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  • 7/25/2019 Dados de Entrada Swat

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    O modelo SWAT e suas possibilidades de aplicaes em APL agrcolas

    Josimar Gurgel Fernandes1, Josiclda Domiciano Galvncio2

    1Pesquisador (a) do Institito Agronmico de Pernambuco IPA. E-mail: [email protected]!Pesquisador (a) "#PE. E-mail:josicleda@$otmail.com

    Resumo:

    A utilizao do SWA !ode estar atrelada a v"rios !ro!#sitos segundo os

    o$%etivos de cada tra$al&o desenvolvido com essa 'erramenta( uns visam

    avaliar o com!ortamento &idrol#gico, outros !rocuram )uanti'icar a !roduo

    de sedimentos, em$asados em di'erentes 'ormas de uso e mane%o do solo,

    al*m de !oder ser utilizado !ara avaliar a !ro!agao de nutrientes, !esticidas

    e contaminantes+ A utilizao dessa 'erramenta !oderia auiliar imensamente o

    desenvolvimento de a-es em A./s agrcolas, tendo em vista suas

    'uncionalidade e a!lica-es, conduzindo dessa 'orma a tomada de decis-es

    mais acertada com relao 0 !ro$lem"tica de cada arran%o !rodutivo+ SWA

    * um modelo )ue gradualmente vem am!liando as suas 'ronteiras no am$iente

    cienti'ico, !ois det*m um !er'il de modelagem )ue !ossi$ilita englo$ar

    di'erentes com!onentes &idrol#gicos e agronmicos+ .erante estudos to

    !romissores com a utilizao do SWA, esse modelo a!resenta3se como um

    su!orte !ara resultados e 'undamentao cienti'ica, estimulando discuss-es e

    !ro!ostas a soluo de !ro$lemas agrcolas e am$ientais+

    Palavra-Chave:4eio am$iente( 5roso, .roduo Agrcola

    Absrac:

    &e use o' SWA can $e lin6ed to various !ur!oses according to t&e o$%ectives

    o' eac& 7or6 7it& t&is tool, one see6s to assess t&e &8drological $e&avior,

    ot&ers see6 to )uanti'8 t&e sediment 8ield, $ased on di''erent 'orms o' land use

    and management, in addition to $e used to evaluate t&e s!read o' nutrients,

    !esticides and contaminants+ &e use o' t&is tool could &el! immensel8 t&e

    develo!ment o' A./s agricultural activities in clusters, in vie7 o' its 'unctionalit8

    and a!!lications, t&us leading to more accurate decision ma6ing 7it& res!ect to

    t&e !ro$lems o' eac& !roductive arrangement+ SWA is a model t&at &as $een

    mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]
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    graduall8 e!anding its 'rontiers in environmental science, as &as a !ro'ile

    model t&at allo7s di''erent com!onents include &8drological and agricultural+

    Faced 7it& suc& !romising studies 7it& t&e use o' SWA, t&is model !resents

    itsel' as a su!!ort 'or scienti'ic reasons and results, stimulating discussions and

    !ro!osals to solve agricultural and environmental !ro$lems+

    !e"#ord9 5nvironment, 5rosion, Agricultural .roduction+

    Re$ere%cial e&rico

    De acordo com Srinivasan : Arnold ;1 * um modelo matem"tico de domnio !?$lico

    desenvolvido !elo De!artemanto de Agricultura dos 5stados @nidos @SDA,

    em con%unto com a @niversidade A:4 do eas A4@+ .ode3se destacar do

    modelo matem"tico seu !arBmetro distri$udo ;)uando as vari"veis e

    !arBmetros do modelo de!endem do es!ao e, ou, do tem!o> !ossi$ilitando

    um n?mero de di'erentes !rocessos 'sicos !ossam ser simulados em $acias

    &idrogr"'icas com o intuito de analisar os im!actos das altera-es no uso do

    solo so$re o escoamento su!er'icial e su$3su!er'icial, sua !roduo de

    sedimentos e tam$*m a )ualidade da "gua em $acias &idrogr"'icas agrcolas

    no instrumentadas+ modelo tra$al&a em escala de tem!o di"rio e * ca!az

    de simular longos !erodos, !ara com!utar os e'eitos das varia-es de mane%o+

    Segundo ;/astres : Cassiolato, 2E>, Arran%o .rodutivo /ocal ;A./> *

    de'inido como con%untos de atores econmicos, !olticos e sociais, localizados

    em um mesmo territ#rio, desenvolvendo atividades econmicas correlatas e

    )ue a!resentam vnculos de !roduo, interao, coo!erao e a!rendizagem+

    Geralmente, os A./s agrcolas originam3se onde &ouver !roduo de )ual)uer

    $em ou servio ligados a agricultura, envolvendo atividades e atoresrelacionados 0 a)uisio de mat*rias3!rimas, m")uinas e demais insumos,

    al*m de outros+ ais arran%os variaro desde a)ueles mais rudimentares

    0)ueles mais com!leos e articulados+

    A 'ormao de arran%os !rodutivos locais encontra3se geralmente

    associada a tra%et#rias &ist#ricas de construo de identidades e de 'ormao

    de vnculos territoriais ;regionais e locais>, a !artir de uma $ase social, cultural,

    !oltica e econmica comum+ A ao de !olticas, tanto !?$licas como !rivadas,

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    !ode contri$uir !ara 'omentar e estimular ;e at* mesmo destroar> tais

    !rocessos &ist#ricos de longo !razo ;/astres : Cassiolato, 2E>+

    A 'ormao do arran%o !rodutivo local na agricultura 'amiliar no agro3!#lo

    Assu34ossor# ;> * um $om eem!lo de A./ agrcola, !ois, a!resenta

    evidncias te#ricas e em!ricas acerca da agricultura 'amiliar, suas estrat*gias

    e reinsero no es!ao rural do .#lo de Desenvolvimento Hntegrado Assu3

    4ossor# ;>+ Al*m disso, a$range suas rela-es no conteto regional em )ue

    se insere, a !artir de determinado arran%o !rodutivo local, tendo em vista as

    trans'orma-es e im!actos resultantes da glo$alizao ;unes et al 2I>+

    5ssa * uma atividade relativamente recente, vem da segunda metade da

    d*cada de estimulada es!ecialmente !ela im!lantao de grandes !ro%etos

    governamentais de irrigao, )ue continuamente tiveram na 'ruticultura irrigada

    a atividade !rodutiva )ue conduziu o !rinci!al arran%o !rodutivo local e

    cola$orou 'ortemente com o crescimento do !roduto agrcola regional+

    As atividades !rinci!ais desenvolvidas no .#lo determinam a

    !redominBncia de um car"ter !rodutivo com 'orte im!ortBncia do setor

    agro!ecu"rio, e isso tem destacado a "rea do .#lo como um am$iente de

    irradiao do setor da agricultura irrigada atrelada a agroind?strias

    !rocessadoras+ .#lo AssuK4ossor# vem se con'igurando num dos mais

    im!ortantes es!aos de introduo de inova-es tecnol#gicas no estado, e os

    resultados o$tidos, en)uanto atividades !rodutivas tm etra!olado seus

    limites geogr"'icos e con)uistado mercados nacionais e internacionais ;unes

    et al 2I>+

    5sse A./ * a!resentado como revitalizador da economia do 5stado e

    alada 0 condio de L.#lo de DinamismoM da agro!ecu"ria do ordeste em

    geral, e do io Grande do orte, em !articular, as suas atividades, com n'ase!ara a 'ruticultura irrigada, tm sido alvo constante e !rivilegiado da ateno do

    !oder !?$lico, a!ontado !elo 'avorecimento e trans'erncia de e!ressivas

    somas de incentivos 'inanceiros ;unes et al 2I>+ )ue continua discutvel,

    contudo, * a dimenso do retorno social, ou os re'leos socioeconmicos,

    deste es'oro no cam!o da !roduo agro!ecu"ria e agroindustrial !ara a

    regio )ue 'orma o .#lo Assu34ossor#, tendo em vista )ue !ro$lemas de

    salinizao do solo %" se encontram !resentes na "rea, em decorrncia do usoinade)uado da irrigao+

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    5ssa !ro$lem"tica !ode ser investigada com a utilizao do SWA, !ois

    uma das suas grandes vantagens * o seu !otencial de simulao mais !reciso

    do !rocesso de escoamento su!er'icial, com 'orte contri$uio das varia-es

    es!aciais das !rinci!ais caractersticas do terreno como, clima, solo, vegetao

    e to!ogra'ia ;Wigmosta et al+, 1 do ar e umidade relativa+

    A utilizao dessa 'erramenta !oderia auiliar imensamente o

    desenvolvimento de a-es em A./s agrcolas, tendo em vista suas

    'uncionalidade e a!lica-es, conduzindo dessa 'orma a tomada de decis-es

    mais acertada com relao 0 !ro$lem"tica de cada arran%o !rodutivo+

    modelo SWA tra$al&a com uma 'ormula modi'icada do 4*todo da

    Curva ?mero ;C> ;@SDA, 1 !ara calcular o escoamento su!er'icial+

    4*todo da Curva ?mero relaciona o escoamento su!er'icial ao ti!o de solo,uso da terra e !r"ticas de mane%o ;Arnold et al+, 1 ;Williams : Perndt, 1+

    A entrada de dados no SWA * 'eita atrav*s de uma inter'ace

    a!ro!riada, os !lanos de in'ormao cartogr"'icos .HQs e dados

    al'anum*ricos+ s .HQs necess"rios so9 4odelo um*rico do erreno ;4>(

    solos e uso da terra+ 4 !ode ser de'inido como sendo a re!resentaomatem"tica de uma su!er'cie ou 'eio altim*trica atrav*s das coordenadas R,

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    e T+@m as!ecto im!ortante na modelagem es!acial distri$uda * de'inir o

    delineamento de su$3$acias e com isso a etrao da rede de drenagem a

    !artir dos 4Qs+ De acordo com 4ac&ado ;22>, na modelagem &idrol#gica,

    o desenvolvimento de t*cnicas autom"ticas nas ?ltimas d*cadas !ara a

    de'inio das !ro!riedades da drenagem em $acias e su$3$acias &idrogr"'icas,

    !ossi$ilitou a su$stituio gradual das re!resenta-es cartogr"'icas !or 4, o

    )ue 'acilitou muito a !re!arao dos dados+

    @ma inter'ace 'oi desenvolvida entre o SWA e o SHG ArcUie7V+ A

    inter'ace su$divide automaticamente a $acia em su$3$acias a !artir do 4,

    em seguida etrai os dados de entrada a !artir dos .HQs e do $anco de dados

    relacionados !ara cada su$3$acia+ A inter'ace !ossi$ilita )ue as sadas do

    modelo se%am ei$idas em ma!as, gr"'icos e )uadros do ArcUie7V+ 5ste

    modelo !ermite a simulao de !rocessos &idrol#gicos, a !roduo e

    trans!orte de sedimentos, e o ciclismo de !esticidas e nutrientes+

    A verso AUSWA2, est" totalmente integrada ao SHG ArcUie7V+

    so't7are * de domnio !?$lico e !ode ser acessado na Hnternet no endereo

    &tt!9KK777+$rc+tamus+eduKs7atK+

    A nova verso do SWA incor!ora grande !arte dos avanos contidos

    nos modelos anteriores, e tem como o$%etivo !redizer o im!acto do uso e

    mane%o do solo so$re o ciclo &idrol#gico, o trans!orte de sedimento e a

    )ualidade da "gua em grandes e com!leas $acias &idrogr"'icas, considerando

    longos !erodos de tem!o+

    Como caracersicas pri%cipaisdo modelo SWA, !odemos destacar9

    A sua $ase 'sica, !ois congrega e)ua-es )ue descrevem a relao

    entre as vari"veis do sistema+ e)uer in'ormao es!ec'ica so$re

    vegetao, clima, relevo, !ro!riedades do solo e seu uso e mane%o+

    Paseado nessas in'orma-es, o SWA modela os !rocessos 'sicos

    associados como o crescimento da vegetao, movimento da "gua,

    movimento de sedimentos, )ualidade da "gua, ciclagem de nutriente,

    entre outros( A seguimentao, a $acia &idrogr"'ica !ode ser su$dividida em su$3

    $acias de modo a re'letir as di'erenas de co$ertura vegetal, ti!o de

    solo, to!ogra'ia e uso do solo, sendo !ossvel a su$diviso c*lulas, cadac*lula re!resentando uma su$3$acia(

    http://www.brc.tamus.edu/swat/http://www.brc.tamus.edu/swat/
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    .ossi$ilita o uso de dados dis!onveis, as 'un-es mais $"sicas do

    SWA !odem ser simuladas com um con%unto mnimo de dados

    dis!onveis e de '"cil acesso nas agncias ou #rgos governamentais( e'iciente, !ois !ermite a simulao de $acias em di'erentes escalas e

    uma grande variedade de situa-es de uso e mane%o do solo de 'orma

    r"!ida e e'iciente com!utacionalmente( .ermite simular longos !erodos de 'orma contnua, sendo )ue muitos

    dos !ro$lemas relacionados com im!actos am$ientais s# so

    !erce$idos )uando avaliados !or longos !erodos de tem!o+

    .ara a realizao de simulao, o SWA re)uer in'orma-es es!aciais,

    como o modelo digital do terreno, &idrogra'ia, vazo l)uida, s*ries tem!oraisde !reci!itao, ma!a de solos, ma!a de uso e ocu!ao do solo e de

    descarga s#lida, umidade relativa, velocidade do vento, tem!eratura mnima e

    m"ima e dados da radiao solar+ .ara as in'orma-es dos solos, o SWA

    re)uer um $anco de dados com m?lti!las in'orma-es, entre elas !odemos

    destacar o n?mero de camadas do solo e in'orma-es !or camada de solo,

    !orosidade, condutividade &idr"ulica saturada, ca!acidade de "gua dis!onvel,

    gru!o &idrol#gico, !odendo ser agregada outras in'orma-es+ modelotam$*m utiliza um $anco de dados relativos ao uso do solo+

    A utilizao do SWA !ode estar atrelada a v"rios !ro!#sitos segundo

    os o$%etivos de cada tra$al&o desenvolvido com essa 'erramenta( uns visam

    avaliar o com!ortamento &idrol#gico, outros !rocuram )uanti'icar a !roduo

    de sedimentos, em$asados em di'erentes 'ormas de uso e mane%o do solo,

    al*m de !oder ser utilizado !ara avaliar a !ro!agao de nutrientes, !esticidas

    e contaminantes+

    SWA * um modelo )ue gradualmente vem am!liando as suas

    'ronteiras no am$iente cienti'ico, !ois det*m um !er'il de modelagem )ue

    !ossi$ilita englo$ar di'erentes com!onentes &idrol#gicos e agronmicos,

    tornando3se um modelo vers"til !ara muitas em!resas e #rgos !?$licos na

    tomada de decis-es diante de situa-es de con'lito de uso do solo )ue

    resultam em intensos !rocessos erosivos ;Uac&* et al 22( Sant&i et al 2X(

    C&u et al 2E>+

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    o Prasil as !es)uisas envolvendo a utilizao de modelos &idrol#gicos

    distri$udos ainda so limitadas em 'uno do grande n?mero de in'orma-es

    necess"rias !ara descrever a varia$ilidade es!acial e tem!oral dos sistemas

    naturais e da ineistncia de dados detal&ados re'erentes 0s vari"veis de

    entrada nos modelos ;.essoa et al+, 1 utilizou o

    modelo !ara simular o escoamento e a !roduo de sedimentos em uma

    micro$acia &idrogr"'ica+ Paldissera ;2E> usou o modelo !ara simular vaz-es

    l)uidas mensais na Pacia do io Cuia$"+ Algumas institui-es !?$licas e

    !rivadas tam$*m utilizam o SWA !ara !rognosticar !ro$lemas relacionados 0

    eroso e assoreamento, con'orme Santos et al+ ;2E>

    4ac&ado e Uettorazzi ;2X> a!licaram o SWA !ara simular a carga de

    sedimentos !roduzida !ela !e)uena $acia &idrogr"'ica do i$eiro dos 4artins,

    na cidade de .iracica$a S., nos anos de 1

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    reduo de

    A !otencialidade a!resentada !ela regio e o em!en&o do 4inist*rio do

    Desenvolvimento Hnd?stria e Com*rcio e da Secretaria 4unici!al da Hnd?stria e

    Com*rcio de .iracica$a, 'ez com )ue a regio 'osse !ioneira na im!lantao

    de um A./ do "lcool, e dentre os !rinci!ais o$%etivos desse A./ !odemos

    destacar o !lane%amento e organizao do setor )ue !assa !elo

    desenvolvimento de !es)uisa e inovao e adoo de novas tecnologias, tais

    como a utilizao do modelo SWA na tentativa de minimizar as !erdas de solo

    !or eroso e com isso diminuir os gastos com 'ertilizantes e !ro$lemas

    am$ientais ;&tt!9KK7i6i+adv'n+com>

    'uadro (: APL do )lcool em *+meros

    1 destilarias(

    ind?strias )ue geram 1+ em!regos diretos(I Hnstitutos ou Centros de .es)uisa e Desenvolvimento e1< 5ntidades !?$licas e !rivadas+1I,O mil&-es de toneladas de cana3de3a?car col&idas !or ano(E2 mil&-es de litros de etanol !roduzidos !or ano(1+X toneladas de a?car !roduzidas !or ano(1O2+

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    os resultados coletados, !ossi$ilitou avaliar de 'orma )uantitativa os e'eitos da

    alterao no solo devido 0 retirada da vegetao nativa !ara o !lantio de outras

    culturas con'erindo uma co$ertura diversa ao solo, $em como os e'eitos da

    ur$anizao e a construo de $arragens na $acia &idrogr"'ica e as

    conse)uincias da alterao na 'aia litorBnea+

    Parsanti et al ;2X>, estudou a eroso do solo em duas $acias ;uma de

    grande e outra de !e)uena escala> na "rea do !antanal de 4ato Grosso do

    Sul, com cen"rios de uso do solo !ro%etados !ara X anos su$stituindo a

    vegetao nativa !or !astagens e culturas agrcolas+ uso do modelo resultou

    em ecelentes estimativas !ara o mane%o e uso de solo de 'orma correta+

    Segundo Gassman et al. ;2O>, o modelo SWA vem sendo utilizado de

    'orma continua a!#s o seu desenvolvimento+ 4uitas a!lica-es 'oram

    eercidas !or agncias e #rgos governamentais, !rinci!almente na 5uro!a e

    nos 5stados @nidos, com o intuito de avaliar mudanas clim"ticas, e'eitos do

    uso do solo so$re os recursos &dricos e averiguar a ca!acidade do modelo

    !ara a!lica-es 'uturas+

    escoamento su!er'icial * con&ecido como o !rinci!al agente de

    trans!orte de sedimentos e de !oluentes em uma $acia &idrogr"'ica+ Desse

    modo, Uan /ie7 : Gar$rec&t ;2X> !rocuraram avaliar o com!ortamento do

    SWA na simulao do escoamento su!er'icial em trs su$3$acias do sudeste

    de 6la&oma 5@A, considerando diversas condi-es clim"ticas ;normal, com

    de'icincia e com ecesso &drico>+ s resultados encontrados mostram )ue

    com o modelo 'oi !ossvel simular de 'orma ade)uada a escoamento su!er'icial

    em uma das su$3$acias+ .ara as outras, 'oi !reciso realizar a cali$rao !ara

    o$teno dos resultados nas condi-es de clima normal e com de'icincia

    &drica+s !rocessos re!resentados no modelo !odem ser resumidos con'orme

    a!resentado na Figura 1+ Al*m dos com!onentes re!resentados neste

    es)uema o modelo !ossui ainda um m#dulo de !roduo de nutrientes e

    !esticidas e outro de !roduo de neve+ A estrutura do modelo SWA englo$a

    com!onentes relativos 0 !roduo de "gua( !roduo de sedimento( e

    !ro!agao no talvegue+

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    Figura 1 Fluograma de !rocessamento do modelo SWA ;Adriolo, et al 2>

    5studos realizados !or .a!!agallo et al ;2X> encontraram resultados

    com a )ualidade da "gua com!atveis entre os simulados !elo SWA e os

    dados o$servados na $acia &idrogr"'ica de Celone Cree6 no sudoeste da Ht"lia+

    5 com isso !ode concluir )ue o modelo * de grande im!ortBncia !ara avaliar os

    im!actos do uso do solo e es!ecialmente de !oluio di'usa+

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    Hsso !ossi$ilita a a$ertura de um vasto cam!o de !es)uisa do

    desenvolvimento das atividades agrcolas, !ecu"rias e am$ientais, com

    !ossi$ilidades de o$teno de resultados !romissores !ara a cincia+

    5m !es)uisa realizada !or Souza et al ;2X> utilizando o modelo SWA

    na simulao da concentrao total de '#s'oro em uma $acia &idrogr"'ica na

    "rea rural de Darnum na Austr"lia e sua im!licao na !roduo de cloro'ila,

    c&egaram a resultados )ue re'letem ao !rocesso de eutro'izao acelerada+

    Pa''aut et al ;2X> em com!arao entre os resultados o$tidos e os

    simulados com relao a !oluio !or coli'ormes 'ecais lanados de 'orma

    dis!ersa na $acia do S&oal Cree6 no sudoeste do 4issouri 5@A, o$teve

    resultados )ue do credi$ilidade ao SWA+

    Co%sideraes ,i%ais

    .erante estudos to !romissores com a utilizao do SWA em diversos

    locais do mundo, esse modelo a!resenta3se como um su!orte !ara resultados

    e 'undamentao cienti'ica, estimulando discuss-es e !ro!ostas a soluo de

    !ro$lemas am$ientais, e des!onta como 'erramenta de !ossvel utilizao em

    A./s agrcolas+

    ibliogra$ia co%sulada

    ADH/, 4+ U+( SAS+ /+( GHP5H, + C+( CA4AG, A+ S+ G+ 2+

    Cali$rao do modelo SWA !ara a !roduo e trans!orte de sedimentos+ Hn

    SH4.\SH SP5 .5]@5AS 5 4DHAS C5AHS NHD5/HCAS, I+

    2+ Pelo Norizonte+ Anais, Pelo Norizonte9 Comit Prasileiro de Parragens+ U+1, !+ 131O+

    A/D, J+ G+( WH//HA4S, J+ +( 4AHD45, D+ + 1

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    rganization 4eeting+ .urdue @niversit8 and @SDA3AS ational Soil 5rosion

    esearc& /a$orator8+

    GASS4A, .+ W+( 55S, 4+( G55, C+ N+( A/D, J+ G+ 2O+ &e soil

    and 7ater assessment tool9 &istorical develo!ment a!!lications and 'uture

    directions+ ransactions od t&e ASAP5, St+ Jose!&, v E, n 1+ !+ 1211312E+

    /AS5S, N+ 4+ 4+ : CASSH/A, J+ 5+ 2E+ Arran%os .orodutivos /ocais+

    Dis!onvel em9 &tt!9KKredesist+ie+u'r%+$rKglossario+!&! Consultado em9 12 de

    %aneiro de 212+

    4ACNAD, + 5+( U5ATTH, C+ A+ Simulao da !roduo de sedimentos

    !ara a micro$acia &idrol#gica do i$eiro dos 4artins S. evista Prasileira

    de Cincia do Solo+ Uol+ 2O, n=+ Uiosa Jul&oKAgosto+ 2X+

    4ACNAD, + 5+( U5ATTH, C+ A+( Ravier, a+ c+ simulao de cen"rios

    alternativos de uso da terra em uma micro$acia utilizando t*cnicas de

    modelagem e geo!rocessamento+ 2X+ evista Prasileira de Cincia do Solo+

    Uol+ 2O, n=+ !+ O2O3OXX+ Uiosa Jul&oKAgosto+ 2X+

    4ACNAD, onalton 5vandro Simulao de escoamento e de !roduo de

    sedimentos em uma micro$acia &idrogr"'ica utilizando t*cnicas de modelagem

    e geo!rocessamento+22 ese de doutorado ;Doutorado em Agronomia> 3

    @niversidade de So .aulo+ So .aulo, S.+

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    Economia e Sociologia Rral! Fortaleza, 2I+

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    &idrossedimentol#gicas da $acia &idrogr"'ica do rio Joanes e sua re!ercusso

    na zona costeira+ Dissertao ;mestrado em Geologia> @niversidade Federal

    da Pa&ia @FPA 1

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    WH ec&ical e!ort 2II+ PariaKHtal8+

    S.@H//, C+ A+( W^4A, S+ +( AAPA, J+ /+ 2+ Simulation o' dail8

    and mont&l8 stream disc&arge 'rom small 7aters&eds using t&e SWA model+

    ransactions o' t&e ASA5, St+ Jose!&, v+ 1X, n+ I, !+ 1=X131=X