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Type: Dissertação
Title: Estimativa de larguras de vegetação para zonas ripárias através de redes neurais : o caso da remoção do nitrogênio
Author: Santin, Francele Michele
First advisor: Grzybowski, Jose Mario Vicensi
metadata.dc.contributor.advisor2: Silva, Roberto Valmir da
metadata.dc.contributor.referee1: Chaffe, Pedro Luiz Borges
metadata.dc.contributor.referee2: Duarte , Denio
metadata.dc.contributor.referee3: Korf, Eduardo Pavan
Resume: A água constitui um recurso indispensável para todas as populações da biosfera, como também, um fundamental componente abiótico dos ecossistemas. Entretanto, esse recurso vem sofrendo crescente degradação da qualidade e escassez da quantidade, devido a vários fatores, dentre eles, excesso de poluição antrópica e inadequado planejamento e gestão das Bacias Hidrográ-ficas. Com base nesse contexto, verifica-se que um dos atributos dos ecossistemas vegetais é justamente a proteção dos corpos hídricos. Dessa forma, a determinação do dimensionamento da vegetação que compõe a zona ripária, propiciando a plena execução das suas funções, é de suma importância para a conservação do recurso. Muito embora a preservação das Áreas de Preservação Permanente só ocorra por força legal, é necessário que essas normas tenham fun-damentação em pesquisas científicas. Este trabalho está dividido em duas partes (uma revisão e uma aplicação): a primeira parte, artigo I, consiste em uma revisão das estimativas de larguras eficientes para diferentes funções da vegetação ripária e uma breve abordagem das metodolo-gias utilizadas. Nele foram revisados 37 artigos científicos que investigaram, em específico, a influência da largura da vegetação ripária na execução de funções e/ou serviços ambientais citados. Como resultado, a funcionalidade dessas áreas foi categorizada em seis grupos: a) filtragem de sedimento, b) filtragem de nutrientes, c) fatores abióticos, d) poluição difusa, e) conservação de espécies e f) escoamento superficial, em seguida foram descritas as larguras mínimas e máximas estimadas como ótimas para cada um dos grupos funcionais. Foi verifi-cado uma grande variabilidade nas larguras ripárias, a largura da categoria que mais variou foi a remoção de nutrientes 3,8 até 280m e as outras categorias variaram dentro desses valores. Na se-gunda parte desta dissertação, artigo II, foi desenvolvida e implementada uma metodologia para estimar a largura da vegetação ripária com o uso de um Comitê de Redes Neurais Artificiais. Os parâmetros utilizados para os dados de entrada nas Redes foram: condutividade hidráulica do solo, índice de vegetação, concentração de nitrato e eficácia da filtragem da carga de nitrato do solo. Em seguida, os dados foram usados para treinar, validar, testar e selecionar as Redes com melhor performance para compor o Comitê de Redes Neurais Artificiais. Com o estudo do Modelo Digital da Bacia Hidrográfica dos Rios Leãozinho e Ligeirinho, esta, foi dividida em 165 sub-bacias menores e o Comitê de Redes Neurais Artificiais calculou de forma satisfatória a largura da vegetação ripária necessária, em cada uma das sub-bacias, para remover 90% da carga de nitrato existentes no solo, superando o desempenho das redes neurais individuais e reduzindo consideravelmente a variância dos erros de saída relativo às redes individuais.
Abstract: Water is an indispensable resource for all populations of the biosphere, as well as, a key abiotic components of ecosystems. There has been increase in degradation in its quality and there is miss of it due to several factors, such as large anthropogenic pollution and inadequate planning and management of Watersheds. In this context, we can notice that one of the attributes of green ecosystems is precisely the protection of rivers. Thus, the determination of the desing vegetation that makes up the riparian buffer zone, which allow the full use of its functions, is important for the conservation of this resource. Even though, the conservation of areas of Per-manent Preservation only occurs by the law, it is necessary that these standards have scientific basis. This study is divided into two parts (a review and a practical methodology): the first part, called Article I, consists of a review of estimates of the efficient widths for different functions of riparian vegetation, as well as it presents a brief overview of the used methodologies. We reviewed 37 scientific articles that focused on the influence of the width of the riparian vege-tation in the performance of functions and / or environmental services. As a result, we could categorize the functionality of these areas into six groups: a) sediment filtering, b) nutrients filtering, c) abiotic factors, d) diffuse pollution, e) species conservation, and f) runoff. Then, we described the minimum and maximum widths estimated as optimal for each of the functional groups. A large variability in riparian widths has been found. The nutrient removal 3.8 to 280m presented the greatest variation in the width. The other categories ranged within these values. In the second part of this study, also called Article II, we developed a methodology to estimate the width of the riparian vegetation, which was based on an Artificial Neural Network Ensemble. The following parameters were used to input data on the networks: hydraulic conductivity of soil, vegetation index, nitrate concentration and filtering efficiency of soil nitrate load. Then, the data were used to train, validate, test and select the best performing networks to form the Ar-tificial Neural Network Ensemble. With the study of the Digital Elevation Model of the Ligeiro Watershed River, which is divided into 165 smaller sub-basins, the Artificial Neural Network Ensemble calculated the satisfactory width of riparian buffer vegetation that is needed in each one of the sub-basins to remove 90% of the existing soil nitrate load. It proved to overcome the performance of individual neural networks greatly reducing the variance of output errors on the individual networks.
Keywords: Escassez da água
Qualidade da água
Poluição antrópica
Gestão de bacias hidrográficas
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal da Fronteira Sul
Acronym of the institution: UFFS
College, Institute or Department: Campus Erechim
Name of Program of Postgraduate studies: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental
Type of Access: Acesso Aberto
URI: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/1549
Issue Date: Oct-2017
metadata.dc.level: Mestrado
Appears in Collections:Ciência e Tecnologia Ambiental

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