A área de pesquisa compreende uma bacia hidrográfica da margem direta do Rio São Firmino, afluente do Rio São Marcos, no município de Cristalina no Estado de Goiás - Brasil, conforme Figura 1. As partes superiores, ems residuais e formas planas, são suportadas por Coberturas Ferruginosas Detrital-Lateríticas, compostas por aglomerados, lateritas, areia e argila. Os segmentos intermediários e mais elementos estão associados à dissecação do Grupo Canastra - Formação Paracatu com predominância de rochas como filito sericítico e filo carbonáceo. Estes transitam por segmentos mais baixos, planos e comuns, como a corrência de Depósitos Aluviais compostos por cascalho e areia (MOREIRA et al., 2008).

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Figura 1 - Localização da área de pesquisa na margem direta do Distrito de São Firmino, afluente do Rio Cristalino São Marcos - GO.

Correlacionando a leitura e interpretação das obras de Resende (2016), Rosa e colaboradores (2018) e IBGE (2018), com variações morfométricas e morfográficas do terreno, destaca-se que as áreas mais altas e mais residentes têm predominância do Plintossolo (Concreção Pétrica), com textura variando de argilosa a pedregosa, seguida, por vezes, por segmentos abruptos como Leptossolo (Lítico Distrófico) de textura arenosa a pedregosa. Nas áreas mais baixas, há áreas mais planas, com predomínio de Ferralsol (Amarelo-Vermelho) e, na maior presença de Ferralsol (Vermelho), ambas distróficas e com textura variando de argilosa a muito argilosa. Indo para níveis mais baixos e dissecados, os Cambissolos (Haplics Distróficos) de textura argilosa predominam no meio, por vezes substituídos, quando em segmentos mais ingloriosos, os cabelos Leptossolo (Lítico Distrófico), também de textura arenosa a pedregosa, correndo em áreas mais isoladas. Por outro lado, há predomínio de Fluvissolo (Distrófico) ao longo período da planície com baixo gradiente altimetriano e conectado à reserva.

Trata-se de uma bacia que, embora desenvolvida de forma muito desenvolvida, tem tendência ao alongamento, cuja evolução se dá através de reentradas na forma de anfiteatro escalonado resultante da associação entre o gradiente altimetriano inferior não sentido longitudinal e declividades altas não transversais. Segundo Monteiro (1951), o clima da região pode ser caracterizado como tropical semiúmido, com inverno seco, precipitação pluviométrica de 5,3 mm a 6,9 mm, de junho a julho, e temperatura média de 24,6 °C no mesmo período. O verão é quente e chuvoso, com temperaturas em torno de 30,3 °C no exterior e precipitação acumulada variando de 243,1 mm a 275,2 mm em janeiro e dezembro (SILVA; SANTANA; PELEGRINI, 2006). Compreende uma importante área de intenso uso pela agricultura, principalmente a agricultura de precisão.

Uma estimativa de perda apenas do manejo de sedimentos foi determinada usando o (MUSLE), conforme proposto por Williams (1975);Williams (1981) e Smith et al (1984). No presente trabalho, essa equação foi aplicada considerando a variabilidade espacial das variáveis independentes e dependentes, em uma escala de inclinação, com base na Equação 1:

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Onde: Y = perda estimada apenas de não evento de chuva, em toneladas; Q = volume em escoamento, em m³; qp = vazão máxima do evento pluviométrica, em m³/s; e os parâmetros convencionais K, LS, C e P USLE. Neste ponto, nota-se que a estimativa da perda apenas da USLE Modificada, tende a ser mais detalhada no espaço e no tempo, pois está diretamente relacionada às condições hidrológicas momentâneas, especialmente à variabilidade espacial do volume convertido na superfície e pico de vazão.

O volume convertido em escoamento superficial (Q) foi determinado a partir do produto da precipitação efetiva (Pe) pela área específica de contribuição. Portanto, foi adotado pelo Soil Conservation Service (SCS), o Natural Resource Conservation Service (NRCS) do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA) (NRCS, 2004), na determinação da precipitação efetiva ou altura de profundidade da água convertida no estuário. Esta proposta consiste na relação entre a precipitação resultante do evento pluviométrico e a capacidade de infiltração isoladamente, de acordo Equação 2:

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onde: Pe = precipitação efetiva ou altura da vazão de água resultante, em mm; P = precipitação ou altura da chuva resultante do evento chuvoso, em mm; S = infiltração potencial do solo, em mm; e Ia => 0,2 S = abstração ou perda inicial considerada, em mm. Como observado na primeira parte da Equação 2, a precipitação efetiva considera uma perda inicial correspondente a 20% do potencial de infiltração devido à interceptação da vegetação, retenções microambientais, bem como outras formas de poluição ambiental. Isso implica afirmar que chuvas com volume total inferior a 20% do potencial de infiltração do solo não proporcionalam escoamento superficial.

Portanto, o total acumulado de precipitação resultante do evento pluviométrico considerado não presente foi determinado pela relação Intensidade-Duração-Frequência (IDF), proposta por Villela e Mattos (1975), através do levantamento obtido por Oliveira e colaboradores (2005) para o município de Cristalina, através da Equação

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Onde: i = Intensidade máxima média de precipitação, mm por h; TR = tempo de retorno, em anos; t = tempo de concentração do escoamento superficial, em min; k, a, b e c são coeficientes de ajuste específicos para estações meteorológicas. Portanto, considerou-se um tempo de retorno de 25 anos, e um tempo de chuva igual ao tempo de concentração do escoamento superficial da referida bacia, que foi calculado com base na proposta de Watt e Chow (1985)Equação 4.

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onde: Tc = tempo de concentração do escoamento superficial, em min; L = comprimento da linha de fluxo principal da bacia, em km; e Sw = declividade média da bacia em m/m.

Os valores de S foram estimados com base nos valores de CN (Curve Number) ou Flow Number, conforme proposto NRCS - USDA (2004), conforme apresentado na Equação 5.

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onde: S = infiltração potencial do solo, em mm; CN = Número de curvas, adimensionais; E 25400 e 254 são constantes provenientes do modelo. A relação entre tipos de cobertura e condições de uso do solo, tipos de somente (Grupos Hidrológicos) e sua correspondência em valores de NC é apresentada nas Tabelas 1 e 2.

O pico de vazão (qp) foi determinado a partir do produto resultante da precipitação efetiva na área de contribuição, distribuída na precipitação horária do hidrograma, que corresponde ao intervalo entre os picos de chuva e vazão, conforme proposta de Schwab e outros (1981), com base na Equação 6:

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Onde: QP = Vazão de pico do evento, em m³/s; Pe = precipitação efetiva ou parcela da precipitação disponível para escoamento superficial, em mm; A = área de contribuição, em ha; e Tp = horário de ponta do hidrógrafo, em horas. Na aplicação desta equação foi considerado um horário de pico correspondente a 0,6 do tempo de concentração para cada bacia através da Equação 7.

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Os Grupos Hidrológicos, bem como os valores de erodibilidade dos solos foram determinados com base na avaliação dos tipos de solo, nomeadamente textura e profundo.

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Tabela 1 - Classes de solos, texturas e suas correspondências em Grupos Hidrológicos e sua Erodibilidade. * Adaptado de, Tucci (2008); Tucci e Marques (2001). ** Adaptado de Mannigel et al (2008); (2022).
Adaptado de Mannigel et al (2008); (2022).

O mapa de solos foi elaborado a partir da compilação e revisão dos mapeamentos existentes para a área (RESENDE, 2016; ROSA et al., 2018; IBGE, 2018), seguido de ajuste cartográfico, com base na morfometria e morfografia do relé, além de levantamentos adicionais de campo. Investigações. Os tipos de solo, sua correspondência em grupos hidrológicos e sua erodibilidade são apresentados na Tabela 1.

O cálculo do fator LS foi realizado com base na proposta metodológica de McCool et al (1987). Trata-se de uma adaptação do projeto clássico do fator derivado MUSLE para terrenos com declividades mais acentuadas, evitando a superestimação dos resultados devido a maiores declínios. Assim, o fator LS foi calculado com base na Equação 8.

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onde: L = comprimento da rampa, em m; m = expoente adimensional, que foi calculado usando a Equação 9:

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onde: θ = ângulo de inclinação, em graus, ou seja, θ = tangente (s/100), onde s = inclinação em %. Assim, Fator S = 3,0 (sem θ) 0,8 + 0,56 (para compressões em rampa menores que 4 m); S = 10,8 sin θ + 0,53 (para compressões em rampa maiores que 4 m e declivid menor que 9%); S = 16,8 sin θ - 0,5 (para compressões em rampa maiores que 4 m e inclinação maior que 9%). O cálculo do fator LS foi aplicado apenas ao longo das encostas, para que os lineamentos do rio não influenciassem nos valores resultantes.

O mapeamento das condições de uso e cobertura da terra busca conhecer os padrões fitofisionômicos do Cerrado (RIBEIRO; WALTER, 2008), e sua correspondência com os valores do fator PC, conforme adaptado de Stein et al (1987). Oliveira (2012), também procurou contemplar os efeitos decorativos da relação entre precipitação e comportamento isoladamente, como proposto por Tucci (2008) e Tucci e Marques (2001), resultando em valores de Número de Curva (NC). Por este método, os valores de NC variam de 0 (baixa capacidade de escoamento) a 100 (alta capacidade de escoamento). Vale ressaltar que o cálculo considerou o solo na condição de umidade antecedente III (AMC III), que considera um volume de chuva maior que 53 mm nos 5 dias anteriores. Por esta razão,

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Tabela 2 - Condições de uso e cobertura do solo e seus respectivos valores, Número da Curva e fator CP. * Adaptado de, Tucci (2008); Tucci e Marques (2001). (1987); Oliveira (2012).
(1987); Oliveira (2012).

O Índice de Conectividade – IC (índices de fluxo e conectividade de sedimentos) baseia-se na probabilidade de fluxo entre células, cujo gradiente permite a formação de lineamentos em uma matriz de dados. Para tanto, foi calculado com base na proposta de Borselli, Cassi e Torri (2008), que correlacionou dados observados em campo com estimativas obtidas por meio de modelagem de dados espaciais georreferenciados, também analisados e implementados no ambiente SIG por Cavalli e outros (2013) e também aplicados por Mishra et al (2019), por meio do Equação 10:

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Onde: Dup corresponde ao potencial de carreamento de sedimento produzido pela inclinação da enésima célula da matriz de dados, e o potencial da inclinação da inclinação da célula é rebaixado. A relação entre os dois define o índice de conectividade (IC). Os componentes da célula vertical W = índice de rugosidade médio, adimensional (neste caso foi utilizado o fator USLE CP); S = média de dois gradientes, em m/m, ambos da área de contribuição (A em m²) para a célula n. Das componentes a jusante temos dn = comprimento do fluxo, em m; Wn = índice de rugosidade; e Sn = gradiente de inclinação, ambos referents à cell n da matriz de dados. Quanto à área mínima de contribuição, esta decorreu do tamanho da celular ou da resolução espacial do conjunto de matrizes utilizado (900 m²). A relação entre a raiz quadrada da área de contribuição e o comprimento do fluxo a montante torna o IC adimensional. Segundo Borselli, Cassi e Torri (2008), com aumento condicionado por valores sucessivos de IC+.

A configuração morfométrica da bacia neste estudo indica uma evolução mais acentuada no sentido longitudinal, tendo em vista o maior comprimento proporcionado pela cabeça das cabeças, onde o maior gradiente não foi no sentido transversal do canal de drenagem. O mapa de gradiente (Figura 2a) mostra a influência de três unidades geológicas no padrão de inclinação do talude.

A transição das litologias das Coberturas Detrital-Lateríticas (porção superior) do Grupo Canastra - Formação Paracatu (porção intermediária) para os Depósitos Aluviais é marcada por declínios mais acentuados. Essa transição indica diferenças no comportamento dos materiais que compõem cada unidade devido a diferentes processos de intemperismo.

Consequentemente, os ambientes menos desenvolvidos de Leptsolo (Distrófico) e Cambissolo (Haplic), enquanto uma unidade específica tende a resultar em costas menos agressivas e apenas mais espessas, como Ferralsol (Distrófico) e Ferralsolo (Amarelo-Vermelho).

Uma das principais diferenças consiste em apenas as pessoas mais jovens provenientes de eros naturais, as mais desenvolvidas as mais desenvolvidas e, portanto, mais espessas, envolvem mais manejo de sedimentos quando mal manejadas. Nesse sentido, as áreas intrusivas (Figura 2a), associadas a menores compressões de fluxo (Figura 2b), são mais favoráveis à conectividade do fluxo, considerando o menor tempo que o escoamento (Figura 2c) leva para atingir o canal de drenagem. Por outro lado, os portos mais distantes e distantes, apesar do maior tempo de concentração do escoamento, também podem contribuir para a transferência de sedimentos por lineamentos de fluxo, que podem ser potencializados para aumentar a área de contribuição específica (Figura 2d).

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Figura 2 - gradiente (parte a); Comprimento do fluxo a jusante (parte b); estimativa do tempo de concentração (parte c); e mapas de área de contribuição (parte d).

Em relação à dinâmica hidrológica, a associação de áreas de transição, com maiores gradientesFigura 3b), tende a resultar em ambientes com maior CN (Figura 3c) e, portanto, com menor potencial de infiltração (Figura 3d).

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Figura 3 - Utilização/cobertura isolada (parte a); tipos de solo (parte b); variabilidade espacial do CN (c); e mapas de potencial de infiltração (d).

Esses ambientes, apenas esparsos, apresentam alto potencial de aceleração e intensificação de fluxos, que convergem lateralmente e se aprofundam linearmente, aumentando a probabilidade de processos erosivos em trechos caracterizados como rampas coluviais, que apresentam pouca resistência à energia cinética proveniente da intensificação do escudo superficial.

Os ambientes com menores valores de CN e maior potencial de infiltração estão localizados nas porções mais baixas. Parte-se da mesma unidade litológica (depósitos aluviais), com baixos gradientes, apenas os mais espessos devido aos maiores volumes de materiais detritais depositados e, principalmente, remanescentes de vegetação. Embora esses ambientes sejam favoráveis a processos de infiltração e deposição de sedimentos, a ausência de vegetação pode permitir a transferência direta para o canal fluvial ou reservatório.

Considerando a relação entre as compressões de fluxo e a declividação média da bacia e seu tempo de concentração da escola resultante (WATT; CHOW, 1985), chegamos a uma estimativa de 46,7 minutos para toda a área da bacia que poderia contribuir para a pontuação, resultando em uma vazão máxima de convergência. Considerando esse tempo na relação Intensidade-Duração-Frequência, houve uma intensidade máxima de chuva de 77,56 mm/h, o que resultou em uma altura estimada de 60,36 mm. Esse período, dada a variabilidade isolada do potencial de infiltração, resultou em uma precipitação efetiva variando de 40,1 mm a 49,4 mm em áreas com maior gradiente e menos desenvolvidas isoladamente. Em áreas de gradientes mais baixos, com apenas as mais desenvolvidas, Ferralsol (Vermelho Distrófico e Vermelho-Amarelo), os valores variam de 5 mm a 40 mm. Adjacente,

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Figura 4 - Variabilidade espacial dos fatores MUSLE: precipitação efetiva (a); pico de fluxo (b); erodibilidade do solo (c); coeficiente m (d); fator LS (e); e mapas de fator CP (f).

A variabilidade espacial da precipitação efetiva associada ao aumento da área de contribuição específica resultou em um pico predominante de 0,26 m³/s, excepcionalmente pôde ser observado a 6,2 m³/s no pico de maior concentração de precipitação pluviométrica (Figura 4b), localizado dentro da área de contribuição específica máxima (139,8 ha). Em relação ao mapa de erodibilidade simples (Figura 4c), destaca-se a incidência de vazões com vazão de 0,8 m³/s em solos com alto K fator, como o Cambissolo (Distrófico) de textura média, e o Leptsolo (Distrófico) com texturas variando de arenoso a pedregoso. O alto potencial de perda só é confirmado em áreas marcadas por vazões de pico elevado, bem como fatores LS elevados, cujos valores mais elevados se concentram próximos à planície fluvial ou ao canal de drenagem.

O resultado da variabilidade espacial, em particular o efeito cumulativo do condicionamento MUSLE variáveis, bem como do IC ao longo das encostas, pode ser visto na Figura 5. Observa-se que as estimativas de perda só foram mais acentuadas a partir de dois trechos intermediários de encostas, intensificando em função do aumento do fator LS, que até seus valores máximos próximo ao canal de drenagem ou reservatório. A estimativa máxima de entrada de sedimentos atinge, excepcionalmente, 25,54 toneladas da maior área específica de entrada, o que proporciona concentração máxima de volume de escoamento superficial e pico de vazão, associada à predominância de altos valores do fator CP. Além dessa situação, vale destacar também o maior número de áreas com perdas estimadas apenas entre 1 e 10 toneladas.

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Figura 5 - Gerenciamento estimado de sedimentos (parte a); Índice de Conectividade (Parte B); e Mapas de Relacionamento Bivariados (Parte C).

Essa perda começa nos segmentos intermediários e vai até as cercaníaes da planície. Essa perda também está associada a linhas de fluxo mais intensas. Essas situações, que acabam acompanhando apenas os trechos estimados de baixa perda, indicam áreas críticas na zona térmica de manejo e aporte de sedimentos. Isso porque esses trechos estão espacialmente correlacionados com o índice máximo de conectividade dos derramamentos com canais de drenagem, conforme ilustrado na Figura 5b, o que implica no efeito cumulativo e, consequentemente, na transferência de sedimentos da vertical para o solo.

Com base na mesma figura é possível perceber que esses ambientes são eventualmente sucedidos por trechos com estimativas de baixa perda de solo. Esses ambientes correspondem ao planejamento fluvial, que se caracteriza pela redução do gradiente, formando segmentos côncavos e, consequentemente, menor fator LS. Porém, vale ressaltar que esses mesmos ambientes estão sob efeito de intenso escoamento superficial a montante, o que implica em alto índice de conectividade. Isso sugere que esses fluxos intensos acabam mobilizando os sedimentos naturalmente depositados ao longo das planícies, deslocando o comprimento do canal ou reserva de drenagem.

Nesse sentido, entende-se que o potencial de perda de sedimentos em sistemas hidrográficos deve ser interpretado sob uma perspectiva dinâmica, considerando as especificidades de cada modelo utilizado. Uma visa estimar a desagregação e, consequentemente, a perda de solo, enquanto a outra indica a maior ou menor facilidade de mobilização dos sedimentos gerados. No contexto do levantamento, entende-se que as áreas demarcadas em marrom são aquelas marcadas em amarelo e imediatamente precedidas por segmentos em azul que são consideradas áreas críticas quando são responsáveis pelo manejo e contribuição de sedimentos para o canal de drenagem ou para a reserva.

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Figura 6 - Imagens representativas das quatro principais localizações da bacia no estudo: manejo e conectividade de sedimentos (parte a); Alta Geração de Sedimentos e Baixa Conectividade (Parte B); Baixa Geração de Sedimentos e Alta Conectividade (Parte C); e Alta Geração de Sedimentos e Alta Conectividade (Parte D).

6 apresenta a situação de cada ambiente com mais detalhes em termos de abrangência, práticas de manejo e evidências de processos erosivos. O ângulo indicado com baixo índice de conectividade de sedimentos é caracterizado por baixa concentração de fluxo, solos argilosos, baixo fator LS e, portanto, maior tempo de viagem até os canais ou reserva, e sua utilização na agricultura e práticas de manejo (Figura 6a). O ambiente representativo de alta perda de apenas e baixo índice de conectividade é marcado por vazão mais acentuada, baixos níveis de desempenho, alta taxa de LS, alta distância e tempo de percurso até o canal e reserva, com a condição de exposição única (Figura 6b). Para o ambiente com baixo índice de conectividade, é marcado por uma vazão reduzida do plano com remanescentes de vegetação, apenas o mais profundo no fluxo de acúmulo de materiais, baixo em LS fator e imediatamente próximo ao canal de drenagem, bem como à reserva (Figura 6c). O segmento marcado por alta perda de apenas e alto índice de conectividade é caracterizado por grande área aportada e, consequentemente, alta intensidade de fluxo, isoladamente com erodibilidade variando de média a alta, LS variando de média a alta, próximo ao canal de drenagem ou à reserva, e com condições (Figura 6d).

elizonnunes@ufg.br