaterial coletado passou por processos de peneiramento e pipetagem para fracionamento nas granulometrias areia e silte. Para cada diâmetro foram separadas frações com diferentes concentrações de sedimentos, variando entre 0,01 e 5,00 g.L-1 . Os resultados demonstram grande influência da CSS e do tamanho da partícula sobre a turbidez. Para qualquer situação, o aumento da turbidez é inverso ao tamanho da partícula e diretamente relacionado ao aumento da CSS. As variações da turbidez, expressas em função da CSS (sensibilidade do sensor), são maiores para menores diâmetros, atingindo valores quase constantes para partículas de areia. As leituras de turbidez dos três sensores não apresentaram diferença significativa no nível de 5% pelo teste de Mann-Whitney rank sum. Para uma mesma CSS, a leitura de turbidez pode ser diferente, conforme a classe granulométrica analisada. A turbidez registrada pelo sensor para a classe silte equivale a uma turbidez observada para uma CSS dez vezes menor para a classe das areias.This study evaluates the effects of particle size and variations of CSS on turbidity readings of three optical-nephelometric sensors using sediment samples collected in the field. Samples were collected in fluviometric station at Turcato basin (19.5 km²), located in the South region of Brazil. The collected material underwent screening and pipetting processes for fractionation in sand and silt grain size. For each diameter were separated fractions with different sediment concentration ranging between 0.01 and 5.00 g.L-1 . The results demonstrate great influence of CSS and particle size on turbidity readings. The increase in turbidity is opposite to particle size and directly related to CSS. Variations in turbidity, expressed in CSS function (sensor sensitivity), are higher for smaller diameters, reaching almost constant values for sand particles. Turbidity readings of the three sensors showed no significant difference in the level of 5% by the Mann-Whitney rank sum test. For a given CSS, the turbidity reading may be different, depending on the granulometric class analyzed. Turbidity recorded by the sensor to the silt-class is equivalent to a sensor response observed for a CSS ten times lower for the sand class

Estudo comparativo de três mecanismos de redução de evaporação de reservatórios

O uso de tecnologias para redução da evaporação de reservatórios pode ajudar regiões áridas e semiáridas a superar a escassez hídrica. Alguns mecanismos, como filmes monomoleculares e estruturas flutuantes, podem apresentar efeitos negativos nos ambientes aquáticos e na qualidade da água. Este trabalho investigou a eficácia de três mecanismos de redução de evaporação que possuem alto desempenho ambiental: coberturas suspensas, destratificadores e quebra-ventos. A análise foi conduzida com o modelo DYRESM em um reservatório localizado no sudeste do estado de Queensland, Austrália. O modelo foi primeiramente calibrado e validado para o reservatório em estudo. Em seguida, as condições de contorno foram alteradas para refletir os efeitos dos mecanismos de redução de evaporação no comportamento térmico do reservatório. O método mais eficaz foi o uso de coberturas suspensas, que reduziu em 88% a evaporação. O uso de quebra-ventos reduziu em 27% a evaporação, e o uso de destratificadores não teve efeito significativo na redução da evaporação. Para cada um dos mecanismos estudados, uma análise compreensiva dos seus efeitos na temperatura da água e nas taxas de evaporação foi efetuada, inferindo sobre os potenciais resultados do uso destes mecanismos em reservatórios de outras condições climáticas