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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.8.2023.tde-14122023-195142
Document
Author
Full name
Evandro Daniel
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Vieira, Bianca Carvalho (President)
Bateira, Carlos Valdir de Meneses
Marchioro, Eberval
Pinto, Maria Ligia Cassol
Title in Portuguese
Análise dos processos erosivos e deposicionais utilizando o modelo matemático SIMWE
Keywords in Portuguese
Erosão e Deposição
Modelagem de Erosão Hídrica
SIMWE
Abstract in Portuguese
Nos últimos anos, houve um avanço no uso de modelos matemáticos, para análise de processos geomorfológicos, os quais, de origem física, aliado às equações e análise estatísticas, expressam as relações e as características da realidade, como o processo de transporte a partir do escoamento superficial e a identificação de áreas suscetíveis associados aos processos erosivos e deposicionais. O modelo SIMWE (Simulated of Water Erosion), que considera as propriedades hidrológicas e do solo, destaca-se por ser um modelo dinâmico, de base física, capaz de simular a erosão, o transporte e a deposição por fluxo superficial, em situações complexas do terreno, solo e uso. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo central investigar a capacidade do SIMWE em analisar a ocorrência de erosão e deposição na bacia do Alto Espraiado, São Pedro (SP). Deste modo, foram analisadas a sensibilidade dos parâmetros utilizados na geração de cenários de erosão/deposição, mapeamento das feições erosivas numa perspectiva histórica (1962 e 2022) e a validação por meio do Índice Potencial de Erosão (PE) que consiste na razão entre o número de células, de cada classe de erosão e deposição, afetadas pelas feições erosivas e o número total de células dessas mesmas classes. O produto final Balanço da Erosão e Deposição demonstrou que os cenários selecionados geraram valores distintos e representação espacial semelhantes dos processos, com PE entre 8,50% e 28%. A maior parte da bacia foi classificada como área deposicional (valores negativos) entre 65% e 77%, sendo que as áreas erosivas (valores positivos) registraram entre 23% e 36%, situados, sobretudo, nas margens das drenagens e curvaturas côncavas, setores com feições erosivas mapeadas, bem como registros dos maiores valores dos fluxos de sedimentos e hidrológicos superficiais, representados, por "caminhos ou rotas" e, portanto, a precisão do SIMWE em identificar espacialmente os setores mais suscetíveis à erosão. Os parâmetros coeficientes de capacidade de desprendimento e de transporte de sedimentos, tensão de cisalhamento e o coeficiente de Manning apresentaram influência nos resultados, assim como fatores antrópicos observados em campo e não identificados totalmente pelo SIMWE, que provavelmente interferiram na identificação de áreas suscetíveis associadas à ocorrência dos processos erosivos. Diante da dificuldade do emprego da modelagem matemática em terrenos complexos, o SIMWE apresentou resultados satisfatórios para constatar setores erosivos e deposicionais e, portanto, uma importante ferramenta que pode auxiliar administrações públicas, instituições, setores privados, referente ao diagnóstico e prognóstico de áreas complexas.
Title in English
Analysis of erosive and depositional processes using the SIMWE mathematical model
Keywords in English
Erosion and Deposition
SIMWE
Water Erosion Modeling
Abstract in English
In recent years, there has been an advance in the use of mathematical models for the analysis of geomorphological processes, which, of physical origin, combined with equations and statistical analysis, express the relationships and characteristics of reality, such as the process of transport from the runoff and the identification of susceptible areas associated with erosion and depositional processes. The SIMWE (Simulated of Water Erosion) model, which considers hydrological and soil properties, stands out for being a dynamic model, based on physics, capable of simulating erosion, transport and deposition by surface flow, in complex situations of land, soil and use. In this sense, this work had as main objective to investigate the ability of SIMWE to analyze the occurrence of erosion and deposition in the Alto Espraiado basin, São Pedro (SP). Thus, the sensitivity of the parameters used in the generation of erosion/deposition scenarios, mapping of erosion features in a historical perspective (1962 and 2022) and validation through the Potential Erosion Index (PE) which consists of the ratio between the number of cells, of each class of erosion and deposition, affected by erosion features and the total number of cells of these same classes. The final product Balance of Erosion and Deposition showed that the selected scenarios generated different values and similar spatial representation, with PE between 8.50% and 28%. Most of the basin was classified as a depositional area (negative values) between 65% and 77%, and erosive areas (positive values) registered between 23% and 36%, located mainly on the margins of drainages and concave curvatures, sectors with mapped erosion features, as well as records of the highest values of sediment and surface hydrological flows, represented by "paths or routes" and, therefore, the accuracy of SIMWE in spatially identifying the sectors most susceptible to erosion. The parameters coefficients of sediment release and transport capacity, shear stress and Manning's coefficient influenced the results, as well as anthropic factors observed in the field and not fully identified by SIMWE, which probably interfered in the identification of susceptible areas associated with the occurrence of erosion processes. Faced with the difficulty of using mathematical modeling in complex terrains, the SIMWE presented satisfactory results to verify erosional and depositional sectors and, therefore, an important tool that can help public administrations, institutions, private sectors, referring to the diagnosis and prognosis of complex areas.
 
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Publishing Date
2023-12-14
 
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