Erosão hídrica sob chuva simulada com variação instantânea de intensidade de precipitação e avaliação automática da enxurrada

Abstract

A erosão hídrica é um fenômeno natural de grande importância no cenário global no que diz respeito à conservação e exploração sustentável do solo e da água, e o uso de simuladores de chuvas tem gerado inúmeras informações relevantes para a compreensão desse tema. O aprimoramento desses equipamentos visando a aplicação de chuvas com variação de intensidade de precipitação e o desenvolvimento de um coletor eletrônico de enxurrada são etapas cruciais no estudo dos processos erosivos. Partindo do pressuposto que vairar a rotação do simulador de chuvas possibilitaria o controle das intensidades de precipitação aplicadas durante as simulações e que um coletor automático de enxurrada facilitaria a obtenção de dados em campo desenvolvemos a tese em três capítulos de maneira a abordar todo o procedimento adotado no desenvolvimento e avaliação dos dispositivos associados ao simulador de chuvas InfiAsper. O objetivo do primeiro capítulo foi avaliar se a variação na rotação do disco obturador, associada à sua abertura, possibilita a obtenção de diferentes padrões de chuva no simulador de chuva InfiAsper. A instalação de componentes eletrônicos no painel de controle do simulador permitiu a variação da rotação do obturador durante sua operação de acordo com programação prévia, possibilitando a simulação de chuvas com diferentes padrões de precipitação. Eventos com picos de intensidade de precipitação (IP) de 110 mm h-1 e duração de 40 min foram adequadamente simuladas pelo equipamento, com uniformidade de aplicação acima de 75%. Com esse dispositivo tornou-se possível simular outros padrões de chuva, com IP e duração diferentes, alterando as configurações para o ensaio desejado. O segundo capítulo teve como objetivo avaliar a operacionalidade do simulador de chuva InfiAsper com o novo painel de controle que varia a intensidade de precipitação durante a aplicação da chuva e as perdas de solo e água associadas a diferentes padrões de chuva em um Argissolo Distrófico com textura franco-argilosa. O painel foi programado para simular chuvas de 40 min de duração e lâmina total de 30 mm em um terreno com declividade de 0,09 m m-1, gradeado no sentido da curva de nível e em condição de solo exposto. Operando com o novo painel de controle, o InfiAsper funcionou satisfatoriamente permitindo variar a intensidade das chuvas, confome as características das chuvas esperadas nos eventos naturais. Padrões de chuvas intermediário e atrasado produziram maiores perdas de solo e água do que o padrão avançado. Os padrões de chuva intermediário invertido e constante não produziram perdas significativas para a aplicação de lâmina d'água média de 30 mm. No terceiro capítulo é apresentado o desenvolvimento e a avaliação em campo de um coletor de dados para simuladores de chuva, capaz de quantificar o volume de enxurrada e estimar a taxa de perda de solo automaticamente. Utilizando um microcontrolador (Arduino Mega® 2560), foram testados sensores com princípios capacitivo, ultrassônico e por pressão, para computar o volume de enxurrada, e um turbidímetro, para computar as taxas de perda de solo. Os sensores foram selecionados quanto à calibração e incerteza dos dados. O coletor automático de enxurrada equipado com o transdutor de pressão PSI.420 e o sensor de turbidez ST100 se mostrou eficaz na obtenção e armazenamento de dados de volume de enxurrada e perda de solo obtidos durante ensaio de chuva simulada em campo.