Integração das escalas hidrológicas nas sub-bacias embutidas do rio Potiribu, RS

Abstract

O Ciclo Hidrológico é o principal ciclo de energia e matéria na Terra, do qual dependem as relações entre os seres vivos. A melhor compreensão dos processos, em todas as escalas de espaço-tempo deste ciclo, têm surgido como uma das prioridades urgentes a serem resolvidas. A representatividade e validade das variáveis envolvidas e a enorme diversidade de sub-processos acoplados dificultam a transferência de informação entre a micro e macro escala. Isto é hoje conhecido como 'problema de escala em hidrologia'. A geração de escoamento é um dos processos onde são mais evidentes os problemas de escala. Na sua caracterização, estudam-se as bacias representativas e experimentais. Esta pesquisa direciona-se na micro e mesa-escalas hidrológicas encontradas nas sub-bacias embutidas do Rio Potiribú, RS. Elas são representativas do Derrame Basálitico Sul-Riograndense, que cobre parte dos estados de Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul, no sul do Brasil. Na micro-escala é estudada uma vertente de cabeceira, sujeita a lavouras. A diversidade de fatores é relacionada de forma distribuída e multivariada. A amostra é composta por parâmetros da hidráulica sub-superficial, fatores pedo-geomorfológicos e limitantes agrícolas. A variabilidade espacial, de parâmetros mostra-se dependente do desequilíbrio antrópico, existindo anisotropia com relação a declividade geral da vertente. A condutividade hidráulica saturada muda conforme o relevo e localização da amostra dentro da vertente. A representatividade espacial de parâmetros é diminuída ante a presença de terraços agrícolas. Na meso-escala, utiliza-se uma abordagem concentrada, comparando respostas das sub-bacias embutidas desde a escala de microparcela de 1 m² até uma bacia desenvolvida. Os limites de iniciação de escoamento e as áreas de contribuição são identificados. Os tipos de respostas características das sub-bacias são relacionados com fatores físicos e do ciclo cultural. A escala intermediária, bacia de segunda ordem, apresenta maior mistura de respostas. Na comparação inter-bacias, as vazões específicas e os coeficientes de escoamento têm mudanças sazonais. No entanto, quando as vazões máximas são relacionadas com volumes escoados, as sub-bacias mostram uma tendência regional. A dinâmica dos caminhos preferenciais e as evidências macroscópicas no campo permitem levantar as primeiras hipóteses integradoras sobre a geração de escoamento em sub-bacias embutidas do derrame basalto sulriograndense.

The Hydrologic Cycle is the main cycle of matter and energy in the Earth, on which living creatures depend. A better understanding of its processes, at all hydrological scales in space-time, has emerged as a priority. The representivness and validity of variables as well as the great diversity of coupled sub-processes, complicate information transfer between micro- and macro-scale. Today this is called the problem of scale in hydrology. Runoff generation is one process in which scale problems are most evident. To represent it, experimental basins are studied at hydrological micro- and meso-scales. This work is performed in nested sub-basins of Rio Potiribú, RS. These basins are representative of the Sulriograndense basaltic plateau which covers states of Paraná, Santa Catarina and Rio Grande do Sul, in Southem Brazil. At the micro-scale, a headwater hillslope under crop is studied. Factor diversity is related in a distributed multivariate approach, with variates consisting of sub-surface hydraulic parameters, pedogeomorphological factors and crop perturbation indicators. Anthropic desequilibrium influences parameter spatial variance and there is anisotropy related to headwater slope. Saturated hydraulic conductivity changes with topography as well as with hillslope context. At the meso-scale, lumped approach is used. Nested sub-basins ranging from plot scale (lm2) to developed basin are compared in terms of hydrologic responses. Both the runoff initiation thresholds as runoff contributing areas are identified. Physical and cultural factors influence the types of response. At the intermediate scale, a second order sub-basin shows greater complexity of responses. In inter-basin comparisons, maximum specific runoffs and runoff coefficients show marked seasonal changes. Nevertheless, when maximum is related' to runoff excess volumes, sub-basins show a regional trend. The dynamics of hydrological pathways and field macroscopic evidence allow the postulation of preliminary integrating hypotheses about runoff generation in nested sub-basins of the South Brazilian basaltic fan.