Wepp model for rill erosion estimation in a brazilian semiarid watershed

Abstract

- Soil erosion is a major environmental problem in many parts of the world and represents a serious problem for sustainable agriculture and the environment, with direct and indirect impacts on soil quality and fertility. This study aimed to use the Water Erosion Prediction Project (WEPP) model to estimate rill erosion and determine soil physical and hydraulic properties, which are essential to investigate its performance. To this end, an experiment was carried out in the Exu Creek watershed, in Serra Talhada, semi-arid region of Pernambuco State (Brazil), under increasing flow rates: T1: 5.87 L min-1; T2: 12.10 L min-1; T3: 20.33 L min1; and T4: 27.57 L min-1. Liquid and solid discharges were sampled for determination and characterization of hydraulic parameters in preformed rill flows. Reynolds numbers between 2,019 and 6,929 and Froude numbers below 1 found in this study attest to occurrence of erosive rills. Soil losses due to rill erosion increased as flow rates increased. Rill erodibility was 0.0011 kg N-1 s-1, and critical shear stress (τc) was 1.91 Pa, collapsing rill sidewalls and increasing local uplift, wet perimeter, and rill hydraulic radius. A erosão do solo é um dos maiores problemas em muitas partes do mundo com impactos diretos e indiretos representando um problema muito sério na agricultura e sustentabilidade ambiental, afetando a fertilidade e qualidade do solo. Elevada erosão do solo e altas cargas de sedimentos são problemas sérios em várias regiões semiáridas no Brasil. No intuito de aplicar procedimentos de mitigação, são necessários uma estimação precisa da erosão do solo e produção de sedimentos. Este trabalho visa a abordagem do Water Erosion Prediction Project (WEPP) na quantificação da erosão em sulcos e avaliação das relações físicas e hidráulicas, essenciais para investigar o desempenho do modelo. Com este objetivo, o experimento foi desenvolvido na região semiárida da bacia hidrográfica do Exu, Serra Talhada - Pernambuco (Brasil), através de aplicações crescentes de diferentes vazões: T1: 5,87 L min-1 ; T2: 12,10 L min-1 ; T3: 20,33 L min-1 e T4: 27,57 L min-1 . Amostras de descargas líquidas e sólidas foram coletadas para determinação e caracterização dos parâmetros hidráulicos da vazão nos sulcos pré-estabelecidos. Os números de Reynolds entre 2.019 e 6.929 e de Froude abaixo de 1, atestaram a ocorrência de sulcos erosivos. As perdas de solo devido à erosão nos sulcos foram elevadas após os crescentes fluxos aplicados e o valor da erodibilidade do sulco obtido foi de 0,0011 kg N-1 s -1 e a tensão crítica de cisalhamento (τc) de 1,91 Pa causando o colapso das paredes laterais, elevação da área, perímetro molhado e o raio hidráulico dos sulcos experimentais.