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Manejo e Conservação do Solo: módulo EROSÃOGerd Sparovek (LSO/ESALQ)
Segundo semestre de 2015
Isabella Clerici De MariaInstituto Agronômico (IAC/SAA) – Pós-doutoranda [email protected]
Alexandre Puglisi Barbosa FrancoAGinfo Agricultura de Informação – Doutorando [email protected]
O que é erosão ?
O que é erosão ?
Manejo e Conservação do Solo: módulo EROSÃO
Processo Físico que utiliza energia armazenada aplicada a um corpo (solo) que se desloca (realiza um trabalho).
Energia cinética
Impacto da gota de chuvaVelocidade da enxurradaVelocidade do vento
Agentes Erosivos
CHUVA
VENTO
Erosão Eólica
Fotos: www.uol.com.br, Riyadh, 2009
Fotos: G.L. Brandileoni, Riyadh, 2009
Erosão Eólica
Erosão Hídrica
A erosão do solo: Processo e Processos
Desprendimento -> Transporte -> Deposição
Forças de adesão e coesão
Infiltração de água Capacidade de Transporte
Redução da energia
Impacto da gota de chuvaEnxurrada
EnxurradaImpacto da gota de chuva
Impacto da gotade chuva
Desprendimento pela gota de chuva
• Energia cinética
m = massa da gota de chuva D50 (valor mediano)
v = velocidade da gota de chuva tamanho da gota e altura de queda
Desprendimento pela gota de chuva
0
1
2
3
4
5
6
0 2 4 6intensidade da chuva
tam
anho
da
gota
02468
1012
0 2 4 6 8
diâmetro da gota
velo
cidad
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al02468
1012
0 2 4 6 8
diâmetro da gota
altu
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ara
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term
inal
As gotas de chuva caindo mudam de forma durante a queda, atingem a velocidade terminal e estabilizam a forma.
Desprendimento pela gota de chuva
Erosividade da chuva
Chuva anual Erosividade anualChuva anual Erosividade anual
Silva, 2003
Desprendimento pela gota de chuva
• Energia cinética
m = massa da enxurrada Q = P – I Q = volume da enxurrada P = volume de chuva v = velocidade da enxurrada I = taxa de infiltração declive
Desprendimento pela enxurrada
25% da chuva se transforma em enxurrada
Massa da enxurrada = R/4Velocidade da enxurrada = 1m/s
Massa de chuva = RVelocidade terminal = 8 m/s
Desprendimento pela enxurrada
100% da enxurrada concentrada em um talvegue
Massa da enxurrada de 1ha em 100m2 (0,01ha)Massa da enxurrada 100 vezes maiorVelocidade da enxurrada = 2m/s
Desprendimento pela enxurrada
Roughness, runoff and soil lossHelming, K., Römkens, M.J.M., Prasad, S.N. (1998) Surface roughness related processes of runoff and soil loss: a flume study. Soil Science Society of America Journal 62: 243-250.•Effect of roughness on spatial distribution of runoff and flow concentrations affecting the amount of soil loss.•Rain simulation, 2.8 m flume, three roughness conditions (rough, medium and smooth) two slopes (2, 8 and 17 %).•Roughness was calculated from DEM obtained from laser microrelief measurements.
Adjustable flume, rainfall simulator, laser microrelief meter
smooth rough
smooth rough Slope Soil loss (kg m-2) Slope Soil loss (kg m-2)
2% 0.56 2% 0.53 8% 3.31 8% 1.41
17% 9.38 17% 7.2
Erosão hídrica
1. desprendimento
2. formação de poças
3. escoamento superficial
4. fluxos concentrados
5. sulcos
6. cabeceiras
7. voçorocas
• Impacto das gotas de chuva (splash)
– Desagregação das partículas– Transporte pelo salpicamento– Ruptura dos agregados
Resistência do solo à desagregação
1. Desprendimento pela gota de chuva
Energia cinética da gota de chuva
• Selamento de poros da superfície• Redução da porosidade da superfície• Saturação dos poros da superfície• Redução da taxa de infiltração de água
2. Formação de poças
• solo saturado• baixa infiltração de água
• poças interligadas
• início do processo de escoamento
poças
3. Escoamento superficial
• Transporte de partículas em suspensão• Desagregação das partículas pela enxurrada• Escoamento difuso, escoamento em lençol, erosão laminar
• Concentração da enxurrada
Rugosidade
Declividade do terreno
Área de contribuição
3. Escoamento superficial
• Concentração da enxurrada
• Escoamento ganha velocidade e volume• Aumenta transporte e deposição de partículas• Aumenta ação cizalhante da enxurrada
Rugosidade
Declividade do terreno
Área de contribuição
4. Fluxo concentrado
Enxurrada concentrada em pequenos sulcos
•Profundidade da enxurrada aumenta•Aumenta a concentração de sedimentos na enxurrada•Atrito entre sedimentos da enxurrada e superfície do solo•Arraste de partículas do fundo e laterais dos sulcos
• Erosão em Sulcos
5. Formação de sulcos
Sulcos mais profundos e mais largos
• Sulcos tendem a evoluir por bifurcações• Aumento da produção de sedimentos dentro dos sulcos
(erosão dentro dos sulcos)
Turbulência da enxurrada
Deposição de sedimentos nos sulcos por que diminui a capacidade de transporte
Formação de pontos de ruptura
Recuo das cabeceiras
6. Cabeceiras
• Sulcos aumentam em profundidade, largura e extensão.• Enxurradas de chuvas subsequentes utilizam mesmos
caminhos preferenciais formados.
Voçorocas efêmeras
Voçorocas permanentes
7. Voçorocas
50 cm de largura e profundidade
Evolução e outros processos de desprendimento e transporte
Afloramento de lençol freático
Queda d’água
Solapamento de talude
Movimento de massa
Fluxos subsuperficiais de água
7. Voçorocas
Impacto da gota
Enxurrada Difusa (não recorrente)
Concentrada (recorrente)
Sulcos
Laminar
Voçorocas efêmeras
Voçorocas permanentes
A erosão do solo: Formas
• Estrutura• Textura• Matéria orgânica• Cátions• Profundidade• Permeabilidade• Tipo de horizonte
A erosão do solo: Efeito do tipo solo
AgregaçãoInfiltração de Água
Energia cinéticaChuva e Enxurrada
smooth rough Slope Soil loss (kg m-2) Slope Soil loss (kg m-2)
2% 0.56 2% 0.53 8% 3.31 8% 1.41
17% 9.38 17% 7.2
A erosão do solo: Efeito do declive
0
200
400
600
800
1000
1200
0 10 20 30 40
Declive
Perd
a de
sol
o
PS a S2
0
5
10
15
20
0 100 200 300 400Comprimento
Perd
a de
solo
PS a L-1/2
A erosão do solo: Efeito do declive
00.5
11.5
22.5
33.5
44.5
5
0 2 4 6 8 10 12Declividade, %
Perd
a de
solo
, kg
m2 min-1
0.40.60.81
Vazão, l s-1
PS=0,0268 S 2,2248 Q 0,9102
Pereira et al., 2003
A erosão do solo: Efeito do declive
A erosão do solo: Outras formas de erosão
A erosão do solo: Outras causas de erosão
A erosão do solo: Impactos