As águas superficiais vêm sofrendo impactos em diversas cidades e o escoamento superficial tem sido uma das causas primárias de degradação dos recursos hídricos devido à poluição difusa, além das fontes pontuais, como efluentes domésticos e industriais. A Concentração Média do Evento (CME) tem sido muito utilizada para caracterizar a poluição difusa gerada no escoamento superficial durante o evento de precipitação, além de ser empregada como parâmetro de entrada na estimativa de carga de origem difusa por meio de modelos hidrológicos. Este estudo se dedicou especialmente à avaliação de como a CME influencia a estimativa de cargas difusas quando parâmetro de entrada para modelos hidrológicos. Para isso, além de atividades de campo visando à confecção de modelos de previsão da CME com base em dados reais de uma bacia hidrográfica urbana (Mineirinho, São Carlos, SP) em resposta a eventos chuvosos, buscou-se ajustar, à realidade brasileira, um modelo consagrado para estimativa de cargas difusas e aplicado principalmente em países com clima temperado. Os resultados desta pesquisa mostraram que, em geral, os valores de CME observados são de 2 a 12 vezes maiores que os encontrados na literatura internacional. Em comparação com estudos nacionais, observou-se uma variação nos dados encontrados dependendo das características da bacia hidrográfica monitorada. Além disso, ao adequar o modelo hidrológico L-THIA às características locais, verificou-se um aumento na estimativa da carga de origem difusa quando se utilizavam dados locais. Por fim, com base nas análises realizadas neste estudo, foi possível verificar que os valores de CME que melhor representam as características da bacia hidrográfica do Mineirinho são: nitrogênio total Kjeldahl 6,19 mg.L-1, fósforo total 1,00 mg.L-1, sólidos suspensos totais 870 mg.L-1, chumbo 0,78 mg.L-1, cobre 0,09 mg.L-1 e zinco 0,34 mg.L-1. Reforça-se, portanto, a necessidade de estudos locais para análise da poluição difusa para o planejamento de ações de mitigação de poluição difusa no Brasil. / Surface water has been impacted in several cities and surface runoff has been one of the primary causes of degradation of this resource due to nonpoint source pollution besides the point sources, like domestic effluents and industries. The Event Mean Concentration (EMC) has been widely used to characterize the diffuse pollution generated in the surface runoff during the precipitation event, and it is still used as input parameter in hydrological models that seek to estimate diffuse load. This study focused particularly on the evaluation of how the EMC influences the estimation of diffuse loads as input parameter for hydrological models. To that end, in addition to field activities for the preparation of EMC forecast models based on real data from a river basin in response to rainy events, we attempted to adjust to the Brazilian reality a well-established model for estimating diffuse loads and mainly applied in countries with temperate climate. The results of this research showed that, overall, the EMC observed values are from 2 to 12 times higher than those found in the international literature. Compared with national studies, a variation was observed in the data found depending on the characteristics of the monitored watershed. In addition, when adapting the L-THIA hydrological model to local characteristics, there was an increase in the diffuse source load estimate when using local data. Finally, based on the analyzes carried out in this study, it was possible to verify that the EMC values which best represent the characteristics of the Mineirinho river basin are: Total Kjeldahl Nitrogen 6.19 mg.L-1, Total Phosphorous 1.00 mg.L-1, Total Suspended Solids 870 mg.L-1, Lead 0.78 mg.L-1, Copper 0.09 mg.L-1 and Zinc 0.34 mg.L-1. Therefore, it is necessary to carry out local studies to analyze diffuse pollution in order to create a more solid basis for the planning of mitigation actions to control diffuse pollution in Brazil.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Tillage is a conservation technique for soil management, whose principles are avoiding soil disturbance, straw maintenance on the surface and crop rotation. Currently, negligence in its use leads to situations of land degradation. Little is known about the hydrological and erosive dynamic in slopes and zero-order basins. The study monitored water and soil loss in mishandled tillage systems in the scope of paired basins of order zero, with and without mechanical practices for runoff control. The plots are located in FEPAGRO Semente s experimental area in the city of Julio de Castilhos, RS Central region. The basin area without mechanical practices is 2.34 ha and with mechanical conservation practices in the form of terraces of 2.43 ha. Rainfall, flow and sediment concentration were monitored during major rainfall events that occurred between the periods of July 2014 to March 2015. The data was analyzed to understand the dynamics of water infiltration and formation of runoff in two ways: comparison of total losses of water and sediment between events, and the comparison of the hydrograph and sedimentograph of a same event between basins. The results demonstrate that the basins are highly responsive to the precipitation and that sediment production is exhausted in the duration of each event. The tillage system without mechanical practice could not contain the superficial runoff whereas in the basin where mechanical practices were used such losses were greatly reduced. For rainfall of larger magnitudes, flow rates were heightened, indicating high sediment production capacity. In the bowl with mechanical practice, construction of terraces resulted in flow rates with higher concentrations of sediment, but did not cause a higher amount of total sediments due to the low volume drained. Soil losses were significant for larger events and with low ground cover. / O sistema plantio direto é uma técnica conservacionista de manejo do solo, que tem como princípios o não revolvimento do solo, a manutenção da palha em superfície, a rotação de culturas e o controle do escoamento. A utilização parcial desses princípios condiciona à degradação do solo e dos recursos hídricos. Pouco se conhece sobre a dinâmica hidrológica e erosiva na escala de encosta e de bacias sob esse sistema de manejo do solo. O presente estudo monitorou as perdas de água e solo em sistema de plantio direto em bacias pareadas de ordem zero com, aproximadamente, 2,4ha, com e sem práticas mecânicas de controle de escoamento superficial. A área experimental está localizada na FEPAGRO Sementes no município de Júlio de Castilhos, região Central do RS. Entre o período de julho de 2014 a março de 2015 foram monitoradas a precipitação, vazão e concentração de sedimentos, durante os principais eventos pluviométricos contabilizando um total de 14 eventos chuva-vazão significativos. Além do monitoramento, também foi realizada a caracterização físico-hídrica dos solos e a infiltração. Os dados foram utilizados para descrever a dinâmica de infiltração de água e da formação do escoamento superficial bem como a perda de sedimentos, a partir da comparação das perdas totais de água e sedimentos evento a evento, e, também, pela análise dos hidrogramas e sedimentogramas de todos os eventos comparando o seu comportamento entre as bacias. Os resultados demonstram que ambas as bacias são altamente responsivas às precipitações mesmo de média magnitude. A bacia sem práticas mecânicas apresentou, em média, 80% a mais de perda de água e coeficiente de escoamento, em média, de 11% não conteve o escoamento superficial sendo que na bacia com práticas mecânicas, o coeficiente de escoamento foi menor que 1%. Os eventos de maior magnitude a vazões foram elevadas indicando alta capacidade de desagregação e transporte de sedimentos. Os resultados demonstram a ineficiência do atual sistema produtivo de grãos no controle do escoamento superficial e processos associados (erosão, perda de nutrientes, matéria orgânica e agroquímicos).

A bacia hidrográfica do ribeirão Itaim apresenta evidências de falta de planejamento do uso e ocupação do solo, refletindo condições típicas da região do Vale do Paraíba. Isso tem provocado aumento do escoamento superficial, aumento de erosão, assoreamento dos cursos dágua, enchentes e inundações na bacia do Rio Paraíba. Esse estudo realizado na bacia hidrográfica do ribeirão Itaim, município de Taubaté, SP, visou estimar o escoamento superficial pelo método Curva-Número em área com cobertura vegetal de Pastagem Brachiaria Decumbens, predominante na bacia. Os valores do número de curva CN foram definidos em função do tipo de uso e cobertura do solo, da condição de superfície, da condição hidrológica do solo e do grupo de solos em que a área foi classificada. A estimativa do escoamento superficial foi feira de três métodos distintos: no 1, utilizaram-se valores de infiltração acumulada (Iac) obtidos no campo, considerados como sendo a Infiltração potencial (S), os quais variam de 15.37mm a 51,88mm com um valor médio de 23,46mm. Com esses valores de infiltração e utilizando valores de precipitações máximas para Taubaté, SP, com tempo de duração de 3 horas: P = 54,4; 70,3; 80,8; 86,7; 90,9; 94,1 e 103,9mm, respectivamente, para os tempos de retorno de Tr = 2, 5, 10, 15, 25 e 50 anos, os seguintes valores de escoamento foram gerados: 34,83; 49,33; 59,14; 64,71; 68,69; 71,73 e 81,10mm, respectivamente. No 2, considerou-se a cobertura vegetal da bacia predominantemente constituída de Pasto Sujo, utilizando-se o valor adimensional CN = 75, obteve a infiltração potencial S = 84,7mm e chegou-se aos valores de escoamento que variaram de 11 a 44mm, os quais foram inferiores aos valores gerados pelo método Curva-Número, especialmente para tempos de retorno maiores. No 3, considerou-se o valor de CN ponderado = 66,57 para todas as classes de uso da bacia, e obteve-se um valor de infiltração potencial mais elevado S = 127mm. Consequentemente, os resultados dos valores de escoamento superficial foram mais baixos e corresponderam a 5,33; 11,64; 16,72; 19,83; 22,16; 23,98 e 29,83mm. Comparando-se os resultados obtidos pelos métodos Curva-Número convencional e ponderado, conclui-se que o método Curva-Número aplicado de modo ponderado subestimou o escoamento superficial na área estudada. Contudo, os resultados obtidos indicam ser possível sua utilização na obtenção do escoamento superficial, desde que promovidos os ajustes para as situações locais pelo uso de medidas de infiltração potencial obtidas em campo. / The Itaim Watershed lacks planning for land use, reflecting typical conditions frequently seen in the area of the valley of Paraíba. This has been causing increase of runoff, increase in soil erosion, sedimentation of the water channels, inundations and floods in those watersheds that form the Paraíba do Sul Basin. This study carried out in the Itaim watershed, municipal district of Taubaté, SP, aimed to estimate surface runoff based on the Curve-Number (CN) method in area with vegetation cover of grassland Brachiaria Decumbens), that prevails in this watershed. The values of the number of the curve CN were defined as a function of land use type and vegetation cover of the soil, soil surface condition, of the hydrological condition of the soil and of the soil group that the area has been classified. The estimate of the surface runoff was made based on three different ways: in the 1st, values of accumulated Infiltration (Iac) obtained in the field were used, considered as the Potential Infiltration (S), which varied from 15.37 mm to 51.88 mm with a medium value of 23.46 mm. With those measured infiltration rates and using the maximum precipitation values for Taubaté, SP, with duration time of 3 hours: P = 54.4; 70.3; 80.8; 86.7; 90.9; 94.1 and 103.9 mm, respectively, for the return times, Tr = 2, 5, 10, 15, 25 e, 50 years, the following values of surface runoff were generated: 34.83, 49.33; 59.14; 64.71; 68.69; 71.73 and 81.10 mm, respectively; In the 2nd, way it was considered that the prevailing vegetation cover of the watershed was Dirty Pasture (Pasture with regrowth of natural vegetation) and therefore, a value of CN = 75 was used and generated a potential infiltration, S = 84,7 mm and resulted in surface runoff values that varied from 11 to 44 mm, which were lower than the values generated by the method Curve-Number, especially for greater return times. In the 3rd, way, the value of CN was considered equal to 66.57. This value was calculated weighting the contribution of all land use cover classes of the watershed, and as a result a higher value of potential infiltration, S = 127 mm, was obtained. Consequently, the surface runoff values were 5.33; 11.,64; 16.72; 19.83; 22.16; 23,98 and 29.83 mm. Therefore, lower than the values obtained in the first way. The comparison of results obtained by the two Curve-Number methods (conventional and weighted) allowed to be concluded that the Curve-Number method applied in a conventional way underestimated the surface runoff in the studied area. However, results indicate that is possible to use this method for surface runoff estimates as long as adjustments based on potential Infiltration obtained in field be used for local situations.

A infiltração das águas de chuva dentro dos lotes urbanos é uma possível forma de promover o controle descentralizado do escoamento superficial na origem, com vistas ao gerenciamento das águas pluviais urbanas e conseqüente atenuação das cheias. Neste trabalho, foram conduzidos ensaios de campo com trincheiras de infiltração, em dois solos distintos, um arenoso e outro argiloso, com o objetivo de avaliar quantitativamente o comportamento hidráulico das estruturas de infiltração em resposta a volumes de escoamento. As trincheiras foram alimentadas com volumes de água controlados, e o campo de umidade do experimento foi monitorado com sonda de nêutrons, durante o processo de redistribuição da água no solo. Foi realizada a modelagem matemática do fenômeno bidimensional de infiltração em torno de trincheiras de seção retangular, em resposta à entrada de águas pluviais provenientes de áreas impermeabilizadas contíguas. A comparação entre os resultados experimentais e simulados pela equação bidimensional de Richards indica uma pequena defasagem dos valores de volume infiltrado e umidade do solo nos processos de infiltração e drenagem interna simulados em relação aos observados. A capacidade de infiltração da trincheira mostrou-se maior nos dados observados, possivelmente devido à simplificação de distribuição unimodal dos diâmetros dos poros adotada na modelagem numérica, uma vez que, experimentalmente, observou-se multimodalidade nos dois solos estudados. A curva de van Genuchten é, juntamente com a equação de Richards, a base do modelo computacional, e divergências no seu ajuste em relação aos dados observados podem conduzir a pequenas divergências dos volumes infiltrados e perfis de umidade ao longo do processo de infiltração simulado, em relação ao observado. São apresentadas algumas considerações de dimensionamento sobre a implantação de trincheiras de infiltração em lotes residenciais, bem como discussões com respeito aos planos diretores urbanos. É apresentado um estudo simplificado, baseado no método racional, sobre a redução no hidrograma de cheia proporcionada pelo uso de trincheiras em uma micro bacia urbana, o qual revelou reduções da ordem de até 94% do deflúvio superficial direto gerado pelo lote. / Stormwater infiltration process at the scale of housing is a possible way to promote the decentralized runoff control in order to manage the urban water and to attenuate flood peaks. In this work, field essays with infiltration devices at two different soils, either sandy and clay-loam soils, are assessed in order to study the hydraulic behavior of infiltration trenches to attenuate incoming runoff volume inputs. The infiltration trench experiments set a controlled water supply for specific boundary conditions, and the experimental moisture field were monitored with neutron probe during the water redistribution process at soil core. Bi-dimensional (2D) mathematical modeling is depicted at specific boundary conditions with a rectangular-trench layout, thereby mimicking a potential situation of runoff incoming from adjacent impervious areas. The comparison between experimental and numerical results, simulated by two-dimensional Richards\' equation, shows a small lag-time difference of both infiltrated volumes and soil moisture contents during infiltration and drainage periods. The trench infiltration capacity of observed data appears to be greater than simulated results, possibly due to an overall simplification of a uni-modal, homogeneous pore diameter distribution adopted by the modeling scheme. Experimental retention curves outline indirect evidences of multi-modal, heterogeneous behavior of pore structure. Bon van Genutchen-type retention curve and Richards-momentum equations represent the baseline approach to the computational model of non-saturated soils. Some fitting discrepancies between observed and simulated results could lead to negligible different estimations of infiltrated volumes and moisture profiles. Finally, further discussions on project design and best management practices (BMPs) of infiltration trenches at housing scale as well discussions on urban master plan are outlined herewith. A simplified study, based on rational method, is presented on the reduction of incoming hydrograph with the use of infiltration trenches. Preliminary results perform volume reductions of approximately 94% from incoming runoff generated at housing lots.

A infiltração das águas de chuva dentro dos lotes urbanos é uma possível forma de promover o controle descentralizado do escoamento superficial na origem, com vistas ao gerenciamento das águas pluviais urbanas e conseqüente atenuação das cheias. Neste trabalho, foram conduzidos ensaios de campo com trincheiras de infiltração, em dois solos distintos, um arenoso e outro argiloso, com o objetivo de avaliar quantitativamente o comportamento hidráulico das estruturas de infiltração em resposta a volumes de escoamento. As trincheiras foram alimentadas com volumes de água controlados, e o campo de umidade do experimento foi monitorado com sonda de nêutrons, durante o processo de redistribuição da água no solo. Foi realizada a modelagem matemática do fenômeno bidimensional de infiltração em torno de trincheiras de seção retangular, em resposta à entrada de águas pluviais provenientes de áreas impermeabilizadas contíguas. A comparação entre os resultados experimentais e simulados pela equação bidimensional de Richards indica uma pequena defasagem dos valores de volume infiltrado e umidade do solo nos processos de infiltração e drenagem interna simulados em relação aos observados. A capacidade de infiltração da trincheira mostrou-se maior nos dados observados, possivelmente devido à simplificação de distribuição unimodal dos diâmetros dos poros adotada na modelagem numérica, uma vez que, experimentalmente, observou-se multimodalidade nos dois solos estudados. A curva de van Genuchten é, juntamente com a equação de Richards, a base do modelo computacional, e divergências no seu ajuste em relação aos dados observados podem conduzir a pequenas divergências dos volumes infiltrados e perfis de umidade ao longo do processo de infiltração simulado, em relação ao observado. São apresentadas algumas considerações de dimensionamento sobre a implantação de trincheiras de infiltração em lotes residenciais, bem como discussões com respeito aos planos diretores urbanos. É apresentado um estudo simplificado, baseado no método racional, sobre a redução no hidrograma de cheia proporcionada pelo uso de trincheiras em uma micro bacia urbana, o qual revelou reduções da ordem de até 94% do deflúvio superficial direto gerado pelo lote. / Stormwater infiltration process at the scale of housing is a possible way to promote the decentralized runoff control in order to manage the urban water and to attenuate flood peaks. In this work, field essays with infiltration devices at two different soils, either sandy and clay-loam soils, are assessed in order to study the hydraulic behavior of infiltration trenches to attenuate incoming runoff volume inputs. The infiltration trench experiments set a controlled water supply for specific boundary conditions, and the experimental moisture field were monitored with neutron probe during the water redistribution process at soil core. Bi-dimensional (2D) mathematical modeling is depicted at specific boundary conditions with a rectangular-trench layout, thereby mimicking a potential situation of runoff incoming from adjacent impervious areas. The comparison between experimental and numerical results, simulated by two-dimensional Richards\' equation, shows a small lag-time difference of both infiltrated volumes and soil moisture contents during infiltration and drainage periods. The trench infiltration capacity of observed data appears to be greater than simulated results, possibly due to an overall simplification of a uni-modal, homogeneous pore diameter distribution adopted by the modeling scheme. Experimental retention curves outline indirect evidences of multi-modal, heterogeneous behavior of pore structure. Bon van Genutchen-type retention curve and Richards-momentum equations represent the baseline approach to the computational model of non-saturated soils. Some fitting discrepancies between observed and simulated results could lead to negligible different estimations of infiltrated volumes and moisture profiles. Finally, further discussions on project design and best management practices (BMPs) of infiltration trenches at housing scale as well discussions on urban master plan are outlined herewith. A simplified study, based on rational method, is presented on the reduction of incoming hydrograph with the use of infiltration trenches. Preliminary results perform volume reductions of approximately 94% from incoming runoff generated at housing lots.

Deforestation of the Brazilian savanna (Cerrado) region has caused major changes in hydrological processes. These changes in water balance and soil erosion are still poorly understood, but are important for making land management decisions in this region. Therefore, it is necessary to understand the magnitudes of hydrological processes and soil erosion changes on local, regional and continental scales, and the consequences that are generated. The main objective of the study presented in this doctoral thesis was to better understand the mechanism of hydrological processes and soil erosion in the Cerrado. To achieve that, I worked with different scales (hillslope, watershed and continental) and using data from experimental field, laboratory, and remote sensing. The literature review reveals that the annual rainfall erosivity in Brazil ranges from 1672 to 22,452 MJ mm ha-1 h-1 yr-1. The smallest values are found in the northeastern region, and the largest in the north and the southeastern region. I found that the canopy interception may range from 4 to 20% of gross precipitation and stemflow around 1% of gross precipitation in the cerrado. The average runoff coefficient was less than 1% in the plots under cerrado and that the deforestation has the potential to increase up to 20 fold the runoff coefficient value. The results indicate that the Curve Number method was not suitable to estimate runoff under undisturbed Cerrado, bare soil (hydrologic soil group A), pasture, and millet. Therefore, in these cases the curve number is inappropriate and the runoff is more aptly modeled by the equation Q = CP, where C is the runoff coefficient. The water balance from the remote sensing data across the Brazilian Cerrado indicates that the main source of uncertainty in the estimated runoff arises from errors in the TRMM precipitation data. The water storage change computed as a residual of the water budget equation using remote sensing data (TRMM and MOD16) and measured discharge data shows a significant correlation with terrestrial water storage change obtained from the GRACE data. The results show that the GRACE data may provide a satisfactory representation of water storage change for large areas in the Cerrado. The average annual soil loss in the plots under bare soil and cerrado were 15.25 t ha-1 yr-1 and 0.17 t ha-1 yr-1, respectively. The Universal Soil Loss Equation cover and management factor (C-factor) for the plots under native cerrado vegetation was 0.013. The results showed that the surface runoff, soil erosion and C-factor for the undisturbed Cerrado changes between seasons. The greatest C-factor values were found in the summer and fall. The results found in this doctoral thesis provide benchmark values of the water balance components and soil erosion in the Brazilian Cerrado that will be useful to evaluate past and future land cover and land use changes for this region. In addition, I conclude that the remote sensing data are useful to evaluate the water balance components over Cerrado regions, identify dry periods, and assess changes in water balance due to land cover and land use change. / O desmatamento nas regiões de Cerrado tem causado intensas mudanças nos processos hidrológicos. Essas mudanças no balanço hídrico e erosão do solo são ainda pouco entendidas, apesar de fundamentais na tomada de decisão de uso e manejo do solo nesta região. Portanto, torna-se necessário compreender a magnitude das mudanças nos processos hidrológicos e de erosão do solo, em escalas locais, regionais e continentais, e as consequências dessas mudanças. O principal objetivo do estudo apresentado nesta tese de doutorado foi de melhor entender os mecanismos dos processos hidrológicos e de erosão do solo no Cerrado Brasileiro. Para tanto, utilizou-se diferentes escalas de trabalho (vertentes, bacias hidrográficas e continental) e usando dados experimentais in situ, de laboratório e a partir de sensoriamento remoto. O estudo de revisão de literatura indica que a erosividade da chuva no Brasil varia de 1672 to 22,452 MJ mm ha-1 h-1 yr-1. Os menores valores encontram-se na região nordeste e os maiores nas regiões norte e sudeste do Brasil. Verificou-se que os valores de interceptação da chuva variam de 4 a 20% e o escoamento pelo tronco aproximadamente 1% da precipital total no cerrado. O coeficiente de escoamento superficial foi menor que 1% nas parcelas de cerrado e o desmatamento tem o potencial de aumentar em até 20 vezes esse valor. Os resultados indicam que o método Curve Number não foi adequado para estimar o escoamento superficial nas áreas de cerrado, solo exposto (grupo hidrológico do solo A), pastagem e milheto. Portanto, nesses casos o uso do CN é inadequado e o escoamento superficial é melhor estimado a partir da equação Q = CP, onde C é o coeficiente de escoamento superficial. O balanço hídrico a partir de dados de sensoriamento remoto para todo o Cerrado Brasileiro indica que a principal fonte de incerteza na estimativa do escoamento superficial ocorre nos dados de precipitação do TRMM. A variação de água na superfície terrestre calculada como o residual da equação do balanço hídrico usando dados de sensoriamento remoto (TRMM e MOD16) e valores observados de vazão mostram uma correlação significativa com os valores de variação de água na superfície terrestre provenientes dos dados do GRACE. Os dados do GRACE podem representar satisfatoriamente a variação de água na superfície terrestre para extensas regiões do Cerrado. A média anual de perda de solo nas parcelas de solo exposto e cerrado foram de 15.25 t ha-1 yr-1 and 0.17 t ha-1 yr-1, respectivamente. O fator uso e manejo do solo (fator C) da Universal Soil Loss Equation para o cerrado foi de 0.013. Os resultados mostraram que o escoamento superficial, erosão do solo e o fator C na área de cerrado variam de acordo com as estações. Os maiores valores do fator C foram encontrados no verão e outono. Os resultados encontrados nesta tese de doutorado fornecem valores de referência sobre os componentes do balanço hídrico e erosão do solo no Cerrado, que podem ser úteis para avaliar o uso e cobertura do solo atual e futuro. Além disso, conclui-se que os dados de sensoriamento remoto apresentam resultados satisfatórios para avaliar os componentes do balanço hídrico no Cerrado, identificar os períodos de seca e avaliar as alterações no balanço hídrico devido à mudanças de uso e cobertura do solo.

Deforestation of the Brazilian savanna (Cerrado) region has caused major changes in hydrological processes. These changes in water balance and soil erosion are still poorly understood, but are important for making land management decisions in this region. Therefore, it is necessary to understand the magnitudes of hydrological processes and soil erosion changes on local, regional and continental scales, and the consequences that are generated. The main objective of the study presented in this doctoral thesis was to better understand the mechanism of hydrological processes and soil erosion in the Cerrado. To achieve that, I worked with different scales (hillslope, watershed and continental) and using data from experimental field, laboratory, and remote sensing. The literature review reveals that the annual rainfall erosivity in Brazil ranges from 1672 to 22,452 MJ mm ha-1 h-1 yr-1. The smallest values are found in the northeastern region, and the largest in the north and the southeastern region. I found that the canopy interception may range from 4 to 20% of gross precipitation and stemflow around 1% of gross precipitation in the cerrado. The average runoff coefficient was less than 1% in the plots under cerrado and that the deforestation has the potential to increase up to 20 fold the runoff coefficient value. The results indicate that the Curve Number method was not suitable to estimate runoff under undisturbed Cerrado, bare soil (hydrologic soil group A), pasture, and millet. Therefore, in these cases the curve number is inappropriate and the runoff is more aptly modeled by the equation Q = CP, where C is the runoff coefficient. The water balance from the remote sensing data across the Brazilian Cerrado indicates that the main source of uncertainty in the estimated runoff arises from errors in the TRMM precipitation data. The water storage change computed as a residual of the water budget equation using remote sensing data (TRMM and MOD16) and measured discharge data shows a significant correlation with terrestrial water storage change obtained from the GRACE data. The results show that the GRACE data may provide a satisfactory representation of water storage change for large areas in the Cerrado. The average annual soil loss in the plots under bare soil and cerrado were 15.25 t ha-1 yr-1 and 0.17 t ha-1 yr-1, respectively. The Universal Soil Loss Equation cover and management factor (C-factor) for the plots under native cerrado vegetation was 0.013. The results showed that the surface runoff, soil erosion and C-factor for the undisturbed Cerrado changes between seasons. The greatest C-factor values were found in the summer and fall. The results found in this doctoral thesis provide benchmark values of the water balance components and soil erosion in the Brazilian Cerrado that will be useful to evaluate past and future land cover and land use changes for this region. In addition, I conclude that the remote sensing data are useful to evaluate the water balance components over Cerrado regions, identify dry periods, and assess changes in water balance due to land cover and land use change. / O desmatamento nas regiões de Cerrado tem causado intensas mudanças nos processos hidrológicos. Essas mudanças no balanço hídrico e erosão do solo são ainda pouco entendidas, apesar de fundamentais na tomada de decisão de uso e manejo do solo nesta região. Portanto, torna-se necessário compreender a magnitude das mudanças nos processos hidrológicos e de erosão do solo, em escalas locais, regionais e continentais, e as consequências dessas mudanças. O principal objetivo do estudo apresentado nesta tese de doutorado foi de melhor entender os mecanismos dos processos hidrológicos e de erosão do solo no Cerrado Brasileiro. Para tanto, utilizou-se diferentes escalas de trabalho (vertentes, bacias hidrográficas e continental) e usando dados experimentais in situ, de laboratório e a partir de sensoriamento remoto. O estudo de revisão de literatura indica que a erosividade da chuva no Brasil varia de 1672 to 22,452 MJ mm ha-1 h-1 yr-1. Os menores valores encontram-se na região nordeste e os maiores nas regiões norte e sudeste do Brasil. Verificou-se que os valores de interceptação da chuva variam de 4 a 20% e o escoamento pelo tronco aproximadamente 1% da precipital total no cerrado. O coeficiente de escoamento superficial foi menor que 1% nas parcelas de cerrado e o desmatamento tem o potencial de aumentar em até 20 vezes esse valor. Os resultados indicam que o método Curve Number não foi adequado para estimar o escoamento superficial nas áreas de cerrado, solo exposto (grupo hidrológico do solo A), pastagem e milheto. Portanto, nesses casos o uso do CN é inadequado e o escoamento superficial é melhor estimado a partir da equação Q = CP, onde C é o coeficiente de escoamento superficial. O balanço hídrico a partir de dados de sensoriamento remoto para todo o Cerrado Brasileiro indica que a principal fonte de incerteza na estimativa do escoamento superficial ocorre nos dados de precipitação do TRMM. A variação de água na superfície terrestre calculada como o residual da equação do balanço hídrico usando dados de sensoriamento remoto (TRMM e MOD16) e valores observados de vazão mostram uma correlação significativa com os valores de variação de água na superfície terrestre provenientes dos dados do GRACE. Os dados do GRACE podem representar satisfatoriamente a variação de água na superfície terrestre para extensas regiões do Cerrado. A média anual de perda de solo nas parcelas de solo exposto e cerrado foram de 15.25 t ha-1 yr-1 and 0.17 t ha-1 yr-1, respectivamente. O fator uso e manejo do solo (fator C) da Universal Soil Loss Equation para o cerrado foi de 0.013. Os resultados mostraram que o escoamento superficial, erosão do solo e o fator C na área de cerrado variam de acordo com as estações. Os maiores valores do fator C foram encontrados no verão e outono. Os resultados encontrados nesta tese de doutorado fornecem valores de referência sobre os componentes do balanço hídrico e erosão do solo no Cerrado, que podem ser úteis para avaliar o uso e cobertura do solo atual e futuro. Além disso, conclui-se que os dados de sensoriamento remoto apresentam resultados satisfatórios para avaliar os componentes do balanço hídrico no Cerrado, identificar os períodos de seca e avaliar as alterações no balanço hídrico devido à mudanças de uso e cobertura do solo.