Conectividade de sedimentos em grande bacia hidrográfica: uma comparação com a modelagem de sedimentos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Barreto, Geraldo Andre Rosseto
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
Texto Completo: http://repositorio.ufes.br/handle/10/12257
Resumo: Sediment connectivity is a concept that has been widely accepted for the analysis of sediment flow in river basins, and it can be defined as the transfer of sediments within a system, through their disaggregation and transport, from a source to a downstream area. However, the application of Connectivity Indices has typically been applied in smaller basins, ranging from 10 km² to 150 km². On the other hand, mathematical models allow for the representation of hydrological processes and sediment transport across river basins, either with the specific purpose of predicting sediment yield or for analyzing processes and their interactions. These two forms of analysis can be complementary; however, a comparison of mathematical model results with the Connectivity Index is still in its early stages. Thus, this study aims to evaluate the correlation potential of the MGB-SED model with the concept called lateral sediment connectivity, which represents the possibility of sediment released at a certain location on a slope reaching a specific deposition point or channel, considering the slope's morphology in the Doce River basin. For the analysis of sediment yield and transport in the Doce River basin, the MGB-SED model was employed, and for the assessment of lateral sediment connectivity, the Borselli Connectivity Index was used. The correlation between the models was evaluated using the Spearman correlation coefficient. The results indicated that the greatest soil losses occur in mountainous areas with a predominance of pasture, and there is a clear correlation between soil loss and solid discharge, indicating a direct relationship with sediment transport in the drainage network. The spatial distribution of the Connectivity Index indicates that the highest values of this index are associated with the dissected plateaus in the central-southern part of the basin, with the highest IC values identified in areas with varying altitudes and greater anthropogenic use. It was found that lateral sediment connectivity exhibits a complex and variable spatial distribution in the study area. The comparison between the results of the MGB SED model and the lateral sediment connectivity index revealed a low Spearman correlation between all variables obtained by the model, which can be attributed to several reasons, including the distinction in the way the topography and land use of the study area are used in the models, as well as the spatial resolution of the digital elevation model, which may have a greater impact on IC results. This study represents a significant advancement in the understanding of connectivity in a large river basin, however, there is still much to be explored in this research area.
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On the other hand, mathematical models allow for the representation of hydrological processes and sediment transport across river basins, either with the specific purpose of predicting sediment yield or for analyzing processes and their interactions. These two forms of analysis can be complementary; however, a comparison of mathematical model results with the Connectivity Index is still in its early stages. Thus, this study aims to evaluate the correlation potential of the MGB-SED model with the concept called lateral sediment connectivity, which represents the possibility of sediment released at a certain location on a slope reaching a specific deposition point or channel, considering the slope's morphology in the Doce River basin. For the analysis of sediment yield and transport in the Doce River basin, the MGB-SED model was employed, and for the assessment of lateral sediment connectivity, the Borselli Connectivity Index was used. The correlation between the models was evaluated using the Spearman correlation coefficient. The results indicated that the greatest soil losses occur in mountainous areas with a predominance of pasture, and there is a clear correlation between soil loss and solid discharge, indicating a direct relationship with sediment transport in the drainage network. The spatial distribution of the Connectivity Index indicates that the highest values of this index are associated with the dissected plateaus in the central-southern part of the basin, with the highest IC values identified in areas with varying altitudes and greater anthropogenic use. It was found that lateral sediment connectivity exhibits a complex and variable spatial distribution in the study area. The comparison between the results of the MGB SED model and the lateral sediment connectivity index revealed a low Spearman correlation between all variables obtained by the model, which can be attributed to several reasons, including the distinction in the way the topography and land use of the study area are used in the models, as well as the spatial resolution of the digital elevation model, which may have a greater impact on IC results. This study represents a significant advancement in the understanding of connectivity in a large river basin, however, there is still much to be explored in this research area.A conectividade de sedimentos é um conceito que tem sido amplamente aceito para a análise do fluxo de sedimentos em bacias hidrográficas, podendo ser definida como a transferência de sedimentos em um sistema, por meio da sua desagregação e do seu transporte, de uma fonte geradora para uma área a jusante. No entanto, a aplicação de Índices de Conectividade tem sido usualmente aplicada em bacias com pequenas dimensões, de 10 km² a 150 km². Por outro lado, os modelos matemáticos permitem representar os processos hidrológicos e o transporte de sedimentos através de bacias hidrográficas, seja com o propósito específico de prever a produção de sedimentos ou para analisar processos e suas interações. Essas duas formas de análises podem ser complementares, entretanto uma comparação de resultados de modelos matemáticos com o Índice de Conectividade ainda é incipiente. Dessa forma, este estudo tem como objetivo avaliar o potencial de correlação do modelo MGB-SED com a chamada conectividade lateral de sedimentos, que representa a possibilidade do sedimento liberado em determinado local de uma encosta atingir um ponto específico de deposição ou canal, considerando a morfometria da encosta, na bacia hidrográfica do rio Doce. Para análise da geração e do transporte de sedimentos da bacia do rio Doce foi empregado o modelo MGB SED e para avaliação da conectividade lateral de sedimentos foi utilizado o Índice de Conectividade de Borselli. A correlação entre os modelos foi utilizada utilizando o coeficiente de correlação de Spearman. Os resultados indicaram que as maiores perdas de solo ocorrem nas áreas de relevo montanhoso e predominância de pastagens, e que há uma correlação evidente entre a perda de solo e a descarga sólida, indicando uma relação direta com o transporte de sedimentos na rede de drenagem. A distribuição espacial do IC indica que os valores mais elevados desse índice estão associados aos Planaltos Dissecados do Centro Sul da bacia, sendo os locais de maiores IC identificados em áreas com altitudes variáveis, com maior uso antrópico. Foi constatado que a conectividade lateral de sedimentos apresenta uma distribuição espacial complexa e variável na área de estudo. A comparação entre os resultados do modelo MGB-SED e o índice de conectividade lateral de sedimentos revelou uma baixa correlação de Spearman entre todos as variáveis obtidas pelo modelo, que pode ser atribuída a várias razões, incluindo a distinção na maneira em que a topografia e o uso da terra da área de estudo são utilizadas nos modelos, bem como a resolução espacial do modelo digital de elevação que pode afetar mais os resultados do IC. Este estudo representa um avanço significativo no entendimento da conectividade em uma grande bacia hidrográfica, entretanto ainda há muito a ser explorado nessa área de pesquisa.Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Texthttp://repositorio.ufes.br/handle/10/12257porUniversidade Federal do Espírito SantoMestrado em Engenharia AmbientalPrograma de Pós-Graduação em Engenharia AmbientalUFESBRCentro TecnológicoEngenharia SanitáriaHidrossedimentologiaModelagem hidrossedimentológicaConectividade dos sedimentosSIGGrandes bacias hidrográficasConectividade de sedimentos em grande bacia hidrográfica: uma comparação com a modelagem de sedimentosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFESORIGINALEMBARGADO-RESTRITO.pdfapplication/pdf275372http://repositorio.ufes.br/bitstreams/dad2283d-6f07-45a3-9d5b-461d511f58b2/downloadf19515a01cb1c30076d7f7ba8c48dd73MD5110/122572024-08-16 07:27:06.192oai:repositorio.ufes.br:10/12257http://repositorio.ufes.brRepositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestopendoar:21082024-10-15T17:59:22.651715Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
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