Potencial erosivo das chuvas e qualidade da água drenada sob diferentes coberturas de solo em simulador portátil
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Universidade Federal do Oeste do Pará
Resumo
Erosion caused by water occurs in three phases: destruction of soil aggregate structure, transport, and deposition of sediments in topographically lower areas of a landscape. The objective of this research was to estimate the erosive potential of rainfall through the use of a portable simulator incorporating different soil vegetation covers, and subsequently to evaluate the responses of thermographic and physical and chemical indicators under ambient climate conditions in Belterra, State of Pará. Rainfall data from 1972 through 2017 were obtained from the database of the National Institute of Meteorology (INMET), and these data were used to estimate the erosive potential of this rainfall on annual and monthly scales. The rainfall coefficient (Rc), erosivity, and Rainfall Anomaly Index (IAC) were evaluated using these data. Furthermore, rainfall data from the months of January and February 2018 were analyzed in order to identify rainfall events that occurred during the field evaluation period using the portable simulator. During the simulations three types of rainfall events were considered (weak, moderate, and intense), testing the effects under three conditions: exposed soil, soil covered with garden of grass, and soil covered with lettuce. During the simulations the volume of water drained into each recipient of the simulator was quantified in order to evaluate the losses of soil solution, and one liter of this water was retained for laboratory physical and chemical analyses. A thermographic camera was used to take near infrared images in the area near and around the simulator including the simulator roof and the three treatments. The thermal patterns were treated with the FLIR Tools computational program. The results showed that the year 1985 had the highest rainfall (3,057.0 mm), and the year with the least rainfall was 1992 (974.2 mm). Annual average erosivity was on the order of 13,000 MJ mm ha-1 h-1 year-1, indicating a high erosive potential in Belterra. During La Niña years in which the rainfall anomalies were positive and exceeded climatological norms, problems due to erosion intensified. Among the physical and chemical parameters verified, calcium (20.8 mg L-1), turbidity (1100 UNT), suspended solids (4.265 mg L-1), and magnesium (37.44 mg L-1) were the ones that showed the largest effects. The portable rainfall simulator increased the awareness of the extensionists, students, professors, and farmers that participated in the trials, and allowed them to be able to witness first-hand and verbalize the importance of this research that used practical examples in order to express complex processes such as erosion due to rainfall. The thermal patterns showed that for the lettuce soil cover the average temperature was 32.3°C, with reduced thermal amplitude of (0.1°C) at the end of the simulation. For the exposed soil and the grass-covered soil the amplitude reached 1.8°C, thus indicating rapid thermal changes after rainfall events. We conclude that in Belterra there is a high erosive potential which represents a threat to soil conservation. The portable simulator promoted increased awareness of soil loss due to erosion of uncovered soil among diverse social actors. The thermal diagnosis in real-time enabled the comparison and identification of different processes that occur at the moment of raindrop impact on the soil surface.
Resumo
A erosão hídrica ocorre em três fases: desagregação, transporte e deposição de sedimentos em áreas mais baixas de um terreno. O objetivo deste trabalho foi estimar o potencial erosivo das chuvas e utilizar o simulador portátil com diferentes coberturas de solo para avaliar indicadores a partir de respostas termográficas e físico-químicos da água sob condições climáticas em Belterra, no estado do Pará. Os dados pluviais foram obtidos na base disponível pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), correspondente ao período de 1972 a 2017 e utilizados para estimar a erosividade das chuvas, tanto em escala anual, quanto mensal, onde se avaliou o coeficiente de chuva (Rc), a erosividade e o Índice de Anomalia de chuva (IAC). Também, foram analisados dados correspondentes aos meses de janeiro e fevereiro de 2018 para identificar os eventos pluviais ocorridos no período de avaliação a campo com o simulador portátil. Durante as simulações, consideram-se três tipos de eventos de chuva (fraca, moderada e intensa), testando-se os efeitos em três condições: solo exposto, cobertura com gramínea e cobertura com alface. Durante as simulações foram contabilizados o volume de água drenada em cada recipiente do simulador para avaliar as perdas de solução de solo durante as simulações. Contabilizou-se o volume drenado e conservou-se um litro de cada amostra para avaliar em laboratório as características físico-químicas da água. Em câmera termográfica foram registradas imagens no infravermelho próximo no simulador e, em seu entorno. Os padrões térmicos foram tratados em programa computacional (FLIR Tools), coletando-se amostras de diferentes alvos (telhado, área gramada, solo exposto, solo gramínea e com alface). Os resultados evidenciaram que o ano mais pluvioso foi 1985 (3.057,0 mm), e o menos chuvoso foi 1992 (974,2 mm). A erosividade média anual é da ordem de 13.000 MJ mm ha-1 h-1 ano-1, indicando alto potencial erosivo em Belterra. Em anos de La Niña em que as anomalias são positivas e as chuvas superam as normais climatológicas os problemas se intensificam devido a erosividade das chuvas. Entre os parâmetros físico-químicos da água analisados após as simulações, verificou-se que os valores mais expressivos foram a presença de cálcio (20,8 mg L-1), turbidez (1100 UNT), sólidos suspensos (4,265 mg L-1) e magnésio (37,44 mg L-1). O simulador de chuva portátil auxiliou na sensibilização de extensionistas, estudantes, professores e produtores rurais que verbalizaram a importância da pesquisa utilizar exemplos práticos para explicar processos complexos como a erosividade das chuvas. Os padrões termográficos evidenciaram na alface a temperatura média foi de 32,3°C, com reduzida amplitude térmica ao final da simulação (0,1°C). No solo exposto e com gramínea as amplitudes atingiram valores de 1,8°C, indicando mudanças térmicas bruscas após um evento pluvial. Conclui-se que em Belterra o alto potencial erosivo é uma ameaça à conservação do solo. O simulador de chuva portátil auxilia na sensibilização de atores sociais quanto ao problema de perdas por erosão em solo exposto. O diagnostico termográfico em tempo real possibilita a comparação e a identificação de diferentes processos que ocorrem no momento do impacto da gota da chuva no solo.
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ROCHA, Samária Letícia Carvalho Silva. Potencial erosivo das chuvas e qualidade da água drenada sob diferentes coberturas de solo em simulador portátil. Orientadora: Iracenir Andrade Dos Santos. Coorientadora: Lucieta Guerreiro Martorano. Coorientador: José Reinaldo Pacheco Peleja. 2018. 53 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Sanitária e Ambiental) - Universidade Federal do Oeste do Pará, Santarém, 2018. Disponível em: https://repositorio.ufopa.edu.br/handle/123456789/2774

