Concepção, dimensionamento e calibração de básculas para monitoramento contínuo do escoamento superficial em parcelas experimentais

• Autor(a) principal: Schwamback, Dimaghi
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-25112020-182217/
• topic: escoamento superficial; experimental plot; in situ monitoring; land use and cover; monitoramento in situ; parcela experimental; surface runoff; uso e cobertura do solo

A degradação do solo e água são listados como os principais problemas ambientais no mundo. Para alcançar um uso eficiente dos recursos naturais, é necessário um completo entendimento do ciclo hidrológico mediante as alterações de cobertura do solo. Para isso, faz-se necessário obter informações em diferentes escalas espaciais e temporais, sendo imprescindível o monitoramento in situ. Este trabalho teve como objetivo principal conceber, dimensionar e calibrar básculas para o monitoramento contínuo do escoamento superficial em parcelas experimentais sob quatro condições de usos do solo comuns na região Sudeste do Brasil (Cerrado stricto sensu, pastagem, cana-de-açúcar e solo exposto). Os equipamentos foram dimensionados por meio do método racional e possuem as seguintes resoluções volumétricas: 11,63mL (cerrado), 64,16mL (cana-de-açúcar), 139,86mL (pastagem) e 660,95mL (solo exposto). Cada equipamento foi submetido a testes em laboratório (calibração dinâmica) sob dez intensidades de escoamento, distribuídas uniformemente até uma vazão correspondente a uma chuva com período de retorno superior a 100 anos. Cada vazão foi registrada ao longo de seis intervalos de tempos de amostragens (1, 2, 5, 10, 20 e 30 minutos) em regime de cinco replicatas. Os equipamentos foram testados em laboratório sob altas intensidades de escoamento e tiveram desempenho satisfatório. Após realização dos testes dinâmicos, foram verificados ajustes a partir de quatro diferentes curvas de calibração, utilizando equações dos tipos: linear, potencial, inverso da vazão e quadrática. Dentre as alternativas, a regressão linear foi a que apresentou melhor correlação (R² acima de 0,99) com os dados medidos. Com o uso dessa curva para calibração, o erro residual encontrado foi estimado em -1,35%, 0,04%, 3,18% e 3,73%, para as básculas a serem instaladas na parcela de cerrado, cana-de-açúcar, pastagem e solo exposto, respectivamente. Uma vez constatada a ocorrência de erros sistemáticos, foi investigado como as diferentes variáveis (intervalo de análise, velocidade de basculada, vazão de entrada e dimensão da cavidade da báscula) influenciam no erro de medição do equipamento. Apenas a variável dimensão da cavidade possui correlação positiva significativamente estatística, enquanto as demais influenciam de forma não linear e não significativa. Futuramente, por meio do uso desse equipamento em parcelas experimentais, será possível identificar o comportamento de escoamento superficial em ambiente não antropizado (Cerrado stricto sensu) e em condições de modificação do uso do solo (cana-de-açúcar, pastagem e solo exposto). A caracterização de como as atividades antrópicas influenciam no ciclo hidrológico permitirá a proposição de técnicas mitigadoras dos impactos resultantes dessas atividades, promovendo a perpetuação das atividades econômicas em consórcio com a manutenção da qualidade e quantidade dos recursos hídricos. Por fim, a metodologia empregada nesse trabalho poderá ser facilmente reproduzida, tanto para a calibração quanto para a construção de equipamentos aplicados a outras condições de escoamento superficial.