FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Practical problems related to water resources and the need for resolution of these was what drove the hydrological modeling, since understanding of the hydrological behavior of the basin was needed. So, this research was conducted to assess, through hydrossedimentological modeling, the behavior of a semiarid meso scale watershed as well as its water availability. The study area was the Madalena Representative Basin, Federal State of CearÃ, with 124kmÂ. Rainfall, accumulated volume and sedimentation in two reservoirs were monitored. The WASA-SED (Model of Water Availability in Semi-Arid Environments Sediment Dynamics with Component) and VYELAS (Volume-Yield Elasticity) models were used in the evaluation. Some conclusions could be obtained from the results: i) Continuous monitoring of hydrological variables in watersheds of the Brazilian semiarid is necessary because the scarcity of data makes it difficult to analyze the performance of hydrological models, ii) Sedimentation measurements in reservoirs is essential for validating of sedimentological routines of model for evaluation of long periods, iii) The soil parameters are determinant in the quality of the results and details of the parameterization significantly improves the performance of the WASA model, iv) The predominance of drought scenario for the next years must affect water supply due to the low volume currently accumulated in the reservoir, v) Water availability of the strategic reservoir of the basin (Marengo reservoir) in extreme years of low rainfall, for 90% reliability yield,is 96% lower than the availability expected for regular years. / Problemas prÃticos relacionados aos recursos hÃdricos e a necessidade de resoluÃÃo desses foi o que impulsionou a modelagem hidrolÃgica, pois uma melhor compreensÃo do comportamento hidrolÃgico da bacia hidrogrÃfica se fez necessÃria. Assim esta pesquisa foi conduzida com o objetivo de avaliar, por meio da modelagem hidrossedimentolÃgica, o comportamento de uma bacia hidrogrÃfica de meso-escala no semiÃrido, assim como sua disponibilidade hÃdrica. A Ãrea foco do estudo foi a Bacia Representativa de Madalena, CearÃ, com 124kmÂ. Os modelos WASA-SED (Model of Water Availability in Semi-Arid Environments with Sediment Dynamics Component) e VYELAS (Volume-Yield Elasticity) foram utilizados na avaliaÃÃo. Algumas conclusÃes puderam ser constatadas a partir dos resultados obtidos: i) O monitoramento contÃnuo das variÃveis hidrolÃgicas em bacias hidrogrÃficas do semiÃrido se faz necessÃrio, pois a insuficiÃncia de dados dificulta a anÃlise do desempenho de modelos hidrolÃgicos; ii) A quantificaÃÃo do assoreamento em reservatÃrios à essencial para a validaÃÃo de rotinas sedimentolÃgicas do modelo para longos perÃodos de avaliaÃÃo; iii) Os parÃmetros do solo sÃo determinantes na qualidade dos resultados e o detalhamento da parametrizaÃÃo melhora sensivelmente o desempenho do modelo WASA; iv) O predomÃnio do cenÃrio de estiagem para os prÃximos anos compromete o abastecimento devido ao baixo volume acumulado atualmente no reservatÃrio; v) A disponibilidade hÃdrica do reservatÃrio estratÃgico da bacia (Marengo) em anos extremos de baixa pluviometria, para uma vazÃo com 90% de garantia, à 96% inferior à disponibilidade para os anos mÃdios.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A Ãgua na bacia hidrogrÃfica està distribuÃda em diversos compartimentos importantes no que se refere à ecohidrologia. Muitos estudos em regiÃes semiÃridas apontam os reservatÃrios superficiais como principais compartimentos de Ãgua. Entretanto, a bacia hidrogrÃfica tem maior abrangÃncia que as bacias hidrÃulicas nela contida, e os recursos hÃdricos nos compartimentos distribuÃdos na bacia hidrogrÃfica (como no solo) devem ser analisados nÃo somente no que se refere aos usos ecolÃgicos, mas tambÃm como espaÃo de disponibilidade hÃdrica. Portanto, o objetivo do trabalho foi analisar, com base em medidas e modelagem, a dinÃmica da Ãgua nos solos de uma bacia semiÃrida de Caatinga preservada e seu impacto sobre a disponibilidade hÃdrica. Para isso foi medida, entre outros, a umidade do solo a cada hora, de 2003 a 2010 (2923 dias) na Bacia Experimental de Aiuaba (BEA, 12 kmÂ), totalmente preservada e com precipitaÃÃo mÃdia anual de 560 mm. O monitoramento foi realizado atravÃs de trÃs sensores TDR, um instalado em cada uma das trÃs associaÃÃes entre solo e vegetaÃÃo (SVA) identificadas na bacia. O mÃtodo de investigaÃÃo considerou seis etapas principais: i) determinaÃÃo da profundidade efetiva das raÃzes da Caatinga preservada; ii) calibraÃÃo dos sensores de umidade tipo TDR; iii) representaÃÃo espaÃo-temporal da umidade do solo em cada unidade de SVA; iv) anÃlise da disponibilidade hÃdrica do solo na zona das raÃzes; v) parametrizaÃÃo do modelo hidrolÃgico WASA-SED; e vi) parametrizaÃÃo do modelo hidrolÃgico DiCaSM. Os resultados obtidos nesta pesquisa indicam a importÃncia da abordagem da anÃlise temporal da umidade do solo e da disponibilidade hÃdrica do solo na zona das raÃzes para a manutenÃÃo do bioma Caatinga. Mais especificamente, foi observado que a profundidade efetiva do sistema radicular na BEA oscilou entre 70 e 80 cm nas regiÃes com solos profundos, porÃm, em regiÃes com solos rasos, observou-se que a profundidade efetiva das raÃzes adaptou-se Ãs restriÃÃes, ficando reduzida a menos de 40 cm. AlÃm disso, a anÃlise sazonal demonstrou que, na estaÃÃo de estio, as raÃzes tÃm comprimentos atà 11 cm menores, abrindo, portanto, poros secundÃrios que facilitarÃo a penetraÃÃo da Ãgua nas eventuais chuvas dos meses secos (junho a dezembro), assim como nas primeiras chuvas da estaÃÃo Ãmida. Nas duas SVAs cujos solos sÃo profundos e cuja vegetaÃÃo à densa, a Ãgua no solo encontra-se ânÃo-disponÃvelâ (isto Ã, abaixo do ponto de murcha permanente â WP) em quase nove meses ao ano (72% do tempo); e somente durante trÃs meses ao ano (25%) a Ãgua no solo encontra-se disponÃvel. Nos 3% restantes do ano (cerca de 10 dias) hà Ãgua gravitacional nessas SVAs. Na SVA cujo solo à raso e cuja vegetaÃÃo à esparsa, a dinÃmica da Ãgua no solo à diferente: o tempo em que hà Ãgua gravitacional, disponÃvel e nÃo disponÃvel à praticamente o mesmo (quatro meses ao ano). Isso se deve, entre outros, à baixa umidade do solo no ponto de murcha permanente do neossolo litÃlico; e à sua restrita espessura, gerando saturaÃÃo muito mais frequentemente que nos demais solos que â ao contrÃrio deste â dispÃem de drenagem profunda. A depleÃÃo da Ãgua no solo sob condiÃÃes de umidade abaixo do ponto de murcha foi outro resultado importante desta pesquisa. Nas duas associaÃÃes com solos profundos e vegetaÃÃo densa, observou-se â ao longo de todo o perÃodo investigado â decaimento contÃnuo da umidade atà que a mesma se aproximasse assintoticamente da umidade residual. AnÃlise mais detalhada demonstrou que a reduÃÃo da umidade do solo entre o WP e a umidade residual sempre obedecia ao decaimento exponencial. Na associaÃÃo com solo raso e vegetaÃÃo esparsa observou-se que a umidade nÃo caÃa para valores inferiores ao WP, mesmo sujeita ao mesmo rigor climÃtico das demais associaÃÃes. Considerando-se: (i) que em solo tÃo seco, a drenagem à improvÃvel; e (ii) que os processos associados de percolaÃÃo e evaporaÃÃo tampouco devam ser os responsÃveis pela retirada de Ãgua do solo (posto que o fenÃmeno nÃo se observa na SVA cujo solo à raso e, portanto, mais quente); levanta-se a hipÃtese que o secamento do solo nessas condiÃÃes deva ser causado por extraÃÃo de Ãgua pela vegetaÃÃo. Isso reforÃaria a tese de que a Caatinga dispÃe de adaptaÃÃo para sobreviver mesmo em condiÃÃes de estresse hÃdrico. Os modelos hidrolÃgicos WASA-SED e DiCaSM nÃo conseguiram representar adequadamente a dinÃmica temporal da Ãgua nos solos da BEA. No entanto, os modelos reproduziram satisfatoriamente as curvas de permanÃncia da umidade dos solos, permitindo representar a disponibilidade hÃdrica na zona das raÃzes para fins de planejamento. Por fim, logrou-se avaliar â quantitativa, espacial e temporalmente â a disponibilidade hÃdrica do solo. Esta à da mesma ordem de grandeza da disponibilidade de um reservatÃrio superficial Ãtimo. Em termos quantitativos, a disponibilidade no solo chega a ser quase cinco vezes superior à do reservatÃrio superficial, entretanto, a garantia associada da Ãgua superficial (90%) à bem superior à permanÃncia da Ãgua disponÃvel na BEA: apenas 28% nas Ãreas com solos profundos e 65% nas Ãreas com solos rasos. / Regarding ecohydrology, the catchment water is distributed over several important compartments. Many studies in semiarid re gions indicate the surface reservoirs as the main water compartments. However, the watershed has greater scope than the water reservoirs contained therein, and water resources in compartments distributed in the watershed (like in soil) should be analyzed not only with regard to ecological uses, but also as spaces of water availability. Therefore, the object ive of this work was to analyze, based on measurements and modeling, the water dynamics in th e soils of a semi-arid basin in preserved Caatinga, and its impact on water availability. Wit h this in mind, it was measured, among others, the soil moisture, every hour, from 2003 to 2010 (2923 days) in the Aiuaba Experimental Basin (AEB, 12 km Â), fully preserved and with average annual rainfall of 560 mm. Monitoring was carried out through three TDR se nsors, one installed in each of the three soil and vegetation associations (SVA) identified in the basin. The research method considered six main steps: i) assessment of the eff ective root depth of preserved Caatinga ii) calibration of humidity TDR sensors iii) space-time representation of soil moisture in each SVA unit iv) analysis of soil water availability in the root zone, v) parameterization of the WASA-SED hydrological model, and vi) parameterizati on of the DiCaSM hydrological model. The results of this research indicate the importance of addressing the temporal analysis of soil moisture and soil water availability in the root zone to maintain the Caatinga biome. More specifically, it was observed that the effecti ve depth of the root system on AEB ranged between 70 and 80 cm in areas with deep soils, but in areas with shallow soils, it was observed that the effective depth of the roots had adapted to the constraints, having been reduced to less than 40 cm. Furthermore, the season al analysis showed that in the dry season, the roots have lengths up to 11 cm smaller, openin g, therefore, secondary pores that facilitate the penetration of what little rain water falls in the dry months (June-December), as well as in the first rains of the wet season. In the two SVAs whose soils are deep and the vegetation is dense, the soil water is 'not available' (ie below the permanent wilting point - WP) during nearly nine months a year (72% of the time), and on ly during three months of the year (25% of the time) the soil water is available. In the re maining 3% of the year (about 10 days) there is gravitational water in these SVAs. In the SVAs whose soil is shallow and whose vegetation is sparse, the dynamics of soil water are different : the time when there is gravitational water, available and unavailable, is practically the same (four months a year). This is due to, among other things, the low soil moisture at the permanen t wilting point of the Udorthent, and to its limited thickness, generating saturation much more frequently than in others that - unlike this one - have deep drainage. The depletion of soil wat er under conditions of moisture below the wilting point was another important result of this research. In the two associations with deep soils and thick vegetation, it was observed â throu ghout the observation period â continuous fall of moisture level until it approached asymptot ically the residual moisture. More detailed analysis showed that the reduction of soil moisture between the WP and the residual moisture level always followed the exponential decay. It was observed, in the association of shallow soil and sparse vegetation, that the moisture did not fall to below the WP, even subjected to the same rigorous climate of the other associations . Considering: (i) that in such a dry soil, the drainage is unlikely, and (ii) that the associated processes of percolation and evaporation should not be responsible for the removal of soil w ater either (since the phenomenon is not observed in SVAs whose soil is shallow and therefor e warmer) , it is raised the hypothesis that the soil drying under these conditions must be caused by water extraction by vegetation. This would strengthen the argument that the Caating a has adapted to survive under water stress. The hydrological models WASA-SED and DiCaSM failed to adequately represent the temporal dynamics of soil water in the AEB. However , the models did satisfactorily reproduce the retention curves of soil moisture, al lowing the representation of the water availability in the root zone for planning purposes . Finally, we managed to evaluate - quantitatively, spatially and temporally â the soil water availability. This availability is of the same order of magnitude of the availability of an o ptimal surface reservoir. The availability in the soil, in quantitative terms, can be almost five times higher than that of the surface reservoir. However, the security associated with su rface water (90%) is much higher than the water permanence available in the AEB: just 28% in areas with deep soils and 65% in areas with shallow soils.