Modelagens hidrológicas aplicadas à análise do escoamento superficial da bacia do rio Ivaí - PR

Abstract

Resumo: Esta pesquisa apresenta uma análise do escoamento superficial da bacia hidrográfica do rio Ivaí, Paraná relacionando as características dos solos, uso e cobertura da terra, declividade e clima, bem como ressalta a importância desta dinâmica nos processos geomorfológicos da área. O escoamento superficial (runoff) é um dos elementos determinantes para os processos erosivos na vertente, e, consequentemente influi no aporte de sedimentos que chega até os canais de drenagem, portanto, tal análise é importante para o maior conhecimento da dinâmica ambiental da área de estudo. A bacia do rio Ivaí ocupa uma área de 36,587 km², sendo abrangida por diferentes compartimentos geomorfológicos (Segundo e Terceiro Planalto Paranaense), tendo substrato geológico complexo, o que originou tipos de solos também variados. Neste trabalho foi realizada uma comparação entre os índices de escoamento superficial obtidos por Santos et al. (2013) para a bacia por meio da aplicação da equação de Kirky (1976, 1980) e os resultados obtidos por meio da aplicação do modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool) tendo como base o ano de 2009. A aplicação do modelo SWAT foi precedida pelo levantamento das características físicas e de uso da terra da bacia servindo de base para as entradas (inputs) no modelo em ambiente SIG. Nesse sentido, esta pesquisa pretendeu comparar essas duas metodologias no sentido de se verificar qual modelo melhor representa a dinâmica do escoamento superficial da Bacia do rio Ivaí. Por meio da comparação entre os mapas síntese elaborados pelas duas metodologias pôde-se observar que as maiores taxas de escoamento superficial ocorrem em setores distintos. A equação de Kirkby gerou as maiores taxas no setor inferior da bacia (900-1200 e >1200 mm/ano), fortemente influenciadas pelas variáveis solos e precipitação média por evento, enquanto que a aplicação do modelo SWAT mostrou as maiores taxas (573-713 mm/ano) nos setores médio (sub-bacias 12, 15, 16 e 24) e inferior (sub-bacias 3 e 10) da bacia influenciadas por uma complexa relação entre as propriedades dos solos, uso e cobertura da terra, precipitação, evapotranspiração e declividade. A produção de sedimentos (ton/ha) por sub-bacia gerada pelo SWAT apresentou maiores índices em sub-bacias dos três setores (25, 23, 14 e 26 no setor médio, 3 no setor inferior e 21 no superior). Esses limiares foram influenciados, sobretudo pelos índices de escoamento superficial, os elevados índices pluviométricos e as declividades. As variáveis requeridas pelo modelo SWAT se mostraram sensíveis, em maior ou menor grau em suas interações. Sendo assim, conclui-se que as diferenças entre os modelos não se concentram apenas nas variáveis que utilizam, mas também nos efeitos das interações entre as mesmas

Abstract: This research presents an analysis of the surface runoff of the Ivaí river basin, Paraná, relating soil characteristics, land use and cover, slope and climate, as well as the importance of this dynamics in the geomorphological processes of the area. Runoff is one of the determining factors for the erosive processes in the slope, and consequently it influences on the sediment input which reaches the drainage channels, therefore, this analysis is important for a greater knowledge of the environmental dynamics in the area of study. The Ivai River basin occupies an area of 36,587 km², being covered by different geomorphological compartments (Second and Third Paraná's plateau), which have a complex geological substrate, which also originated varied types of soils. This study compared the surface runoff indexes obtained by Santos et al. (2013) for the basin by applying the Kirky equation (1976, 1980) and the results obtained by applying the SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model, based in 2009. The application of the SWAT model was preceded by a survey of physical characteristics and use of the basin land, serving as basis for inputs for the model in a GIS environment. In this sense, this research intended to compare these two methods in order to verify which model best represents the dynamics of the surface flow of the Ivai River basin. By comparison between the synthesis maps elaborated by the two methodologies, it was possible to observe that the highest rates of surface runoff occur in different sectors. The Kirkby equation generated the highest rates in the lower basin sector (900-1200 and> 1200 mm / year), strongly influenced by soil variables and average precipitation per event, while the SWAT model showed the highest rates (573- 713 mm / year) in the middle sectors (sub-basin 12, 15, 16 and 24) and lower basin sectors (sub-basin 3 and 10), influenced by a complex relation between soil properties, land use and cover, precipitation, evapotranspiration and slope. The sediment yield (ton / ha) per sub-basin generated by the SWAT showed higher indices in sub-basins of the three sectors (25, 23, 14 and 26 in the medium sector, 3 in the lower sector and 21 in the upper sector). These thresholds were influenced mainly by the indices of surface runoff, high rainfall indexes and declivities. The variables required by the SWAT model were shown to be more or less sensitive in their interactions. Thus, we concluded that the differences between models are not only focused on the variables they use, but also on the effects of interactions between them