Resposta hidrológica de bacias de cabeceira na Serra da Mantiqueira avaliada com multi-instrumentação

• Autor(a) principal: Chittolina, Mariane
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/106/106132/tde-05102022-201445/
• topic: águas subterrâneas; baseflow; coeficiente de escoamento; escoamento básico; evapotranspiração; evapotranspiration; geração de escoamento; groundwater; hidrologia tropical; runoff coefficient; runoff generation; tropical hydrology

As bacias de cabeceira de regiões tropicais são fundamentais na gestão hídrica para suprir o abastecimento em regiões densamente povoadas. No entanto, a gestão sustentável dos recursos hídricos depende do entendimento dos processos hidrológicos em escala de bacias hidrográficas, principalmente em pequena escala, que pode ser alcançado com o monitoramento em campo. Assim, o objetivo deste trabalho foi entender o regime funcional hidrológico de uma pequena bacia hidrográfica (12 km2) cobertura predominantemente por pastagem, a bacia do Ribeirão das Posses, e de suas outras 4 sub-bacias, Q1, Q2, Q3 e Q4 ( 0.4 a 3.4 km2) na região de clima subtropical da Serra da Mantiqueira, no Sudeste do Brasil. Para tanto, foi utilizada a investigação experimental com uma abordagem multiinstrumental durante aproximadamente quatro anos hidrológicos. Foram estimadas: precipitação, vazão, umidade do solo, nível do aquífero, além de estimativas de escoamento básico e escoamento direto, de evapotranspiração (ET) com métodos micrometeorológicos (Eddy covariancee (EC) e Razão de Bowen (BR)), correções de fechamento de balanço de energia e modelagem baseada no balanço hídrico. Na análise temporal hidrológica, o escoamento básico respondeu pela maior parte da vazão durante a estação seca, e cerca de metade nos meses mais úmidos, atingindo picos em março, altamente covariado com o a resposta do lençol freático. O coeficiente de escoamento médio variou de 23 a 37% entre as bacias e o índice de escoamento básico de 62% a 75%. A umidade do solo apresentou uma memória anual mais longa em relação a vazão superficial, se recuperando da estiagem cerca de três meses antes e deplecionando cerca de dois meses depois. Na escala de evento de chuva-vazão, todas as bacias apresentaram limiares de resposta ao escoamento direto, abaixo dos quais o escoamento direto foi modesto, sendo de precipitação de 10 mm, umidade do solo de 45% a 57% e nível do aquífero de 135 cm. Para as estimativas de balanço de energia, foi obtido um fechamento insatisfatório para o método EC e BR, sendo assim, aplicados três métodos de correção para EC. A comparação da ET média anual entre 3 métodos de correção com o balanço hídrico mostrou uma concordância na faixa de 2,6 a 2,9 mm dia1, que foi particularmente atendida pelas abordagens de Mauder e Twine, de 2,8 mm dia1. Essas correções respeitaram os limites superiores da ET potencial, superestimaram a energia disponível em aproximadamente menos de 5% e mostraram uma variabilidade sazonal da ET do mínimo de 1,3 mm dia-1 em julho e altos fluxos na estação chuvosa durante cerca de 5 meses de 3,5 mm dia-1. O índice evaporativo médio anual em todas as bacias foi mais bem estimado, variando de 59% a 80%. O fluxo máximo de calor sensível (H) em setembro indicou como o início das chuvas e a rápida resposta da recuperação da umidade do solo impediram que H aumentasse no ritmo da radiação. A umidade do solo pareceu desempenhar um papel fundamental não apenas na ET, mas no controle da partição de energia. Com estes resultados foi possível observar padrões de resposta de chuva e escoamento direto e de evapotranspiração que podem ajudar no gerenciamento das bacias hidrográficas, principalmente no que tange os recursos hídricos e a restauração florestal.