Sub-Watershed Prioritization for Soil Erosion Risk Assessment in the Wadi Ouahrane Basin (Algeria) Using an Integrated Morphometric Analysis and Entropy-WASPAS Model

Resumo Técnico: Priorização de Sub-bacias para Avaliação do Risco de Erosão do Solo na Bacia do Wadi Ouahrane

Definição do Problema
A erosão do solo representa um desafio ambiental crítico na Bacia do Mediterrâneo, particularmente em regiões áridas e semiáridas como a Argélia, onde a declividade topográfica, a vegetação esparsa e as pressões antropogênicas exacerbam a degradação da terra. Na Argélia, mais de 50 milhões de hectares estão em risco, levando à sedimentação significativa em barragens e à perda de capacidade de armazenamento. O gerenciamento eficaz de bacias hidrográficas requer a identificação de áreas prioritárias para conservação; no entanto, o planejamento tradicional carece de uma estrutura abrangente e objetiva para classificar sub-bacias com base na suscetibilidade à erosão. O estudo aborda a necessidade de um mecanismo de suporte à decisão robusto para priorizar objetivamente as sub-bacias dentro da Bacia do Wadi Ouahrane para a conservação do solo e gestão sustentável.

Metodologia
A pesquisa emprega uma estrutura integrada combinando Sistemas de Informação Geográfica (SIG), análise morfométrica e técnicas de Tomada de Decisão Multicritério (MCDM). A área de estudo, a Bacia do Wadi Ouahrane (270 km²), foi delineada em 14 sub-bacias utilizando o ArcGIS 10.2 e a extensão ArcHydro.

1. Análise Morfométrica: Três categorias de parâmetros morfométricos foram calculados a partir do Modelo Digital de Elevação (MDE) e dados da rede de drenagem:
   • Lineares: Ordem do curso d'água, razão de bifurcação ($R_b$), razão de comprimento do curso d'água ($R_l$) e comprimento do fluxo superficial ($L_o$).
   • Área: Fator de forma ($F_f$), razão de alongamento ($R_e$), razão de circularidade ($R_c$), densidade de drenagem ($D_d$), textura de drenagem ($D_t$) e coeficiente de compacidade ($C_c$).
   • Relevo: Relevo da bacia ($R$), razão de relevo ($R_r$), relevo relativo ($R_{hp}$), número de rugosidade ($R_n$) e integral hipsométrica ($H_i$).
2. Ponderação por Entropia: Para eliminar o viés subjetivo na atribuição de importância a esses parâmetros, o método da Entropia foi aplicado. Esta abordagem baseada em dados calculou pesos objetivos com base na variância dentro do conjunto de dados, determinando quais critérios morfométricos influenciam mais significativamente a suscetibilidade à erosão.
3. Classificação WASPAS: O modelo Weighted Aggregated Sum Product Assessment (WASPAS) foi utilizado para classificar as 14 sub-bacias. Este método híbrido de MCDM sintetiza o Modelo de Soma Ponderada (WSM) e o Modelo de Produto Ponderado (WPM) utilizando um parâmetro de critério generalizado conjunto ($\lambda = 0,5$) para garantir uma avaliação equilibrada e estável do risco de erosão.

Principais Resultados

• Características Morfométricas: A Bacia do Wadi Ouahrane é caracterizada por geometrias alongadas, evidenciadas por baixos valores de fator de forma ($0,36–0,42$), razão de alongamento ($0,38–0,41$) e razão de circularidade ($0,23–0,50$). A rede de drenagem é um sistema de quinta ordem com 428 segmentos, onde os cursos d'água de primeira ordem constituem 45,56% do total. A densidade de drenagem varia de $1,60$a$1,95$ km/km², e todas as sub-bacias enquadram-se na classe de textura de drenagem "muito grossa" ($D_t < 2$), sugerindo condições de infiltração favoráveis em geral, embora com variações localizadas.
• Ponderação por Entropia: A análise revelou que a razão de bifurcação ($R_b$) e a razão de comprimento do curso d'água ($R_l$) foram os fatores mais influentes no controle da suscetibilidade à erosão, com pesos de $0,283$e$0,252$, respectivamente. Por outro lado, parâmetros relacionados à forma, como a razão de alongamento e o fator de forma, tiveram pesos negligenciáveis ($<0,002$).
• Priorização e Classificação de Risco: O modelo WASPAS identificou uma heterogeneidade espacial significativa no risco de erosão.
  • Risco Muito Alto: As sub-bacias SW-3, SW-4, SW-5, SW-7, SW-12 e SW-13 foram classificadas como áreas críticas. A SW-4 exibiu a maior suscetibilidade com uma pontuação final ($V_{SPM}$) de 0,857, tornando-se a prioridade máxima para intervenção.
  • Risco Muito Baixo: As sub-bacias SW-2 e SW-14 foram identificadas como tendo o menor risco, com pontuações de $0,541$e$0,505$, respectivamente.
  • As pontuações de risco em toda a bacia variaram de $0,505$a$0,857$, permitindo uma estratificação clara em cinco classes de risco distintas.

Significância e Alegações
O artigo postula que a integração da Entropia e do WASPAS com a análise morfométrica baseada em SIG fornece uma ferramenta de suporte à decisão cientificamente sólida, transparente e repetível para o gerenciamento de bacias hidrográficas. O estudo alega que esta abordagem híbrida minimiza efetivamente a subjetividade ao basear-se na variância dos dados para a ponderação, oferecendo assim uma base robusta para a priorização de medidas de conservação do solo.

Os autores afirmam que a metodologia identifica com sucesso sub-bacias específicas que requerem reabilitação urgente, indo além das avaliações gerais ao nível da bacia para intervenções direcionadas em sub-bacias. Ao destacar a SW-4 como a área mais crítica, o estudo fornece dados concretos para o desenvolvimento de políticas de gestão sustentável de terras e recursos hídricos. O artigo conclui que, embora a presente avaliação seja estática e dependa primordialmente de parâmetros morfométricos, a estrutura é escalável e pode servir como um modelo fundamental para estudos futuros que possam incorporar variáveis socioeconômicas, mudanças no uso da terra e cenários climáticos para aumentar as capacidades preditivas.