BARBOSA, Fabio Chaffin. Estimativa das necessidades de irrigação e avaliação do impacto da cobrança pelo uso de recursos hídricos na bacia do Baixo Jaguaribe-CE. 2005. 114 f. Dissertação (Mestrado em engenharia agrícola)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2005. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-06-21T18:09:05Z No. of bitstreams: 1 2005_dis_fcbarbosa.pdf: 1245465 bytes, checksum: a93d4ee0e56dec900044aaec987077f5 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-07-21T20:13:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2005_dis_fcbarbosa.pdf: 1245465 bytes, checksum: a93d4ee0e56dec900044aaec987077f5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-21T20:13:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2005_dis_fcbarbosa.pdf: 1245465 bytes, checksum: a93d4ee0e56dec900044aaec987077f5 (MD5) Previous issue date: 2005 / The goal of this research was to estimate the irrigation requirements for crops grown in the Low Jaguaribe Basin, Ceará State, Brazil, providing essential information for an adequate irrigation scheduling and the establishment of the water rights for each farm. In addition, an analysis on the impact of the price of water on the farm income was conducted. Based of the Ceara Department of Water Resources database, 36 different crops were identified in the basin, all crops irrigated from water pumped from the Jaguaribe river, amounting to 7,570 ha annual acreage. Interpolation techniques were applied on weather data from four stations to generate individualized water budget for each irrigated field for every county within the basin, leading to a more precise estimation of the volumes and flow rates to be assigned as the water right for that individual farm. Furthermore, planting date, values of crop coefficient for every growth stage, and the efficiency of the irrigation system were applied to estimate the gross weekly water depth and flow rate requirements for every plot in the basin. Total annual water demand for the Low Jaguaribe basin was estimated in 103.8 million cubic meters, ranging from 73 thousand m3 per week during the months of March and April (due to the peak on the rainy season), to 5 million m3 per week in October, when the irrigation water requirement peaks. Clearly the unitary flow rate needed to supply irrigation requirement peaks at a value of 8.4 m3.s-1 in October. Simulations in the demands and on flow rate have indicated volume potentially applied to the field can be reduced in 13.2% to 18.8%, by increasing irrigation efficiency to values compatible with the potential of the irrigation system installed in the field, by replacing the surface irrigation by other more efficient technology, and by replacing rice by another crop. By analyzing the water requirements from rice, cowpea and banana fields, which amounted to 44% of the irrigated acreage in the basin, and taking into account the area of each farm in connection with the water fee to be charged in the state of Ceará, it was found an average value of R$ 7.04 per 1,000 m3 of water supplied to the field. Therefore, resulting in an estimated early gross income of R$ 730,900 from water sale to irrigation in the Low Jaguaribe basin. Three alternative parameters were applied in order to analyzed the effect of charging for water: a percentage of the total production cost, a percentage over the gross income, and a percentage over the net benefit. It was found the last parameter produced more adequate results. In addition, it was found most of the crops evaluated, except sugar cane, rice and corn, provided income to pay even for the for the highest values of water fee posted by the state of Ceará. / Estimar as necessidades de irrigação das culturas exploradas na bacia hidrográfica do Baixo Jaguaribe, no Estado do Ceará, possibilitando um manejo de irrigação mais adequado e suporte técnico no planejamento e concessão de outorgas de direito de uso de água para irrigação, foi o objetivo principal deste trabalho. Também foi analisado o impacto do pagamento da água para irrigação sobre o custo de produção e rentabilidade dos principais produtos agrícolas da região. A partir dos cadastros de outorga de água foram identificadas 36 culturas exploradas com irrigação, com captação a partir do rio Jaguaribe, totalizando uma área de exploração anual de 7.570 ha. Através da interpolação de dados meteorológicos foram obtidos balanços hídricos individualizados por município e, mais especificamente, relativos às regiões irrigadas a partir do rio Jaguaribe, possibilitando uma estimativa mais precisa dos volumes e vazões a serem outorgados para cada área irrigada, com base no município a qual esteja situada. Com os balanços hídricos estimados, valores de Coeficientes Culturais mais ajustados à região e estimativa das eficiências de irrigação alcançadas atualmente foram estimados os volumes de água demandados para irrigação, em cada semana do ano e a vazão contínua necessária para atendimento. A estimativa da demanda anual de água para irrigação na bacia do Baixo Jaguaribe corresponde a 103,8 milhões de metros cúbicos, variando de menos de 73 mil m3 por semana, durante os meses de março e abril, devido a maior concentração de chuvas, a mais de 5 milhões m3 por semana no mês de outubro, que corresponde ao mês de máxima necessidade de irrigação das culturas. De forma patente, a vazão contínua necessária no rio para atendimento da demanda acompanha a flutuação desta, atingindo a 8,4 m3.s-1 no mês de outubro. Simulações de demandas e vazões necessárias para atendimento determinaram potenciais de redução do volume de água utilizado para irrigação de 13,2% a 18,8%, simplesmente com a elevação das eficiências de irrigação a níveis potenciais, com a mudança dos métodos de irrigação por superfície e, ainda, com a substituição da cultura de arroz. Analisando os consumos de água das culturas de arroz, feijão e banana, que totalizam 44% da área irrigada da bacia, associando-os às áreas das unidades produtivas e com as faixas de tarifação pelo uso de recursos hídricos para irrigação em função dos consumos mensais, vigentes no Estado, estimou-se um valor médio de tarifa de R$ 7,04 /1.000 m3. Projetando-se este valor médio de tarifa para a demanda total de água estimada neste estudo, obteve-se a previsão de arrecadação anual com a cobrança pelo uso de recursos hídricos para irrigação no Baixo Jaguaribe, de R$ 730.900. O critério do impacto da cobrança de água em relação à receita líquida das culturas foi considerado mais adequado que quando em relação aos custos de produção e sobre o faturamento bruto. A maioria das culturas analisadas apresentou capacidade de pagamento para o maior valor de tarifa previsto, enquanto que a cana-de-açúcar, o arroz e o milho não apresentaram capacidade de pagamento para qualquer faixa de tarifação.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Estimar as necessidades de irrigaÃÃo das culturas exploradas na bacia hidrogrÃfica do Baixo Jaguaribe, no Estado do CearÃ, possibilitando um manejo de irrigaÃÃo mais adequado e suporte tÃcnico no planejamento e concessÃo de outorgas de direito de uso de Ãgua para irrigaÃÃo, foi o objetivo principal deste trabalho. TambÃm foi analisado o impacto do pagamento da Ãgua para irrigaÃÃo sobre o custo de produÃÃo e rentabilidade dos principais produtos agrÃcolas da regiÃo. A partir dos cadastros de outorga de Ãgua foram identificadas 36 culturas exploradas com irrigaÃÃo, com captaÃÃo a partir do rio Jaguaribe, totalizando uma Ãrea de exploraÃÃo anual de 7.570 ha. AtravÃs da interpolaÃÃo de dados meteorolÃgicos foram obtidos balanÃos hÃdricos individualizados por municÃpio e, mais especificamente, relativos Ãs regiÃes irrigadas a partir do rio Jaguaribe, possibilitando uma estimativa mais precisa dos volumes e vazÃes a serem outorgados para cada Ãrea irrigada, com base no municÃpio a qual esteja situada. Com os balanÃos hÃdricos estimados, valores de Coeficientes Culturais mais ajustados à regiÃo e estimativa das eficiÃncias de irrigaÃÃo alcanÃadas atualmente foram estimados os volumes de Ãgua demandados para irrigaÃÃo, em cada semana do ano e a vazÃo contÃnua necessÃria para atendimento. A estimativa da demanda anual de Ãgua para irrigaÃÃo na bacia do Baixo Jaguaribe corresponde a 103,8 milhÃes de metros cÃbicos, variando de menos de 73 mil m3 por semana, durante os meses de marÃo e abril, devido a maior concentraÃÃo de chuvas, a mais de 5 milhÃes m3 por semana no mÃs de outubro, que corresponde ao mÃs de mÃxima necessidade de irrigaÃÃo das culturas. De forma patente, a vazÃo contÃnua necessÃria no rio para atendimento da demanda acompanha a flutuaÃÃo desta, atingindo a 8,4 m3.s-1 no mÃs de outubro. SimulaÃÃes de demandas e vazÃes necessÃrias para atendimento determinaram potenciais de reduÃÃo do volume de Ãgua utilizado para irrigaÃÃo de 13,2% a 18,8%, simplesmente com a elevaÃÃo das eficiÃncias de irrigaÃÃo a nÃveis potenciais, com a mudanÃa dos mÃtodos de irrigaÃÃo por superfÃcie e, ainda, com a substituiÃÃo da cultura de arroz. Analisando os consumos de Ãgua das culturas de arroz, feijÃo e banana, que totalizam 44% da Ãrea irrigada da bacia, associando-os Ãs Ãreas das unidades produtivas e com as faixas de tarifaÃÃo pelo uso de recursos hÃdricos para irrigaÃÃo em funÃÃo dos consumos mensais, vigentes no Estado, estimou-se um valor mÃdio de tarifa de R$ 7,04 /1.000 m3. Projetando-se este valor mÃdio de tarifa para a demanda total de Ãgua estimada neste estudo, obteve-se a previsÃo de arrecadaÃÃo anual com a cobranÃa pelo uso de recursos hÃdricos para irrigaÃÃo no Baixo Jaguaribe, de R$ 730.900. O critÃrio do impacto da cobranÃa de Ãgua em relaÃÃo à receita lÃquida das culturas foi considerado mais adequado que quando em relaÃÃo aos custos de produÃÃo e sobre o faturamento bruto. A maioria das culturas analisadas apresentou capacidade de pagamento para o maior valor de tarifa previsto, enquanto que a cana-de-aÃÃcar, o arroz e o milho nÃo apresentaram capacidade de pagamento para qualquer faixa de tarifaÃÃo. / The goal of this research was to estimate the irrigation requirements for crops grown in the Low Jaguaribe Basin, Cearà State, Brazil, providing essential information for an adequate irrigation scheduling and the establishment of the water rights for each farm. In addition, an analysis on the impact of the price of water on the farm income was conducted. Based of the Ceara Department of Water Resources database, 36 different crops were identified in the basin, all crops irrigated from water pumped from the Jaguaribe river, amounting to 7,570 ha annual acreage. Interpolation techniques were applied on weather data from four stations to generate individualized water budget for each irrigated field for every county within the basin, leading to a more precise estimation of the volumes and flow rates to be assigned as the water right for that individual farm. Furthermore, planting date, values of crop coefficient for every growth stage, and the efficiency of the irrigation system were applied to estimate the gross weekly water depth and flow rate requirements for every plot in the basin. Total annual water demand for the Low Jaguaribe basin was estimated in 103.8 million cubic meters, ranging from 73 thousand m3 per week during the months of March and April (due to the peak on the rainy season), to 5 million m3 per week in October, when the irrigation water requirement peaks. Clearly the unitary flow rate needed to supply irrigation requirement peaks at a value of 8.4 m3.s-1 in October. Simulations in the demands and on flow rate have indicated volume potentially applied to the field can be reduced in 13.2% to 18.8%, by increasing irrigation efficiency to values compatible with the potential of the irrigation system installed in the field, by replacing the surface irrigation by other more efficient technology, and by replacing rice by another crop. By analyzing the water requirements from rice, cowpea and banana fields, which amounted to 44% of the irrigated acreage in the basin, and taking into account the area of each farm in connection with the water fee to be charged in the state of CearÃ, it was found an average value of R$ 7.04 per 1,000 m3 of water supplied to the field. Therefore, resulting in an estimated early gross income of R$ 730,900 from water sale to irrigation in the Low Jaguaribe basin. Three alternative parameters were applied in order to analyzed the effect of charging for water: a percentage of the total production cost, a percentage over the gross income, and a percentage over the net benefit. It was found the last parameter produced more adequate results. In addition, it was found most of the crops evaluated, except sugar cane, rice and corn, provided income to pay even for the for the highest values of water fee posted by the state of CearÃ.

BARBOSA, Fabio Chaffin. Estimativa das necessidades de irrigação e avaliação do impacto da cobrança pelo uso de recursos hídricos na bacia do Baixo Jaguaribe-CE. 2005. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia de Alimentos, Curso de Mestrado em irrigação e Drenagem, Fortaleza-CE, 2005. / Submitted by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-06-27T16:20:26Z No. of bitstreams: 1 2005_dis_fcbarbosa.pdf: 1184985 bytes, checksum: 13b434a8b3b80ef775981e58b997093f (MD5) / Approved for entry into archive by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-06-27T16:21:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2005_dis_fcbarbosa.pdf: 1184985 bytes, checksum: 13b434a8b3b80ef775981e58b997093f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-27T16:21:53Z (GMT). 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Interpolation techniques were applied on weather data from four stations to generate individualized water budget for each irrigated field for every county within the basin, leading to a more precise estimation of the volumes and flow rates to be assigned as the water right for that individual farm. Furthermore, planting date, values of crop coefficient for every growth stage, and the efficiency of the irrigation system were applied to estimate the gross weekly water depth and flow rate requirements for every plot in the basin. Total annual water demand for the Low Jaguaribe basin was estimated in 103.8 million cubic meters, ranging from 73 thousand m3 per week during the months of March and April (due to the peak on the rainy season), to 5 million m3 per week in October, when the irrigation water requirement peaks. Clearly the unitary flow rate needed to supply irrigation requirement peaks at a value of 8.4 m3.s-1 in October. Simulations in the demands and on flow rate have indicated volume potentially applied to the field can be reduced in 13.2% to 18.8%, by increasing irrigation efficiency to values compatible with the potential of the irrigation system installed in the field, by replacing the surface irrigation by other more efficient technology, and by replacing rice by another crop. By analyzing the water requirements from rice, cowpea and banana fields, which amounted to 44% of the irrigated acreage in the basin, and taking into account the area of each farm in connection with the water fee to be charged in the state of Ceará, it was found an average value of R$ 7.04 per 1,000 m3 of water supplied to the field. Therefore, resulting in an estimated early gross income of R$ 730,900 from water sale to irrigation in the Low Jaguaribe basin. Three alternative parameters were applied in order to analyzed the effect of charging for water: a percentage of the total production cost, a percentage over the gross income, and a percentage over the net benefit. It was found the last parameter produced more adequate results. In addition, it was found most of the crops evaluated, except sugar cane, rice and corn, provided income to pay even for the for the highest values of water fee posted by the state of Ceará. / Estimar as necessidades de irrigação das culturas exploradas na bacia hidrográfica do Baixo Jaguaribe, no Estado do Ceará, possibilitando um manejo de irrigação mais adequado e suporte técnico no planejamento e concessão de outorgas de direito de uso de água para irrigação, foi o objetivo principal deste trabalho. Também foi analisado o impacto do pagamento da água para irrigação sobre o custo de produção e rentabilidade dos principais produtos agrícolas da região. A partir dos cadastros de outorga de água foram identificadas 36 culturas exploradas com irrigação, com captação a partir do rio Jaguaribe, totalizando uma área de exploração anual de 7.570 ha. Através da interpolação de dados meteorológicos foram obtidos balanços hídricos individualizados por município e, mais especificamente, relativos às regiões irrigadas a partir do rio Jaguaribe, possibilitando uma estimativa mais precisa dos volumes e vazões a serem outorgados para cada área irrigada, com base no município a qual esteja situada. Com os balanços hídricos estimados, valores de Coeficientes Culturais mais ajustados à região e estimativa das eficiências de irrigação alcançadas atualmente foram estimados os volumes de água demandados para irrigação, em cada semana do ano e a vazão contínua necessária para atendimento. A estimativa da demanda anual de água para irrigação na bacia do Baixo Jaguaribe corresponde a 103,8 milhões de metros cúbicos, variando de menos de 73 mil m3 por semana, durante os meses de março e abril, devido a maior concentração de chuvas, a mais de 5 milhões m3 por semana no mês de outubro, que corresponde ao mês de máxima necessidade de irrigação das culturas. De forma patente, a vazão contínua necessária no rio para atendimento da demanda acompanha a flutuação desta, atingindo a 8,4 m3.s-1 no mês de outubro. Simulações de demandas e vazões necessárias para atendimento determinaram potenciais de redução do volume de água utilizado para irrigação de 13,2% a 18,8%, simplesmente com a elevação das eficiências de irrigação a níveis potenciais, com a mudança dos métodos de irrigação por superfície e, ainda, com a substituição da cultura de arroz. Analisando os consumos de água das culturas de arroz, feijão e banana, que totalizam 44% da área irrigada da bacia, associando-os às áreas das unidades produtivas e com as faixas de tarifação pelo uso de recursos hídricos para irrigação em função dos consumos mensais, vigentes no Estado, estimou-se um valor médio de tarifa de R$ 7,04 /1.000 m3. Projetando-se este valor médio de tarifa para a demanda total de água estimada neste estudo, obteve-se a previsão de arrecadação anual com a cobrança pelo uso de recursos hídricos para irrigação no Baixo Jaguaribe, de R$ 730.900. O critério do impacto da cobrança de água em relação à receita líquida das culturas foi considerado mais adequado que quando em relação aos custos de produção e sobre o faturamento bruto. A maioria das culturas analisadas apresentou capacidade de pagamento para o maior valor de tarifa previsto, enquanto que a cana-de-açúcar, o arroz e o milho não apresentaram capacidade de pagamento para qualquer faixa de tarifação.

Sur la région de la Crau, le système l’irrigation gravitaire appliqué aux prairies de foin joue un rôle important dans le maintien du cycle hydrologique en étant le principal contributeur à la recharge de la nappe souterraine de la Crau (70 à 80% de la recharge). Dans le futur, des pressions sur la ressource en eau alimentée ce système d’irrigation risquent de s’accroître du fait des changements climatiques et de l’augmentation des autres usages de l’eau (domestiques,industriels, ..) et induisent la nécessité de l’optimisation de ce système afin de maintenir l’état des ressources en eau souterraines. Cette optimisation nécessite la connaissance des vrais quantités d’eau apportées à la parcelle qui sont mal connues, et de spatialiser ces quantités à l’échelle du territoire. Ainsi, l’objectif de ce travail est de développer une méthodologie permettant d’améliorer la quantification de ces volumes à deux échelle (parcellaire et régionale). Un système numérique incluant un modèle d’irrigation gravitaire dénommé ‘Calhy’ a été développé au cours de ce travail. Ce système permet de caractériser le fonctionnement des principaux processus intervenant dans ce système d’irrigation (infiltration de l’eau dans le sol et la propagation à la surface de la parcelle). Mais l’estimation de ces processus est limité par la connaissance de certains paramètres non mesurables, tels que la conductivité hydraulique à saturation du sol et la rugosité hydraulique de la surface parcellaire. Une analyse de sensibilité AS a été menée dans un premier temps au cours de ce travail afin de définir la contribution de la variation de chaque paramètre non mesurable sur la variance des variables de sortie. Les résultats montrent la possibilité d’estimation ces paramètres à partir des accessibles variables auxquels ils sont sensibles. Ainsi, une méthode d’inversion s’est basé sur les résultats d’AS, combine le modèle Calhy et un dispositif expérimental a été appliqué dans un second temps pour l’estimation paramètres et valider l’approche proposée. Les résultats montrent que cette approche est robuste et efficace pour estimer ces paramètres. A la fois les paramètres ont été issus pour démarrer le système (estimés ou mesurés), nous avons étudié différentes modifications du système d’irrigation actuel (changement de la pente de la parcelle, du sens d’irrigation, l’apport de l’eau en différents points de la parcelle, ….), et leurs impacts sur l’homogénéité de l’infiltration et la durée de l’irrigation.296En parallèle, Nous avons établi un modèle empirique de dose d’irrigation basé sur l’analyse des pratiques d’irrigation investigués auprès des enquêtes procédés chez les agriculteurs. Différents modèles empiriques ont été développés en basant sur des régressions calculant la dose d’irrigation et la durée en fonction du débit disponible et des paramètres parcellaires caractérisant les conditions d’irrigation tels que la géométrie de la parcelle (longueur, largeur et surface). Le modèle de dose empirique investigué au cours de ce travail permet de fournir une estimation de la dose distribué sur tout le territoire de la Crau en intégrant ce modèle dans le simulateur de laCrau. / Worldwide, the irrigation accounts for 70% of all water consumption: understanding therelationship between irrigation and ecosystems and optimizing the irrigation practices cancontribute to the sustainability management of water resources. In the Crau region (southern ofFrance), the flooding irrigation system used for irrigating the hay fields plays an important role inwater cycle: in this system, considerable amounts of water are brought to the hay fields (about 20000 m3/ha/year i.e. 2 000 mm), which participate strongly to the recharge of the Crau aquifer(between 66% and 80% of the recharge). In the future, the pressures on the availability of waterresources that feed this irrigation system (the reservoir of Serre Ponçon) may increase because ofthe climate change and the increase in the another water uses. Thus, it becomes necessary tooptimize the irrigation practices in order to conserve the water and ensure a sufficient rechargefor aquifer of the Crau. This optimization requires i) the knowledge of the amount of waterbrought to the plot that are not currently known, ii) spatialize these amounts over the regionalscale. This work aims to develop a methodology to improve the quantification of these volumesat the field and regional scales. A numerical system that includes a flooding irrigation modelcalled 'Calhy' was developed, takes into account the main processes involved in this irrigationsystem (water infiltration into the soil and the runoff of water slide over the plot surface). Firstly,a sensitivity analysis was conducted in order to classify the Calhy’s parameters according to theirimportance and define an optimal experimental apparatus allowing to estimate them using aninverse approach. Secondly, an inversion procedure based on the proposed experimental297apparatus and the previous model was implemented on several plots in the study area. The resultsshow that the important parameters can be estimated and then Calhy can be used to analyse andoptimize irrigation practices. Then, different optimization scenarios were identified. In parallel,we developed an empirical model of irrigation dose based on the analysis of irrigation practicesin a group of exploitations in the study region. Different empirical models were developed;regressions were used to compute the irrigation dose and duration from geometricalcharacteristics of the borders (length, width and surface) and available water inflow rate. Theempirical model of irrigation dose developed in this work would provide a spatial estimation ofirrigation doses overall plots in the study region, and would contribute to a better quantificationof water recharge of the Crau aquifer and its locations.