Made available in DSpace on 2018-08-01T22:35:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11174_Dissertação STEFANIA 2017-Final.pdf: 3834682 bytes, checksum: 27a8ae0552180ca0352e83aed3e31862 (MD5) Previous issue date: 2017-07-25 / A água é um recurso natural de domínio público e indispensável para a manutenção da vida no planeta. Há muitas discussões acerca do efeito da cobertura florestal e uso do solo sobre a produção de água. Os estudos hidrológicos contribuem para compreensão do ciclo hídrico, sobretudo em relação à disponibilidade hídrica, caracterizada pela vazão. Este pesquisa tem como objetivo, analisar o impacto da cobertura florestal sobre o comportamento das vazões, na bacia hidrográfica do rio Jucu, Espírito Santo, por intermédio de modelagem hidrológica, com aplicação do modelo computacional Soil and Water Assessment Tool (SWAT). A eficácia da simulação das vazões diárias e mensais foi avaliada por intermédio dos índices estáticos: coeficiente de eficiência de Nash e Sutcliffe (NS); coeficiente de determinação (R2); erro padrão médio normalizado (RSR) e percentual de tendência (PBIAS) que indicaram o desempenho satisfatório nas fases calibração e validação do modelo. Após a calibração e validação do modelo, foram realizadas simulações de cenários alternativos de uso do solo da hidrográfica do rio Jucu. Com o intuído de verificar a influência da posição geográfica do reflorestamento sobre as vazões, os cenários foram construídos de duas formas distintas: a) abordagem aleatória (AA), no qual não importa a localização das áreas reflorestadas; b) abordagem definida (AD), no qual são definidas exatamente em quais posições geográficas ocorrerá o reflorestamento (áreas sob macega e, ou, áreas de preservação permanente). Os resultados da AA demostraram tendência pouco expressiva de redução das vazões simuladas, conforme se incrementa a área de floresta, demostrando que a posição geográfica na qual será realizada a alteração do uso do solo é mais importante para o comportamento das vazões mínimas do que para as vazões médias. Palavras-chave: Soil and Water Assessment Tool, calibração e validação, uso do solo, disponibilidade hídrica.

Orientador: Valdemir Antonio Rodrigues / Coorientador: Teresa Cristina Tarlé Pissarra / Banca: Lincoln Gehring Cardoso / Banca: Marcelo Zanata / Banca: Maurício Ranzini / Banca: Sérgio Campos / Resumo: A água disponível para o consumo humano vem se tornando cada vez mais escassa, um exemplo, foi a crise hídrica iniciada em 2014 na Região Metropolitana de São Paulo. Diante desse problema, uma possibilidade de melhorar a compreensão do comportamento hidrológico, é a utilização de tecnologias, ou seja, as bases computacionais, em especial a integração do SIG com a modelagem hidrológica, por possuir um grande potencial de estimar quantitativamente a vazão. O presente estudo teve como objetivo testar a aplicabilidade do modelo hidrológico SWAT para estimação de vazões em um trecho da bacia hidrográfica do rio Paraibuna - Vale do Paraíba, região da Mata Atlântica, no estado de São Paulo. O rio Paraibuna utiliza suas águas para gerar energia elétrica e é um dos formadores do rio Paraíba do Sul, importante corpo d'água da região sudeste do Brasil. Os dados climáticos e fluviométricos foram coletados no LHFWE/PESM-NC com uma série histórica de 22 anos. O trecho da bacia hidrográfica estudada tem elevação de 974 a 1662 metros, cinco tipos de solos e três tipos de usos da terra. As avaliações dos dados observados e simulados na calibração e validação foram feitas por meio da avaliação dos gráficos-visuais de dispersão, hidrogramas e índices estatísticos pelo SWAT-CUP. Os dados gerados do balanço hídrico pelo SWAT, após a calibração foram valores próximos com a realidade. Na calibração e validação foi verificado boa aderência entre os dados simulados e observados, ou seja, os valores s... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The water available for human consumption is becoming increasingly scarce, an example was the water crisis started in 2014 in the Metropolitan Region of São Paulo. Faced with this problem, one possibility to improve the understanding of hydrological behavior, is the use of technologies, that is, the computational bases, especially the integration of GIS with hydrological modeling, because it has a great potential of quantitatively estimate the flow rate. The present study had as objective to test the applicability of the SWAT hydrological model for flow estimation in the stretch of the Paraibuna river basin - Paraiba Valley, in the Atlantic Forest region, in the state of São Paulo. The Paraibuna River uses its waters to generate electricity and is one of the creators of the river South Paraiba, an important body of water in the southeastern region of Brazil. Climatic and fluviometric data were collected at the LHFWE/PESM-NC with a historical series of 22 years. The stretch of the studied basin has elevation of 974 to 1662 meters, five types of soils and three types of land use. The evaluations of the data observed and simulated in the calibration and validation were done by means of the evaluation of the visual graphics of dispersion, hydrograms and statistical indexes by SWAT-CUP. The data generated from the SWAT water balance after calibration, were close to reality. In the calibration and validation, in good adherence was observed between the simulated and observed data, that is, the simulated values recognized the peaks and recessions of the observed values. The statistical indices (NS, PBIAS, RSR and R²) calculated for SWAT calibration and validation were qualified as "very good" for the estimation of flows. The results confirmed the applicability of the model, so it can serve as a tool for planning and management of water resources public policies in watersheds, in the Atlantic Forest ... / Doutor

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-03-04T16:18:24Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2958496 bytes, checksum: 892bafd9b372218afbf868585e47de68 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-04T16:18:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2958496 bytes, checksum: 892bafd9b372218afbf868585e47de68 (MD5) Previous issue date: 2015-09-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O presente trabalho teve o objetivo de avaliar diferentes etapas deste ciclo como precipitação interna, escoamento pelo tronco, precipitação efetiva e interceptação, em um fragmento de Mata Atlântica com estágio avançado e inicial de regeneração. Este trabalho foi conduzido no município de Viçosa, Zona da Mata de Minas Gerais, na Estação de Pesquisa Treinamento e Educação Ambiental Mata do Paraíso. O fragmento estudado está dentro do domínio de Floresta Estacional Semidecidual com uma área de 195 ha em diferentes estágios de regeneração. Para a obtenção dos dados foram colocadas, nos dois estágios de regeneração, três parcelas de 20 x 20 m, com 25 pluviômetros para coletar precipitação interna. Dentro de cada parcela destas, foi alocada uma subparcela de 10 x 10 m, nas quais as árvores com CAP, maiores ou iguais a 15 cm receberam coletores de poliuretano para captar o escoamento pelo tronco. Dentre estes indivíduos, os que coletaram valores superiores a 20L tiveram seus, potenciais de escoamento pelo tronco relacionado com suas características individuais como CAP, altura total, área de copa, altura de copa, densidade de copa, qualidade de fuste, qualidade de copa, presença de cipó, característica do súber, forma de copa, inserção de galhos e estrato florestal. O escoamento superficial foi estudado pela média das parcelas com serrapilheira, sendo três com histórico de retirada de perturbação atrópica e três com a serrapilheira preservada sendo a testemunha. E também pela média de três parcelas com serrapilheira, testemunha e três sem serrapilheira, solo exposto. A vazão foi monitorada em um vertedouro pelo método direto de medição com o auxilio de provetas e baldes graduados. A precipitação efetiva e a interceptação foram 83,02% e 16,46%, respectivamente para o estágio inicial e 71,50% e 27,98%, respectivamente para estágio avançado de regeneração, sendo todos referentes à precipitação em aberto, que foi de 1333 mm. Nas parcelas de escoamento pelo tronco foram amostrados 129 indivíduos, destes 79 tiveram suas características individuais relacionadas às suas potencialidades de escoamento pelo tronco, sendo que altura total, área de copa, qualidade de copa, qualidade de fuste, presença de cipó, inserção de galhos, densidade de copa e característica do súber, tiveram seus coeficientes de correlação considerados significativos pelo teste t a 5% de probabilidade. O escoamento superficial no primeiro estudo foi de 1,5% nas áreas com histórico de remoção de serrapilheira em comparação com 1,88% das áreas com serrapilheira preservada sendo a percentagem em relação à precipitação em aberto de 807,84mm. No segundo estudo o escoamento superficial foi de 1,89% em áreas sem a presença de serrapilheira em comparação a 1,94% em áreas de serrapilheira preservada em relação à precipitação em aberto que foi de 524,85mm. A vazão foi nula em agosto de 2014, em setembro de 2014 o monitoramento foi interrompido. Os dois estágios de regeneração não apresentaram diferenças estatísticas, portanto não foram significativos estatisticamente pelo teste F. Dentre as características individuais das árvores em relação ao volume escoado pelos seus troncos, as que tiveram maiores coeficientes de correlação foram: forma de copa e características do súber. / Abstract The present study was to evaluate different biomes play a key role in the balance of water cycle and consequently on the water availability. This study was conducted in Viçosa, Zona da Mata region of Minas Gerais, in the Research, Training and Environmental Education Station of Mata do Paraíso. The studied fragment is within the Semideciduous Forest with an area of 195 ha at different stages of regeneration. For data collection, three plots of 20 x 20 m were placed into both stages of regeneration with rain gauges, in 25 order to collect internal precipitation. Within each plot, a subplot of 10 x 10 m was allocated, where the trees with circumference at breast height (CBH) equal or greater than 15 cm received polyurethane collectors to capture the stemflow. Among these individuals, those that collected values greater than 20 L acquired their potential stemflow related with their individual features, such as CBH, total height, crown area, crown height, crown density, stem quality, crown quality, presence of lianas, suber feature, crown shape, insertion of branches and forest stratum. The surface runoff was analyzed in two stages. The first stage by the average of plots, three of them with history of litterfall removal and three with preserved litterfall. The second stage by the average of three plots with litterfall and three plots without litterfall. The flow was monitored on a spillway by the direct method of measurement with graduated cylinders and graduated buckets. The effective precipitation and interception were 83,02% and 16,46%, respectively for the initial stage and 71,50% and 27,98%, respectively for advanced stage of regeneration, all of them were related to opened precipitation, which was 1333 mm. In the stemflow plots, 129 individuals were sampled, which 79 had their individual features related to their stemflow capabilities, and total height, crown area, crown quality, stem quality, presence of lianas, insertion of branches, crown density and suber feature had their correlation coefficients considered significant by t test at 5% probability. The surface runoff in the first stage was 1,5% in areas with history of litterfall removal compared to 1,88% of areas with preserved litterfall, whereas the percentage in relation to opened precipitation was 807,84mm. In the second stage the surface runoff was 1,89% in areas without the presence of litter comparing to 1,94% in areas with litter preserved in relation to opened precipitation, which was 524,85 mm. The flow rate was null in August 2014, and in September 2014 the monitoring was interrupted. Both stages of regeneration showed no differences between data collected, thus they were not statistically significant by test f. Among the individual characteristics of trees in relation to volume drained by their trunks, those that had the highest coefficients of correlation were: crown shape and suber features.

To obtain guidance in forestry hidrology it s inevitable to approach the understanding of the relations between the forest (natural or planted) and the water, concerning its use and consumption. However, the studies that elucidate the relation between water yield in a catchment under the effect of silviculture are, sometimes, divergent between each other. This points a challenge: what is the real effect of the Eucalyptus forest over the water balance in experimental catchments? Trying to answer this question, a historical controversy about the role made by the eucalyptos, concerning its hydrological function in the small watersheds in which they are cultivated, is debated by the present work. Then, it is intended to evaluate the influence of the vegetal coverage over the hydrological regime through the local water balance, using two experimental catchments, one of then forested MF, with the species of the gender Eucalyptus and the other with natural pastureland MC, both located in a characteristic zone of Pampa Biome. More specifically, it s intended to quantify some variable components of the water balance to estimate the water availability through the permanence curves of 40% to 100% at the time. The monitored variables are: precipitation and streamflow for both experimental catchments and evaluation of the interception in the forested catchments, to this manner, justify eventual differences as being proceeded of the kind of soil uses. In order to do this, it was instrumentalized two catchments in the characteristic zone of Pampa Biome. One, of natural pasture area with 21 ha, occupied by cattle breeding and another with silviculture of Eucalyptus with 92 ha, the latter with Permanent Preservation Area and Legal Reserve covering almost the half part of the area. The experimental area is located in the city of Rosário do Sul RS and it was monitored from October 2008 to September 2009. The precipitation incident registered in the MF was of 1297,6 mm and of 1434,1 mm in the MC. Concerning the rain interception by the forested area, it was concluded that with this methodology of planting, the interception was of 15% in the MF and 7,5% in the MC in relation to the incident precipitation. The months of January and February were identified as being that with the major drought. In these, the mensal permanence curves of the MF, considering the flows with permanence major than 40%, have presented a major quantity of water in relation to the natural pasture. Considering the annual curve, it was observed a major quantity of water for the flows with permanence major than 93% (Q93) in the MF. This can be explained by the major capacity of infiltration and regularization of the water courses in periods without rain. The water balance has showed that the use of the water by the MF has stated in 86% of the incident precipitation, while for the MC, this value was of 75%. Therefore, for the period of the research, the MF has showed itself more efficient in storage and water yield in drought periods than the MC, in spite of having a more elevated use of water. / Para buscar o norteamento em hidrologia florestal, é inevitável a abordagem do entendimento das relações entre a floresta (natural ou plantada), e a água, no que tange a seu uso e consumo. Entretanto, os estudos que elucidam a relação da produção de água em uma microbacia sob efeito da silvicultura são, por vezes, divergentes entre si. Isso aponta um desafio: qual o real efeito da floresta de Eucalyptus sobre o balanço hídrico em microbacias? No intuito de responder a essa pergunta, debate-se no presente trabalho, a controvérsia histórica acerca do papel desempenhado pelo eucalipto com relação a sua função hidrológica nas bacias de drenagem em que são cultivados. Logo, busca-se avaliar a influência da cobertura vegetal sobre o regime hidrológico por meio do balanço hídrico, utilizando-se de duas microbacias, uma florestada MF, com espécie do gênero Eucalyptus e outra com pastagem natural MC, situadas em região característica do Bioma Pampa. Mais especificamente, busca-se quantificar algumas variáveis componentes do balanço hídrico para estimar a disponibilidade hídrica por meio da curva de permanência de 40% a 100% do tempo. As variáveis monitoradas são: precipitação e deflúvio para as duas microbacias, e avaliação da interceptação na MF, para assim, justificar eventuais diferenças como sendo provenientes do tipo de cobertura do solo. Para isso, foram instrumentalizadas duas microbacias em região característica do Bioma Pampa. Uma, de pastagem nativa com 21 ha, ocupada por criação extensiva de gado e outra, de silvicultura de Eucalyptus com 92 ha, esta última com Área de Preservação Permanente e Reserva Legal cobrindo quase a metade da área. A base experimental está localizada no município de Rosário do Sul RS e foi monitorada de outubro de 2008 a setembro de 2009. A precipitação incidente registrada na MF foi de 1297,6 mm e de 1434,1 mm na MC. Em relação à interceptação da água da chuva pela área florestada, foi concluído que, com essa metodologia de plantio, a interceptação foi de 15 % na MF e 7,5% na MC em relação à precipitação incidente. Foram identificados os meses de janeiro e fevereiro como sendo os aqueles com maior estiagem, nos quais as curvas de permanência mensais da MF, considerando as vazões com permanência maior que 40%, apresentaram maior quantidade de água em relação ao campo. Considerando a curva anual, foi observada maior quantidade de água para as vazões com permanência maior que 93% (Q93) na MF, o que pode ser explicado pela maior capacidade de infiltração e de regularização dos cursos de água em períodos sem chuva. O balanço hídrico mostrou que o uso da água pela MF ficou em 86% da precipitação incidente, enquanto que para a MC esse valor foi de 75%. Portanto, para o período da pesquisa, a MF se mostrou mais eficiente em armazenamento e produção de água em períodos de estiagem do que a MC, apesar de ter um uso de água mais elevado.

Utilizou-se o modelo hidrológico TOPMODEL, baseado em aspectos físicos e topográficos, em uma das três microbacias do Laboratório de Hidrologia Florestal Eng. Agr. Walter Emmerich, do Instituto Florestal/SP. O laboratório localiza-se na Serra do Mar, junto às cabeceiras do rio Paraibuna, um dos formadores do rio Paraíba do Sul. O modelo usa um índice topográfico que indica as áreas de contribuição para o deflúvio da microbacia e permite simular a vazão e analisar o comportamento hidrológico da microbacia. A primeira parte do trabalho buscou determinar os valores iniciais dos parâmetros de calibração, testar a validade das premissas do modelo, e, principalmente, compreender melhor o funcionamento hidrológico da bacia D. Os resultados indicam uma eficiência maior para as simulações de eventos isolados do que para as de períodos longos. A simulação do comportamento hidrológico em função do corte raso mostrou uma diminuição do tempo de pico e um aumento significativo do volume de vazão simulado: de 17 a 44%, em comparação a bacia D coberta com floresta. Mostram, também, que de 7 a 93% do deflúvio é gerado a partir das áreas variáveis de afluência (A.V.A.). Recomenda-se que o corte raso seja evitado a qualquer custo. Caso seja necessário, as matas ciliares devem ser mantidas; onde elas não existem mais, devem ser recuperadas imediatamente. As áreas com agricultura ou pastagem devem utilizar as melhores técnicas de conservação do solo, de forma que as condições naturais de infiltração não sejam drasticamente alteradas. / A physically based semi-distributed model, TOPMODEL, has been applied to one catchment in Cunha, São Paulo, Brazil. The model uses a topographic index which highlights significant hydrological areas within the catchment. The model simulate streamflow and analyse the behaviour of the catchment. The first part of this paper concerns to the first values of calibration parameters, experiments the validity of the premisses of the model, and, mainly, tries to understand how does the hydrology of D catchment works. The results are more efficient on simulation of isolate events than on events of long period. The simulation of hydrology behaviour subject to clear-cutting has showed a diminution of the time of rise and a significant increase of streamflow simulated: from 17 to 44%, in comparaison to D forest catchment. They also show that from 7 to 93% of the streamflow is generated from saturated contributing areas (sources areas). It\'s advisable to avoid clear-cutting. If necessary, the riparian zone has to be preserved; and where they have been destroyed, they have to be recovered urgently. Agricultural lands or grasslands have to use the best management practices, in order to keep the natural conditions of infiltration.

O Eucalyptus é o gênero florestal mais plantado no Brasil (5,6 milhões de hectares) e o Estado de São Paulo apresenta a segunda maior área plantada do país, com pouco mais de 970 mil hectares. O manejo intensivo das florestas plantadas de Eucalyptus, caracterizado pela alta produtividade, rápido crescimento e ciclos curtos de rotação, bem como a expansão do setor florestal, têm causado preocupações em relação aos efeitos desses plantios sobre a quantidade e a qualidade dos recursos hídricos. Diante desse contexto, esta tese foi desenvolvida com o objetivo de contribuir com o aprofundamento do conhecimento sobre os efeitos do manejo de florestas plantadas de Eucalyptus sobre os recursos hídricos. Para tanto, o segundo capítulo sintetiza os resultados de estudos já desenvolvidos no Brasil e que envolveram a mensuração de componentes do balanço hídrico em florestas plantadas de Eucalyptus e em diferentes biomas brasileiros, destacando os resultados dos estudos realizados em microbacias hidrográficas cobertas por florestas plantadas de Eucalyptus. No terceiro capítulo foram avaliados os efeitos da colheita florestal e do crescimento de florestas plantadas de Eucalyptus sobre o regime hidrológico de quatro microbacias hidrográficas e, no quarto capítulo, os efeitos sobre a qualidade da água e a exportação de nutrientes e sólidos suspensos. A revisão demonstrou que existem diferenças entre florestas plantadas de Eucalyptus e vegetação nativa, principalmente em relação aos valores anuais de rendimento hídrico (razão entre deflúvio e precipitação - Q:P), os quais tendem a diminuir, em microbacias hidrográficas, entre o primeiro e sétimo ano de idade das florestas plantadas. Os resultados demonstraram a existência de efeitos do manejo florestal como o aumento do rendimento hídrico (34%), do índice de escoamento base (4%) e do coeficiente de escoamento (21%) no primeiro ano depois da colheita (DC1) em relação ao ano anterior à colheita (AC), e a diminuição em 10%, 7% e 2%, respectivamente, no quarto ano depois da colheita (DC4) em relação ao ano DC1; o aumento da concentração de sólidos suspensos no ano DC1 em relação ao ano AC e a diminuição significativa dessas concentrações no ano DC4 em todas as microbacias estudadas; e o aumento das exportações de nutrientes e sólidos suspensos no ano DC1 acompanhando o aumento do rendimento hídrico e a diminuição das exportações no ano DC4 acompanhando a diminuição do rendimento hídrico. Em todas as escalas de análise do regime hidrológico (anual, sazonal e diária) foram observadas dinâmicas individuais nas microbacias hidrográficas diferentes daquelas observadas nos valores médios, demonstrando que outros fatores como, por exemplo, a precipitação, o tipo de solos e a declividade média, também podem influenciar o regime hidrológico além do manejo florestal. Esses efeitos demonstram que existe relação entre o manejo florestal e os recursos hídricos, mas não é possível afirmar que eles comprometem a quantidade e a qualidade da água. No entanto a conjunção entre fatores climáticos, características locais e as fases do manejo florestal pode agravar ou atenuar os efeitos sobre a quantidade e a qualidade da água, devendo esses aspectos serem observados nos planos de manejo florestal. / Eucalyptus is the most planted forest genus in Brazil (5.6 million hectares) and the State of São Paulo has the second largest planted area in the country, with over 970,000 hectares. The intensive management of forest plantations of Eucalyptus, characterized by high productivity, rapid growth and short rotation cycles, as well as the expansion of the forest sector, have caused concerns about the effects of these plantations on the quantity and quality of water resources. In this context, this thesis has been developed in order to contribute to the deepening of knowledge about the effects of Eucalyptus forest plantations management on water resources. Therefore, the second chapter summarizes the results of studies already developed in Brazil involving the measurement of water balance components in Eucalyptus plantations in different biomes, highlighting the results of studies in catchments covered by Eucalyptus forest plantations. In the third chapter, we evaluated the effects of Eucalyptus plantations harvesting and growth on hydrological regime of four catchments. In the fourth chapter, we evaluate effects on water quality and nutrient and suspended solids exports. The review has shown that there are differences between Eucalyptus forest plantations and native vegetation, especially in relation to annual values of discharge/precipitation ratio, which tend to decrease in catchments, between the first and seventh year on planted forests. The results demonstrated the existence of effects due to forest management such as increase in discharge/precipitation ratio (34%), base flow index (4%) and quick flow/precipitation ratio (21%), in the first year after harvest (DC1) in relation to the previous year before harvest (AC), and decreased by 10%, 7% and 2%, respectively, in the fourth year after harvest (DC4) compared to the DC1 year; concentration of suspended solids in DC1 year in relation to AC year and a significant decrease in these concentrations in DC4 year in all studied catchments; and the increase in nutrient exportation and suspended solids in DC1 year with increase in discharge/precipitation ratio and decrease in exports in the year DC4, accompanied by the decrease in discharge/precipitation ratio. In all scales of hydrological regimes (annual, seasonal and daily), individual dynamics were observed in different catchments from those observed in the mean values, demonstrating thus that other factors such as, for example, precipitation, soil type and the average slope, can also influence hydrological regime beyond forest management. These effects show that there is a relationship between forest management and water resources, but it is not possible to say that they compromise water quantity and quality. However, the conjunction of climatic factors, local conditions and stages of forest management can aggravate or mitigate the effects on water quantity and quality, and thus, such aspects should be observed in forest management plans.

O Eucalyptus é o gênero florestal mais plantado no Brasil (5,6 milhões de hectares) e o Estado de São Paulo apresenta a segunda maior área plantada do país, com pouco mais de 970 mil hectares. O manejo intensivo das florestas plantadas de Eucalyptus, caracterizado pela alta produtividade, rápido crescimento e ciclos curtos de rotação, bem como a expansão do setor florestal, têm causado preocupações em relação aos efeitos desses plantios sobre a quantidade e a qualidade dos recursos hídricos. Diante desse contexto, esta tese foi desenvolvida com o objetivo de contribuir com o aprofundamento do conhecimento sobre os efeitos do manejo de florestas plantadas de Eucalyptus sobre os recursos hídricos. Para tanto, o segundo capítulo sintetiza os resultados de estudos já desenvolvidos no Brasil e que envolveram a mensuração de componentes do balanço hídrico em florestas plantadas de Eucalyptus e em diferentes biomas brasileiros, destacando os resultados dos estudos realizados em microbacias hidrográficas cobertas por florestas plantadas de Eucalyptus. No terceiro capítulo foram avaliados os efeitos da colheita florestal e do crescimento de florestas plantadas de Eucalyptus sobre o regime hidrológico de quatro microbacias hidrográficas e, no quarto capítulo, os efeitos sobre a qualidade da água e a exportação de nutrientes e sólidos suspensos. A revisão demonstrou que existem diferenças entre florestas plantadas de Eucalyptus e vegetação nativa, principalmente em relação aos valores anuais de rendimento hídrico (razão entre deflúvio e precipitação - Q:P), os quais tendem a diminuir, em microbacias hidrográficas, entre o primeiro e sétimo ano de idade das florestas plantadas. Os resultados demonstraram a existência de efeitos do manejo florestal como o aumento do rendimento hídrico (34%), do índice de escoamento base (4%) e do coeficiente de escoamento (21%) no primeiro ano depois da colheita (DC1) em relação ao ano anterior à colheita (AC), e a diminuição em 10%, 7% e 2%, respectivamente, no quarto ano depois da colheita (DC4) em relação ao ano DC1; o aumento da concentração de sólidos suspensos no ano DC1 em relação ao ano AC e a diminuição significativa dessas concentrações no ano DC4 em todas as microbacias estudadas; e o aumento das exportações de nutrientes e sólidos suspensos no ano DC1 acompanhando o aumento do rendimento hídrico e a diminuição das exportações no ano DC4 acompanhando a diminuição do rendimento hídrico. Em todas as escalas de análise do regime hidrológico (anual, sazonal e diária) foram observadas dinâmicas individuais nas microbacias hidrográficas diferentes daquelas observadas nos valores médios, demonstrando que outros fatores como, por exemplo, a precipitação, o tipo de solos e a declividade média, também podem influenciar o regime hidrológico além do manejo florestal. Esses efeitos demonstram que existe relação entre o manejo florestal e os recursos hídricos, mas não é possível afirmar que eles comprometem a quantidade e a qualidade da água. No entanto a conjunção entre fatores climáticos, características locais e as fases do manejo florestal pode agravar ou atenuar os efeitos sobre a quantidade e a qualidade da água, devendo esses aspectos serem observados nos planos de manejo florestal. / Eucalyptus is the most planted forest genus in Brazil (5.6 million hectares) and the State of São Paulo has the second largest planted area in the country, with over 970,000 hectares. The intensive management of forest plantations of Eucalyptus, characterized by high productivity, rapid growth and short rotation cycles, as well as the expansion of the forest sector, have caused concerns about the effects of these plantations on the quantity and quality of water resources. In this context, this thesis has been developed in order to contribute to the deepening of knowledge about the effects of Eucalyptus forest plantations management on water resources. Therefore, the second chapter summarizes the results of studies already developed in Brazil involving the measurement of water balance components in Eucalyptus plantations in different biomes, highlighting the results of studies in catchments covered by Eucalyptus forest plantations. In the third chapter, we evaluated the effects of Eucalyptus plantations harvesting and growth on hydrological regime of four catchments. In the fourth chapter, we evaluate effects on water quality and nutrient and suspended solids exports. The review has shown that there are differences between Eucalyptus forest plantations and native vegetation, especially in relation to annual values of discharge/precipitation ratio, which tend to decrease in catchments, between the first and seventh year on planted forests. The results demonstrated the existence of effects due to forest management such as increase in discharge/precipitation ratio (34%), base flow index (4%) and quick flow/precipitation ratio (21%), in the first year after harvest (DC1) in relation to the previous year before harvest (AC), and decreased by 10%, 7% and 2%, respectively, in the fourth year after harvest (DC4) compared to the DC1 year; concentration of suspended solids in DC1 year in relation to AC year and a significant decrease in these concentrations in DC4 year in all studied catchments; and the increase in nutrient exportation and suspended solids in DC1 year with increase in discharge/precipitation ratio and decrease in exports in the year DC4, accompanied by the decrease in discharge/precipitation ratio. In all scales of hydrological regimes (annual, seasonal and daily), individual dynamics were observed in different catchments from those observed in the mean values, demonstrating thus that other factors such as, for example, precipitation, soil type and the average slope, can also influence hydrological regime beyond forest management. These effects show that there is a relationship between forest management and water resources, but it is not possible to say that they compromise water quantity and quality. However, the conjunction of climatic factors, local conditions and stages of forest management can aggravate or mitigate the effects on water quantity and quality, and thus, such aspects should be observed in forest management plans.

The path for the application of the concept sustainable forest management is connected with the proper understanding of the interaction of the planted forest with all other elements of the ecosystem, such as the energy flow, hydrological cycle and the nutrient cycling. However, the studies which elucidate the water yield in a small watershed under the effect of silviculture are in some cases, divergent. This points up a challenge: what is the real effect of the Eucalyptus forest under the hydrological regime of a small watershed in the campanha gaúcha region? Considering that, the purpose of this research is to evaluate the influence of the land use on some parameters of the surface hydrological regime and groundwater. Two small watershed of the city of Rosário do Sul RS were used for the experiment, one of them reforested (MF) with the species of the genus Eucalyptus in 95 ha and the other one (testimony) with natural grassland (MC) in 21 ha. Both small watershed were located in a characteristic Pampa Biome region. In particular, the purposes were: to evaluate the impact of the soil use on the runoff, to quantify the groundwater recharge in unconfined aquifer, to perform the surface and subsurface water balance of the watersheds and to try to obtain an approximate value of the daily use of Eucalyptus under the conditions of the research. Thus, the aim was to monitoring all crucial parameters for a good understanding of the relations and changes involved in a watershed with forest cover and another one with native grassland, like precipitation, interception, runoff and direct recharge of the unconfined aquifer. The surface monitoring began in October 2008 and the subsurface in August 2009, through hydrometric stations and piezometers, properly instrumentalized. The main results were a reduction of 49,8% of the runoff of MF in relation to MC. The MF presented higher direct recharge to groundwater compared to MC. There was also a difference in the underground storage during the period of this study, considering that MF elapsed in a monthly average loss of 1,05 mm at the water table fluctuation. In addition, for the conditions of the research, the MF presented a daily average evapotranspiration of approximately 18,5 Liters/day/water for a space of 6 m2, and this would represent the approximate value of the use of water by a 7 years old eucalyptus tree. / Ao se entender a interatividade da floresta plantada com os demais elementos do ecossistema, como fluxo de energia, ciclo hidrológico e de nutrientes, se estaria no caminho da aplicação do conceito de manejo florestal sustentável. Entretanto, os estudos que elucidam a relação da produção de água em uma microbacia sob efeito da silvicultura são por vezes divergentes. Isso aponta para um desafio: qual o real efeito da floresta de Eucalyptus sobre o regime hidrológico de microbacia na região da campanha gaúcha? Logo, busca-se avaliar a influência da cobertura vegetal sobre alguns parâmetros do regime hidrológico superficial e subterrâneo. Utilizou-se de duas microbacias na cidade de Rosário do Sul-RS, uma florestada (MF), com espécie do gênero Eucalyptus com 95 ha e outra (testemunha) com pastagem natural (MC) com 21 ha, situadas em região característica do Bioma Pampa. Mais especificamente, busca-se avaliar o impacto do uso do solo sobre o deflúvio, quantificar a recarga subterrânea em aquífero livre, realizar o balanço superficial e subterrâneo das microbacias e chegar a um valor aproximado de uso diário do eucalipto nas condições da pesquisa. Assim, buscou-se monitorar todos os parâmetros cruciais para um bom entendimento das relações e trocas existentes em uma microbacia com cobertura florestal e outra com pastagem como precipitação, interceptação, deflúvio e recarga direta do aquífero. O monitoramento superficial iniciou-se em outubro de 2008 e o subterrâneo em agosto de 2009, por meio de estações hidrométricas e piezômetros, devidamente instrumentalizadas. Como principais resultados tem-se uma redução de 49,8% do deflúvio da MF em relação à MC. A MF apresentou maior recarga direta subterrânea comparada à MC. Houve também uma diferença no armazenamento subterrâneo durante o período de estudo, sendo que a MF transcorreu em perda mensal média de 1,05 mm no nível do lençol freático. Além disso, para as condições da pesquisa, a MF apresentou uma evapotranspiração média diária de aproximadamente 18,5 Litros/água/dia para um espaço de 6 m2, o que traduziria o valor aproximado de uso de água por uma árvore de eucalipto aos 7 anos.

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Due to the complexity of the biological interactions with the abiotic factors of the environment, the current focus of the environmental recovery is almost exclusive in the biological component, not knowing at what point during the vegetation development, the restoration contributes to the water maintenance, or In what moment and how it will interfere in the water balance of a hydrographic microbasin. The objective of this work was to characterize the behavior of hydrological parameters in forest areas at different stages of restoration by conducting the natural regeneration in order to insert them as a tool to evaluate the restoration. For this purpose, a microbasin was selected within the. (SPP), where three plots of 400 m 2 were demarcated for each treatment, two treatments with different ages of succession (Treatment 1 - 4 years , And Treatment 2 - 10 years) and a fragment without human interference (Treatment 3 - 43 years). The research characterized and evaluated the conditions of natural regeneration through vegetation structure indicators: tree height, trunk diameter, and soil: soil cover by grass and litter, resistance to soil compaction, humidity and Infiltration rate; And luminosity, in addition to the application of diversity and wealth indexes. In each plot, 12 rain gauges were installed and flow through the trunk in all the trees with CAP> 15cm in order to characterize the distribution of the rainfall in the three taratamentos through the hydrological indicators: open precipitation, effective precipitation, internal precipitation, flow through the trunk and interception. The results on vegetation diversity and structure indicated an increasing trend in both number and richness among treatments. It can be said that the species and families present in each treatment are acting in the process of natural succession. The structural characteristics evaluated also demonstrated that the sequence is occurring slowly. Regarding the hydrological parameters, there were significant differences between the three areas studied. It can be noticed that the interception and flow through the trunk have increasing behavior as the natural regeneration progresses, while the internal precipitation and the effective precipitation decrease. These results varied according to the characteristics of the vegetation, for example, the quantity and density of individuals in each plot and species present, besides the climatic characteristics and the precipitations incident on the area. It was possible to observe that with the advancement of the natural succession there was an increase in the vegetal parameters and improvement of the soil parameters, on the other hand, the hydrological parameters showed specific behavior for each treatment, indicating that they are able to respond to the state of maintenance and development of the vegetation. / A presença de cobertura vegetal desempenha função reguladora no balanço hídrico através da captação e distribuição da água da chuva dentro dos compartimentos do ecossistema, auxiliando na regulação do escoamento de água pelo solo, bem como no processo de suprimento de água para a recarga de corpos hídricos. É possível dizer que áreas com ausência de vegetação e em estado de degradação não apresentam os mesmos efeitos. Devido à complexidade das interações biológicas com os fatores abióticos do meio, todo o enfoque atual da recuperação ambiental é quase que exclusivo no componente biológico, não se conhecendo em que momento ao longo do desenvolvimento da vegetação, a restauração contribui para a manutenção hídrica, ou em que momento e como irá interferir no balanço hídrico de uma microbacia hidrográfica. O trabalho teve por objetivo caracterizar o comportamento de parâmetros hidrológicos em áreas florestais em diferentes estágios de restauração por condução da regeneração natural a fim de inseri-los como ferramenta para avaliação da restauração. Para isso foi selecionada uma microbacia dentro da Reserva Particular de Patrimônio Natural (RPPN) Floresta das Águas Perenes, Brotas – SP, onde foram demarcadas três parcelas de 400m² para cada tratamento, sendo dois tratamentos com idades distintas de sucessão (Tratamento 1 – 4 anos, e Tratamento 2 – 10 anos) e um fragmento sem interferência humana (Tratamento 3 – 43 anos). A pesquisa caracterizou e avaliou as condições da condução da regeneração natural, através dos indicadores de estrutura da vegetação: altura dos indivíduos arbóreos, diâmetro do tronco, e do solo: cobertura do solo por gramínea e serapilheira, resistência à compactação do solo, umidade e velocidade de infiltração; e luminosidade, além da aplicação de índices de diversidade e riqueza. Em cada parcela foram instalados 12 pluviômetros e escoamento pelo tronco em todas as árvores com CAP>15cm a fim de caracterizar a distribuição da chuva nos três tratamentos através dos indicadores hidrológicos: precipitação a céu aberto, precipitação efetiva, precipitação interna, escoamento pelo tronco e interceptação. Os resultados sobre diversidade e estrutura da vegetação indicaram tendência de incremento da mesma tanto em número quanto em riqueza entre os tratamentos. Pode-se dizer que as espécies e famílias presentes em cada tratamento estão atuando no processo de sucessão natural. As características estruturais avaliadas também demonstraram que a sucessão está ocorrendo lentamente. Com relação aos parâmetros hidrológicos, houve diferenças significativas entre as três áreas estudadas. Pode-se perceber que a interceptação e o escoamento pelo tronco possuem comportamento crescente conforme o avanço da regeneração natural, ao passo que a precipitação interna e a precipitação efetiva diminuem. Tais resultados variaram conforme as características da vegetação, como por exemplo, a quantidade e densidade de indivíduos em cada parcela e espécies presentes, além das características climáticas e das precipitações incidentes sobre a área. Foi possível observar que com o avanço da sucessão natural houve incremento nos parâmetros vegetais e melhoria dos parâmetros do solo, por outro lado, os parâmetros hidrológicos mostraram comportamento específico para cada tratamento, indicando que são capazes de responderem ao estado de manutenção e desenvolvimento da vegetação. / 23112.000670/2015-59

Utilizou-se o modelo hidrológico TOPMODEL, baseado em aspectos físicos e topográficos, em uma das três microbacias do Laboratório de Hidrologia Florestal Eng. Agr. Walter Emmerich, do Instituto Florestal/SP. O laboratório localiza-se na Serra do Mar, junto às cabeceiras do rio Paraibuna, um dos formadores do rio Paraíba do Sul. O modelo usa um índice topográfico que indica as áreas de contribuição para o deflúvio da microbacia e permite simular a vazão e analisar o comportamento hidrológico da microbacia. A primeira parte do trabalho buscou determinar os valores iniciais dos parâmetros de calibração, testar a validade das premissas do modelo, e, principalmente, compreender melhor o funcionamento hidrológico da bacia D. Os resultados indicam uma eficiência maior para as simulações de eventos isolados do que para as de períodos longos. A simulação do comportamento hidrológico em função do corte raso mostrou uma diminuição do tempo de pico e um aumento significativo do volume de vazão simulado: de 17 a 44%, em comparação a bacia D coberta com floresta. Mostram, também, que de 7 a 93% do deflúvio é gerado a partir das áreas variáveis de afluência (A.V.A.). Recomenda-se que o corte raso seja evitado a qualquer custo. Caso seja necessário, as matas ciliares devem ser mantidas; onde elas não existem mais, devem ser recuperadas imediatamente. As áreas com agricultura ou pastagem devem utilizar as melhores técnicas de conservação do solo, de forma que as condições naturais de infiltração não sejam drasticamente alteradas. / A physically based semi-distributed model, TOPMODEL, has been applied to one catchment in Cunha, São Paulo, Brazil. The model uses a topographic index which highlights significant hydrological areas within the catchment. The model simulate streamflow and analyse the behaviour of the catchment. The first part of this paper concerns to the first values of calibration parameters, experiments the validity of the premisses of the model, and, mainly, tries to understand how does the hydrology of D catchment works. The results are more efficient on simulation of isolate events than on events of long period. The simulation of hydrology behaviour subject to clear-cutting has showed a diminution of the time of rise and a significant increase of streamflow simulated: from 17 to 44%, in comparaison to D forest catchment. They also show that from 7 to 93% of the streamflow is generated from saturated contributing areas (sources areas). It\'s advisable to avoid clear-cutting. If necessary, the riparian zone has to be preserved; and where they have been destroyed, they have to be recovered urgently. Agricultural lands or grasslands have to use the best management practices, in order to keep the natural conditions of infiltration.