The primary question that the thesis investigates is: what impacts could climate change have on cattle water demand and supply in Khurutshe, Botswana. This thesis is pursued in light of the fact that there is a lack of knowledge on climate change and cattle water demand and supply. Thus, this thesis aims at filling the gap in knowledge on climate change and cattle water resources in Botswana and other semi-arid environments. A cattle water demand and supply model is developed to investigate the primary question of the thesis. The model is driven by rainfall and temperature over time as these variables largely determine cattle water supply and demand, respectively. Climate scenarios for 2050 are constructed using SimCLIM (developed by the International Global Change Institute of the University of Waikato) based on HadCM3 and CSIRO Mk2 General Circulation Models (GCMs). Three Special Report on Emission Scenarios (SRES) are used: A1B, A1FT and A1T. These emission scenarios were selected based on their coverage for possible future Greenhouse Gas emissions (GHG). Climate scenarios show that by 2050 the temperature for the Khurutshe area could increase by as much as 3 oC depending on the GCM and SRES emission scenario and that there could be a decline in rainfall of up to 14% per month. CSIRO Mk2 displayed the maximum decline in rainfall while HadCM3 depicted the maximum increase in temperature. The model is implemented in the Khurutshe of the Kgatleng District, Botswana. The results reported are for Masama Ranch and also for the whole of the Khurutshe area. The results show that climate change could lead to an annual increase of more than 20% in cattle water demand by 2050 due to an increase in temperature. In addition, climate change could lead to a decline in the contribution of surface pan water to cattle water supply. Overall, there could be an increase in abstraction of groundwater for cattle by 2050 due to an increase in demand and a decline in forage water content and surface pan water. Observations in semi-arid environments of Africa indicate that farmers encounter problems of declining borehole yields and local depletion in groundwater in summer and drought years when demand peaks. In addition, it has been observed that during drought more cattle are lost as a result of lack of water, particularly for those whose cattle are reliant on surface water. Thus, the results from this study indicate that climate change could enhance this problem. In the thesis I have shown the importance of integrating climate change impacts on water demand and supply when assessing water resources, which has been ignored in the past. Some of the policy options that are discussed are tradable pumping permits for controlling abstraction and allocation issues in the Khurutshe aquifer and, controlling stocking numbers. This is in recognition of the fact that climate change could result in more reliance on groundwater for both cattle farming and urban water supply hence compromising sustainability and allocation issues especially for the Khurutshe aquifer which is earmarked to supply the city of Gaborone and surrounding villages in drought periods.

As water infrastructure in urban Ontario strains to meet the demands of a growing population, alternatives to the conventional water supply approach that complement demand management strategies are important to enable more sustainable water use at the household level. The adoption of rainwater harvesting (RWH), for indoor and outdoor uses by single-family households can reduce a households withdrawals on municipal water by 30% if rainwater is used for toilet flushing, laundry and outdoor uses (Despins 2009). The amount of potable water savings because of RWH is influenced by the rate of adoption and the allowed uses of rainwater at the individual household scale. The adoption of RWH systems would lead to reductions in potable water demand, which, in turn would lead to reduced demands on municipal water sources (e.g., groundwater or surface water), and storm water infrastructure resulting in overall reduced ecosystem stress and increased resiliency for climate change adaptation. Greater onsite storm water retention would mimic natural processes and would help reduce excess overland runoff that can result in water contamination. Presently, RWH systems tend to be more accepted and utilized in rural areas. However, there is a history of cistern use in rural and non-rural Waterloo. This history and capacity seems to be largely forgotten or unknown by urban citizens and local government officials. Century houses’ cisterns are often removed or filled in due to: a perceived lack of need, safety concerns and disrepair because of disuse. The increasing popularity of “green” building features and certifications have added some RWH systems for indoor and outdoor use to the urban environment, however, these remain limited instances. Moving RWH forward requires commitment from the Provincial and municipal government. Municipalities’ actions must support the sustainability objectives often referenced in their legislation and policy. This study establishes the drivers of RWH and examines the barriers to practice in the urban environment by examining existing examples and academic literature RWH systems within Canada and internationally. Results from a survey conducted in the City of Waterloo are used to reflect the systems user’s perspective. Interviews with municipal officials and RWH experts further highlight the drivers and barriers to RWH in urban Ontario. Based on the surveys, participants were generally willing to consider adopting RWH systems and a greater use of rainwater in the house, although a lack of information acts as significant barrier. However, Waterloo municipal officials who participated in the interviews described a much less enthusiastic attitude towards RWH. Although barriers identified in this research, including: legislative barriers, risk tolerance, perceptions of water abundance and economic realities shape the willingness to adopt RWH, this study indicates the barriers are surmountable through education and economic signaling.

As water infrastructure in urban Ontario strains to meet the demands of a growing population, alternatives to the conventional water supply approach that complement demand management strategies are important to enable more sustainable water use at the household level. The adoption of rainwater harvesting (RWH), for indoor and outdoor uses by single-family households can reduce a households withdrawals on municipal water by 30% if rainwater is used for toilet flushing, laundry and outdoor uses (Despins 2009). The amount of potable water savings because of RWH is influenced by the rate of adoption and the allowed uses of rainwater at the individual household scale. The adoption of RWH systems would lead to reductions in potable water demand, which, in turn would lead to reduced demands on municipal water sources (e.g., groundwater or surface water), and storm water infrastructure resulting in overall reduced ecosystem stress and increased resiliency for climate change adaptation. Greater onsite storm water retention would mimic natural processes and would help reduce excess overland runoff that can result in water contamination. Presently, RWH systems tend to be more accepted and utilized in rural areas. However, there is a history of cistern use in rural and non-rural Waterloo. This history and capacity seems to be largely forgotten or unknown by urban citizens and local government officials. Century houses’ cisterns are often removed or filled in due to: a perceived lack of need, safety concerns and disrepair because of disuse. The increasing popularity of “green” building features and certifications have added some RWH systems for indoor and outdoor use to the urban environment, however, these remain limited instances. Moving RWH forward requires commitment from the Provincial and municipal government. Municipalities’ actions must support the sustainability objectives often referenced in their legislation and policy. This study establishes the drivers of RWH and examines the barriers to practice in the urban environment by examining existing examples and academic literature RWH systems within Canada and internationally. Results from a survey conducted in the City of Waterloo are used to reflect the systems user’s perspective. Interviews with municipal officials and RWH experts further highlight the drivers and barriers to RWH in urban Ontario. Based on the surveys, participants were generally willing to consider adopting RWH systems and a greater use of rainwater in the house, although a lack of information acts as significant barrier. However, Waterloo municipal officials who participated in the interviews described a much less enthusiastic attitude towards RWH. Although barriers identified in this research, including: legislative barriers, risk tolerance, perceptions of water abundance and economic realities shape the willingness to adopt RWH, this study indicates the barriers are surmountable through education and economic signaling.

A Bacia Hidrográfica do Rio Pardo é uma das 9 (nove) bacias que integram a Região Hidrográfica do Guaíba, no Rio Grande do Sul, sendo sua área de drenagem de aproximadamente 3.636 km². Os rios Pardo e Pardinho são os principais cursos de água, com extensões de aproximadamente 200 e 90 km, respectivamente. Estudos realizados recentemente sobre a situação atual dos recursos hídricos da Bacia do Rio Pardo constataram a ocorrência de deficiências hídricas em determinados períodos do ano e em algumas regiões. Estas deficiências foram atribuídas, principalmente, à demanda de água pela orizicultura, que representa 87% do volume total requerido anualmente e 97% do volume total requerido em janeiro, mês de maior demanda de água na Bacia. Dentro deste contexto, esta dissertação teve como objetivo geral analisar, sob as perspectivas da orizicultura irrigada, a situação hídrica quantitativa da Bacia Hidrográfica do Rio Pardo no cenário atual e em cenários futuros. Buscou-se quantificar os déficits hídricos (quando existentes) e identificar os cenários menos impactantes para os usuários da água da Bacia. Um modelo para estimativa da disponibilidade hídrica da Bacia foi testado e analisado. No entanto, quando da realização dos balanços hídricos, preferiu-se utilizar vazões observadas e medidas nos principais rios da Bacia, adotando-se, como disponibilidade hídrica, as vazões com 90% de garantia de excedência. Foram estabelecidos dois cenários futuros para a orizicultura – Tendencial e Otimista – os quais foram analisados sob duas projeções (4 e 12 anos). Os cenários foram configurados com base na combinação entre diferentes sistemas de cultivo e ciclo das cultivares de arroz, que, juntos, determinam diferentes demandas específicas, e, conseqüentemente, diferentes volumes totais por cenário. A demanda hídrica de cada cenário foi estimada utilizando-se um modelo matemático integrado a ferramentas de geoprocessamento. O modelo considera os principais componentes da demanda hídrica para irrigação (evapotranspiração, saturação do solo, lâmina superficial e fluxo lateral). Os resultados indicaram uma tendência de melhoria na eficiência de uso da água para irrigação na Bacia, com aumento de área cultivada e diminuição da demanda hídrica por unidade de área. Esse quadro pode ser atribuído, principalmente, ao aumento de lavouras sistematizadas, que garantem menor demanda hídrica, devido ao melhor aproveitamento da água de irrigação. A melhoria na eficiência de utilização da água é ainda maior nos cenários otimistas, em que se pressupõe, além do aumento de áreas sistematizadas, a utilização de cultivares de ciclo menor, condicionando reduções no período de irrigação. Apesar disso, os balanços hídricos realizados para cada cenário indicam a ocorrência de déficits hídricos mais graves do que os atuais nos cenários futuros. Esta configuração é atribuída ao aumento da área cultivada, que, mesmo com demanda específica menor, não garante que os conflitos sejam minimizados. Mesmo assim, os resultados mostraram que, dentro de uma mesma projeção futura, existe a possibilidade de haver significativas reduções na utilização de água, o que é evidenciado através das diferenças constatadas na comparação dos cenários tendenciais e otimistas, sendo estes últimos, menos impactantes na disponibilidade hídrica. A gestão e o planejamento de recursos hídricos, neste contexto, permitem disciplinar o uso e alocar a água entre os diversos usuários de uma bacia hidrográfica através da implementação de instrumentos de gestão e planejamento, como a outorga e a cobrança; no entanto, subsídios como os apresentados neste trabalho são necessários, pois, para que haja efetividade na implementação dos instrumentos, é fundamental que se conheçam as distribuições espacial e temporal das disponibilidades e demandas hídricas de cada Bacia Hidrográfica, e que se considerem as tecnologias empregadas nos diferentes sistemas de produção, que têm a água como insumo básico. / The Pardo River Basin (3.636 km²) is one of the 9 (nine) basins integrating the Guaíba Watershed Region, in the state of Rio Grande do Sul, Brazil. Pardo and Pardinho rivers are the most important water courses, with extensions of about 200 and 90 km, respectively. Recent studies about current water availability and water demand in Pardo River Basin showed the occurrence of water deficiencies in some periods of the year and in some areas. These deficiencies were attributed, mainly, to demand to rice irrigation that represents 84% of total volume requested annually, and 97% of total volume requested in January, month of higher water demand in the Basin. This study had as main objective to analyze, under the perspectives of the irrigated rice crop, the quantitative water situation in Rio Pardo River Basin in current and futures sceneries. It looked for quantifying water deficits (when existent) and to identify the less impactant sceneries to the Basin water users. A model to estimate water availability was tested and analyzed. However, to water balances, it was preferred using observed discharge measured in the principal rivers of the Basin, adopting, as water availability, the discharge with 90% of chance to exceeding. Two future sceneries were established related to rice system crop – Tendencial and Optimist – that were analyzed under two projections (4 and 12 years). The sceneries were configured based on combination of cultivation systems (soil manage) and rice variety cycle, that, together, determines different specific demands, and, consequently, different total volumes for each scenery. The water demand in each scenario was calculated using a mathematical model integrated to geoprocessing tools. The model considers the main components of irrigation demand to rice crop (evapotranspiration, soil saturation, superficial depth and lateral flow). Results indicated a tendency to improve efficiency of water use in rice irrigation, with increase of cultivated area and decrease in specific water demand. This frame can be attributed, mainly, to increasing of systematized crop soil that assures smaller water demand, due to the best use of water irrigation. The improvement in water use efficiency is larger in optimistic sceneries, when it’s presupposed, in addition to increase of systematized areas, the use of rice variety with smaller cycle, conditioning reductions in irrigation period. In spite of that, the water balances to the futures sceneries indicate the occurrence of worse water deficits than in the current one. This configuration is attributed to increasing in cultivated area that, even with smaller specific water demand, does not assure that conflicts are minimized. Even so, the results showed that there are possible reducing water use into a same future projection, evidenced through differences verified in the comparison between tendencial and optimists sceneries, when these last, are less impactant in the water availability. The water resources management, in this context, allow disciplining water use and to allocate it among several existent users through planning instruments implementation, as the grant and collection; however, subsidies as showed in this work, are essential to implement these instruments. Is fundamental that spatial and temporary distribution of water availability and water demand are known, and that technologies employed in different production systems using water like a basic input be considered.

A Bacia Hidrográfica do Rio Pardo é uma das 9 (nove) bacias que integram a Região Hidrográfica do Guaíba, no Rio Grande do Sul, sendo sua área de drenagem de aproximadamente 3.636 km². Os rios Pardo e Pardinho são os principais cursos de água, com extensões de aproximadamente 200 e 90 km, respectivamente. Estudos realizados recentemente sobre a situação atual dos recursos hídricos da Bacia do Rio Pardo constataram a ocorrência de deficiências hídricas em determinados períodos do ano e em algumas regiões. Estas deficiências foram atribuídas, principalmente, à demanda de água pela orizicultura, que representa 87% do volume total requerido anualmente e 97% do volume total requerido em janeiro, mês de maior demanda de água na Bacia. Dentro deste contexto, esta dissertação teve como objetivo geral analisar, sob as perspectivas da orizicultura irrigada, a situação hídrica quantitativa da Bacia Hidrográfica do Rio Pardo no cenário atual e em cenários futuros. Buscou-se quantificar os déficits hídricos (quando existentes) e identificar os cenários menos impactantes para os usuários da água da Bacia. Um modelo para estimativa da disponibilidade hídrica da Bacia foi testado e analisado. No entanto, quando da realização dos balanços hídricos, preferiu-se utilizar vazões observadas e medidas nos principais rios da Bacia, adotando-se, como disponibilidade hídrica, as vazões com 90% de garantia de excedência. Foram estabelecidos dois cenários futuros para a orizicultura – Tendencial e Otimista – os quais foram analisados sob duas projeções (4 e 12 anos). Os cenários foram configurados com base na combinação entre diferentes sistemas de cultivo e ciclo das cultivares de arroz, que, juntos, determinam diferentes demandas específicas, e, conseqüentemente, diferentes volumes totais por cenário. A demanda hídrica de cada cenário foi estimada utilizando-se um modelo matemático integrado a ferramentas de geoprocessamento. O modelo considera os principais componentes da demanda hídrica para irrigação (evapotranspiração, saturação do solo, lâmina superficial e fluxo lateral). Os resultados indicaram uma tendência de melhoria na eficiência de uso da água para irrigação na Bacia, com aumento de área cultivada e diminuição da demanda hídrica por unidade de área. Esse quadro pode ser atribuído, principalmente, ao aumento de lavouras sistematizadas, que garantem menor demanda hídrica, devido ao melhor aproveitamento da água de irrigação. A melhoria na eficiência de utilização da água é ainda maior nos cenários otimistas, em que se pressupõe, além do aumento de áreas sistematizadas, a utilização de cultivares de ciclo menor, condicionando reduções no período de irrigação. Apesar disso, os balanços hídricos realizados para cada cenário indicam a ocorrência de déficits hídricos mais graves do que os atuais nos cenários futuros. Esta configuração é atribuída ao aumento da área cultivada, que, mesmo com demanda específica menor, não garante que os conflitos sejam minimizados. Mesmo assim, os resultados mostraram que, dentro de uma mesma projeção futura, existe a possibilidade de haver significativas reduções na utilização de água, o que é evidenciado através das diferenças constatadas na comparação dos cenários tendenciais e otimistas, sendo estes últimos, menos impactantes na disponibilidade hídrica. A gestão e o planejamento de recursos hídricos, neste contexto, permitem disciplinar o uso e alocar a água entre os diversos usuários de uma bacia hidrográfica através da implementação de instrumentos de gestão e planejamento, como a outorga e a cobrança; no entanto, subsídios como os apresentados neste trabalho são necessários, pois, para que haja efetividade na implementação dos instrumentos, é fundamental que se conheçam as distribuições espacial e temporal das disponibilidades e demandas hídricas de cada Bacia Hidrográfica, e que se considerem as tecnologias empregadas nos diferentes sistemas de produção, que têm a água como insumo básico. / The Pardo River Basin (3.636 km²) is one of the 9 (nine) basins integrating the Guaíba Watershed Region, in the state of Rio Grande do Sul, Brazil. Pardo and Pardinho rivers are the most important water courses, with extensions of about 200 and 90 km, respectively. Recent studies about current water availability and water demand in Pardo River Basin showed the occurrence of water deficiencies in some periods of the year and in some areas. These deficiencies were attributed, mainly, to demand to rice irrigation that represents 84% of total volume requested annually, and 97% of total volume requested in January, month of higher water demand in the Basin. This study had as main objective to analyze, under the perspectives of the irrigated rice crop, the quantitative water situation in Rio Pardo River Basin in current and futures sceneries. It looked for quantifying water deficits (when existent) and to identify the less impactant sceneries to the Basin water users. A model to estimate water availability was tested and analyzed. However, to water balances, it was preferred using observed discharge measured in the principal rivers of the Basin, adopting, as water availability, the discharge with 90% of chance to exceeding. Two future sceneries were established related to rice system crop – Tendencial and Optimist – that were analyzed under two projections (4 and 12 years). The sceneries were configured based on combination of cultivation systems (soil manage) and rice variety cycle, that, together, determines different specific demands, and, consequently, different total volumes for each scenery. The water demand in each scenario was calculated using a mathematical model integrated to geoprocessing tools. The model considers the main components of irrigation demand to rice crop (evapotranspiration, soil saturation, superficial depth and lateral flow). Results indicated a tendency to improve efficiency of water use in rice irrigation, with increase of cultivated area and decrease in specific water demand. This frame can be attributed, mainly, to increasing of systematized crop soil that assures smaller water demand, due to the best use of water irrigation. The improvement in water use efficiency is larger in optimistic sceneries, when it’s presupposed, in addition to increase of systematized areas, the use of rice variety with smaller cycle, conditioning reductions in irrigation period. In spite of that, the water balances to the futures sceneries indicate the occurrence of worse water deficits than in the current one. This configuration is attributed to increasing in cultivated area that, even with smaller specific water demand, does not assure that conflicts are minimized. Even so, the results showed that there are possible reducing water use into a same future projection, evidenced through differences verified in the comparison between tendencial and optimists sceneries, when these last, are less impactant in the water availability. The water resources management, in this context, allow disciplining water use and to allocate it among several existent users through planning instruments implementation, as the grant and collection; however, subsidies as showed in this work, are essential to implement these instruments. Is fundamental that spatial and temporary distribution of water availability and water demand are known, and that technologies employed in different production systems using water like a basic input be considered.

NOGUEIRA, Eliomar. Coeficiente de cultivo e lâminas de irrigação do Maracujazeiro Amarelo nas condições semiáridas. 2011. 71 f. Dissertação (Mestrado em engenharia agrícola)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2011. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-06-17T19:27:24Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_enogueira.pdf: 6330872 bytes, checksum: b45642fa70c9e615f28157c7d80c869a (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-07-21T20:12:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_enogueira.pdf: 6330872 bytes, checksum: b45642fa70c9e615f28157c7d80c869a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-21T20:12:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_enogueira.pdf: 6330872 bytes, checksum: b45642fa70c9e615f28157c7d80c869a (MD5) Previous issue date: 2011 / This work aims to determine the crop coefficie nt of the yellow passion fruit and to find irrigation levels that can raise the yield a nd quality of passion fruit production under the environmental conditions of the semiarid re gion of Piaui (Br). The experiment was conducted at the Projeto Piloto de Fruticultura Irrigada (Irrigated Fruit Culture Pilot Project) of the CODEVASF, in Santa Rosa, PI (06 ° 47 '5 6''S, 42 ° 17' 17''W). We used randomized blocks with six treatments and four replications, with four plants to a plot. The treatments (irrigation levels) were defined as percentages of the reference evapotranspiration (ETo): T1 (25% ETo), T2 (50% ETo), T3 (75% ETo), T4 ( 1 00% ETo), T5 (125% ETo) and T6 (150% ETo). It was installed a battery with three tensiom eters per treatment at depths of 0.10 m, 0.30 m and 0.50 m, to monitor the soil water. Determining the crop coefficient (Kc), we used the soil water balance, and for obtaining that, two batteries were installed, with tensiometers placed at depths of 0.10 m, 0.30 m 0.50 m within a radius of 0.30 m and 0.60 m from the stems of the plants in T4. The Kc values were estimated in the 41-240 days a fter transplanting (DAT). The irrigation le vels of 408.25 mm (T1), 463.41 mm (T2) 535.11 mm (T3), 609.98 mm (T4), 704.71 mm (T5) and 826.02 mm (T6) were applied on performing the experiment. We evaluated the morphological and physiologic al growth variables of yellow passion fruit (plant height, stem diameter, number of internod es, leaf area, leaf number and leaf water potential) and production traits (yield, fruit numb er, fruit weight, fruit transverse diameter and fruit longitudinal diameter). Analysis of varia nce showed that the irrigation significantly influenced stem diameter (P <0.05) in assessments conducted in December 2009, January and February 2010; leaf area (P < 0.01) for assessments conducted from Januar y to April 2010; number of leaves (P <0.05) for assessments conducted in March 2010 and (P <0.01) in April 2010; leaf water potential (P <0.01) at all testing times. Besides, the number of fruits (P<0.05), the average fruit weight (P <0.05) and the productivity (P <0.05) were found significantly responding to the irrigation level. Maximum yield (6763 kg ha-1) was obtained in 60 days of harvest, ie 25% of potential annual production of passion fruit was obtained with an irrigation level of 763.80 mm...Estimating to its full potential to the first year of production we obtained a value of 27,052 kg ha-1 yr -1. As for the average fruit weight, it ranged from 0.207 kg (T6) to 0,159 kg (T1). The maximum number of fruits (33 119 fruit ha -1) was obtained with an irrigation level of 760.21 mm. The Kc values ranged from 0.43 to 1.04 with a maximum recorded value at 211 to 220 DAT. The average Kc obtained at the vegetative stage, was 0.57, and the average Kc at the production stage(flower ing and fruiting)was 0.94. Therefore: The irrigation level most suitable for the passion fruit must be between 72% and 100% ETo; The assessed morphophysiological growth variables of the yellow passion fruit are influenced by the variation of irrigation level applied to culture; The yield, average weight and fruit number of the yellow pa ssion plant are also influenced by the same variation of irrigation level. / NOGUEIRA, Eliomar, Universidade Federal do Ceará. Fevereiro de 2011. Coeficiente de cultivo e lâminas de irrigação do maracujazeiro amarelo nas condições semiáridas. Orientador: Valdemício Ferreira de Sousa. Conselheiros: Thales Vinícius de Araújo Viana, Luís de França Camboim Neto. O objetivo do trabalho foi determinar o coeficiente de cultivo do maracujazeiro amarelo e definir lâminas de irrigação capazes de elevar a produtividade da cultura e a qualidade da produção nas condições ambientais da região semiárida do Piauí. O experimento foi realizado na área do Projeto Piloto de Fruticultura Irrigada da CODEVASF, no município de Santa Rosa, PI (06° 47’ 56’’ S, 42° 17’ 17’’ W). Utilizou-se delineamento experimental blocos ao acaso com seis tratamentos e quatro repetições, parcela com quatro plantas úteis. Os tratamentos (lâminas de irrigação) foram definidos em função de percentagens da evapotranspiração de referência (ETo): T1 (0,25*ETo), T2 (0,50*ETo), T3 (0,75*ETo), T4 (1,00*ETo), T5 (1,25*ETo) e T6 (1,50*ETo). Para o monitoramento da água no perfil do solo instalou-se uma bateria com três tensiômetros por tratamento nas profundidades de 0,10 m; 0,30 m e 0,50 m. Para determinação do coeficiente de cultivo (Kc), utilizou-se o balanço de água no solo e para tanto, foram instaladas duas baterias com tensiômetros distribuídos nas profundidades de 0,10 m; 0,30 m e 0,50 m, num raio de 0,30 m e 0,60 m do caule das plantas no T4 . No período de 41-240 dias após transplantio (DAT) estimou-se valores de Kc. Na execução do experimento foram aplicadas as respectivas lâminas de irrigação 408,25 mm (T1), 463,41 mm (T2), 535,11 mm (T3), 609,98 mm (T4), 704,71 mm (T5) e 826,02 mm (T6). Foram avaliadas as características morfofisiológicas de crescimento do maracujazeiro amarelo (altura da planta, diâmetro do caule, número de internós, área foliar, número de folhas e potencial hídrico foliar; características de produção (produtividade, números de frutos, peso médio de frutos, diâmetros transversal e longitudinal de frutos). A análise de variância mostrou que as lâminas de irrigação influenciaram significativamente o (diâmetro de caule (P<0,05) nas avaliações realizadas em dezembro de 2009, janeiro e fevereiro de 2010; área foliar (P<0,01) para avaliações realizadas de janeiro a abril de 2010; número de folha (P<0,05) para as avaliações realizadas em março 2010 e (P<0,01) para abril de 2010); o potencial hídrico nas folhas (P<0,01) em todas as épocas de avaliação. E foi significativo o número de frutos (P<0,05), peso médio do fruto (P<0,05) e a produtividade (P<0,05). A produtividade máxima (6.763 kg ha-1) obtida em 60 dias de colheita, isto é, 25% do potencial produtivo anual do maracujazeiro foi obtida com aplicação da lâmina de 763,80 mm e estimando-se para seu potencial total para o primeiro ano de produção obteve-se o valor de 27.052 kg ha-1 ano-1; o peso médio de fruto variou de 0,207 kg (T6) e 0,159 kg (T1); foi registrado o número máximo de frutos (33.119 frutos ha-1) com lâmina de 760,21 mm. Os valores de Kc variaram de 0,43 a 1,04 com registro de máximo valor em 211 a 220 DAT. E o Kc médio obtido para a fase vegetativa foi de 0,57 e para fase de produção (floração e frutificação) de 0,94. Conclui-se que, as lâminas de irrigação mais adequadas para maracujazeiro amarelo se situam entre o equivalente 0,72*ETo e 1,00*ETo; as características morfofisiológicas de crescimento do maracujazeiro amarelo avaliadas, são influenciadas pela variação de lâminas de irrigação aplicada à cultura; a produtividade do maracujazeiro amarelo, peso médio e número de frutos são influenciados pela diferenciação de lâminas de irrigação aplicada à cultura.

Ao longo dos anos, pesquisadores têm liderado estudos com o objetivo de investigar o perfil de consumo de água em edifícios, os quais contribuem para o conhecimento no que tange ao correto dimensionamento dos sistemas prediais. No contexto dos métodos para a caracterização das solicitações, as rotinas comumente empregadas para a obtenção das vazões de projeto foram, em sua maioria, propostas na metade do século XX. Estes modelos precisam ser revisados e readequados para a realidade de conservação existente atualmente. Nos últimos anos, alguns estudos propuseram modelos de simulação com foco de aplicação em sistemas prediais de distribuição de água, devido ao comportamento aleatório e temporal das solicitações neste tipo de sistema. Neste trabalho foi proposto um modelo de simulação estocástica da demanda de água em edifícios residenciais, que contemplou a modelagem comportamental dos usuários e a interação destes com o sistema, a fim de aperfeiçoar o processo de dimensionamento dos sistemas prediais de distribuição de água. Para isto, foram revisadas as bases teóricas de modelos propostos anteriormente com interesse de identificar aspectos significativos e construir um novo modelo, que mesclou a modelagem comportamental dos usuários e do sistema hidráulico. Para a obtenção dos valores das variáveis intervenientes, foi feita uma consulta em trabalhos dentro do contexto nacional e uma coleta de dados em campo. Os resultados da pesquisa em campo mostraram a correlação entre a rotina dos usuários e o volume de água consumida e um aumento médio de 192% do valor da vazão de projeto obtida pelo Método dos Pesos Relativos quando comparada com as vazões obtidas no medidor dos apartamentos monitorados. Em posse de todos os dados de entrada, foram feitas diferentes simulações que variaram o tipo do chuveiro instalado nos apartamentos. Quando comparadas as vazões obtidas pela simulação e pelo Método dos Pesos Relativos, em todos os componentes do sistema, a redução da vazão de projeto variou entre 4% e 61%. Em termos de consumo de material, a redução ficou entre 25% a 63%. / Over the years, researchers have been conducting studies to investigate the water consumption profile in buildings, which contribute to the knowledge regarding the correct sizing of the building hydraulic systems. In context of the methods for characterization of requests, the routines commonly used to obtain the project flows were mostly proposed in mid-20th-century. These models need to be revised and adapted to nowadays water conservation reality. In recent years, some studies have proposed simulation models with application focus in water distribution systems, due to the random and temporal behavior of the requests in this type of system. In this study, a stochastic simulation model of water demand in residential buildings has been proposed, which contemplated the behavioral modeling of users and their interaction with the system, in order to improve the design process of water distribution systems. For such, the theoretical bases of previously- proposed models for the identification of significant aspects for the construction of a new model were revised, which merged the behavioral modeling of users and the hydraulic system. In order to obtain the values of intervening variables, fieldworks and a review was conducted in papers which treated about the Brazilian context. The results of the data collected on the fieldworks show a correlation between the routine of users and the volume of water consumed. Besides, there was an average increase of 192% in the value of the project flow rate obtained by the Brazilian Standard Method when compared with the flows obtained in the monitored apartments. Considering the input data in the model, different simulations - with several different types of showers installed in the apartments - were made. When comparing the flows obtained by the simulation and the Brazilian Standard Method, in all components of the system, the reduction of the project flow varied between 4% and 61%. In terms of material consumption, the reduction was between 25% and 63%.

A Bacia Hidrográfica do Rio Pardo é uma das 9 (nove) bacias que integram a Região Hidrográfica do Guaíba, no Rio Grande do Sul, sendo sua área de drenagem de aproximadamente 3.636 km². Os rios Pardo e Pardinho são os principais cursos de água, com extensões de aproximadamente 200 e 90 km, respectivamente. Estudos realizados recentemente sobre a situação atual dos recursos hídricos da Bacia do Rio Pardo constataram a ocorrência de deficiências hídricas em determinados períodos do ano e em algumas regiões. Estas deficiências foram atribuídas, principalmente, à demanda de água pela orizicultura, que representa 87% do volume total requerido anualmente e 97% do volume total requerido em janeiro, mês de maior demanda de água na Bacia. Dentro deste contexto, esta dissertação teve como objetivo geral analisar, sob as perspectivas da orizicultura irrigada, a situação hídrica quantitativa da Bacia Hidrográfica do Rio Pardo no cenário atual e em cenários futuros. Buscou-se quantificar os déficits hídricos (quando existentes) e identificar os cenários menos impactantes para os usuários da água da Bacia. Um modelo para estimativa da disponibilidade hídrica da Bacia foi testado e analisado. No entanto, quando da realização dos balanços hídricos, preferiu-se utilizar vazões observadas e medidas nos principais rios da Bacia, adotando-se, como disponibilidade hídrica, as vazões com 90% de garantia de excedência. Foram estabelecidos dois cenários futuros para a orizicultura – Tendencial e Otimista – os quais foram analisados sob duas projeções (4 e 12 anos). Os cenários foram configurados com base na combinação entre diferentes sistemas de cultivo e ciclo das cultivares de arroz, que, juntos, determinam diferentes demandas específicas, e, conseqüentemente, diferentes volumes totais por cenário. A demanda hídrica de cada cenário foi estimada utilizando-se um modelo matemático integrado a ferramentas de geoprocessamento. O modelo considera os principais componentes da demanda hídrica para irrigação (evapotranspiração, saturação do solo, lâmina superficial e fluxo lateral). Os resultados indicaram uma tendência de melhoria na eficiência de uso da água para irrigação na Bacia, com aumento de área cultivada e diminuição da demanda hídrica por unidade de área. Esse quadro pode ser atribuído, principalmente, ao aumento de lavouras sistematizadas, que garantem menor demanda hídrica, devido ao melhor aproveitamento da água de irrigação. A melhoria na eficiência de utilização da água é ainda maior nos cenários otimistas, em que se pressupõe, além do aumento de áreas sistematizadas, a utilização de cultivares de ciclo menor, condicionando reduções no período de irrigação. Apesar disso, os balanços hídricos realizados para cada cenário indicam a ocorrência de déficits hídricos mais graves do que os atuais nos cenários futuros. Esta configuração é atribuída ao aumento da área cultivada, que, mesmo com demanda específica menor, não garante que os conflitos sejam minimizados. Mesmo assim, os resultados mostraram que, dentro de uma mesma projeção futura, existe a possibilidade de haver significativas reduções na utilização de água, o que é evidenciado através das diferenças constatadas na comparação dos cenários tendenciais e otimistas, sendo estes últimos, menos impactantes na disponibilidade hídrica. A gestão e o planejamento de recursos hídricos, neste contexto, permitem disciplinar o uso e alocar a água entre os diversos usuários de uma bacia hidrográfica através da implementação de instrumentos de gestão e planejamento, como a outorga e a cobrança; no entanto, subsídios como os apresentados neste trabalho são necessários, pois, para que haja efetividade na implementação dos instrumentos, é fundamental que se conheçam as distribuições espacial e temporal das disponibilidades e demandas hídricas de cada Bacia Hidrográfica, e que se considerem as tecnologias empregadas nos diferentes sistemas de produção, que têm a água como insumo básico. / The Pardo River Basin (3.636 km²) is one of the 9 (nine) basins integrating the Guaíba Watershed Region, in the state of Rio Grande do Sul, Brazil. Pardo and Pardinho rivers are the most important water courses, with extensions of about 200 and 90 km, respectively. Recent studies about current water availability and water demand in Pardo River Basin showed the occurrence of water deficiencies in some periods of the year and in some areas. These deficiencies were attributed, mainly, to demand to rice irrigation that represents 84% of total volume requested annually, and 97% of total volume requested in January, month of higher water demand in the Basin. This study had as main objective to analyze, under the perspectives of the irrigated rice crop, the quantitative water situation in Rio Pardo River Basin in current and futures sceneries. It looked for quantifying water deficits (when existent) and to identify the less impactant sceneries to the Basin water users. A model to estimate water availability was tested and analyzed. However, to water balances, it was preferred using observed discharge measured in the principal rivers of the Basin, adopting, as water availability, the discharge with 90% of chance to exceeding. Two future sceneries were established related to rice system crop – Tendencial and Optimist – that were analyzed under two projections (4 and 12 years). The sceneries were configured based on combination of cultivation systems (soil manage) and rice variety cycle, that, together, determines different specific demands, and, consequently, different total volumes for each scenery. The water demand in each scenario was calculated using a mathematical model integrated to geoprocessing tools. The model considers the main components of irrigation demand to rice crop (evapotranspiration, soil saturation, superficial depth and lateral flow). Results indicated a tendency to improve efficiency of water use in rice irrigation, with increase of cultivated area and decrease in specific water demand. This frame can be attributed, mainly, to increasing of systematized crop soil that assures smaller water demand, due to the best use of water irrigation. The improvement in water use efficiency is larger in optimistic sceneries, when it’s presupposed, in addition to increase of systematized areas, the use of rice variety with smaller cycle, conditioning reductions in irrigation period. In spite of that, the water balances to the futures sceneries indicate the occurrence of worse water deficits than in the current one. This configuration is attributed to increasing in cultivated area that, even with smaller specific water demand, does not assure that conflicts are minimized. Even so, the results showed that there are possible reducing water use into a same future projection, evidenced through differences verified in the comparison between tendencial and optimists sceneries, when these last, are less impactant in the water availability. The water resources management, in this context, allow disciplining water use and to allocate it among several existent users through planning instruments implementation, as the grant and collection; however, subsidies as showed in this work, are essential to implement these instruments. Is fundamental that spatial and temporary distribution of water availability and water demand are known, and that technologies employed in different production systems using water like a basic input be considered.

O objetivo deste estudo foi quantificar a produtividade de biomassa e energia (parte aérea), bem como a produtividade da água (PA) em 24 variedades de cana-de-açúcar, submetidas à irrigação plena e ao déficit hídrico, durante o estádio de crescimento dos colmos. Foram instalados dois experimentos, em casa de vegetação, na área do Departamento de Engenharia de Biossistemas da ESALQ/USP, Piracicaba, SP. O Experimento-1 avaliou dez variedades de canade- açúcar em solo de textura argilosa (RB835054, RB855453, RB855536, RB925211, RB867515, SP89-1115, SP81-3250, CTC14, CTC8 e CTC6) e o Experimento-2, quatorze variedades em solo de textura franco-arenosa (RB925345, RB855156, RB966928, RB72454, RB92579, IACSP95- 5000, Caiana, SP83-2847, SP90-3414, SP79-1011, CTC17, CTC15, CTC9 e CTC2). Para ambos os experimentos foram adotadas duas formas de manejo da irrigação: T100 - irrigação plena com reposição de 100% da evapotranspiração da cultura (ETc), mantendo-se o solo com umidade próxima a capacidade de campo, e T70 - irrigação com 70% da lâmina de reposição de T100. A diferenciação das irrigações iniciou-se aos 101 dias após o corte (DAC) da cana-planta, correspondendo ao final do perfilhamento intenso e inicio da fase de crescimento dos colmos (1ª soca). Observou-se variação na produtividade da água em biomassa fresca de colmos (PABFC) na ordem de 16,22 a 29,21 kg m-3 em função das variedades e dos manejos de irrigação aplicados. Destacaram-se as variedades CTC6, CTC14, RB867515, SP81-3250 e RB92579, em T100, e as variedades CTC6, CTC14 e SP90-3414, em T70. Em termos de produtividade da água em biomassa de açúcar total recuperável (PABATR), observou-se variação entre 1,95 e 3,84 kg m-3, destacando-se as variedades CTC6 e RB92579 (T100) e as variedades RB835054 e RB966928 (T70). A produtividade da água em biomassa seca total da parte aérea (PABTPA) variou entre 6,98 e 11,94 kg m-3 com destaque para as variedades RB92579 e SP81-3250 (T100), e SP90-3414 e SP81-3250 (T70). Para a produtividade da água em energia total (PATOT), verificou-se variação entre 101,17 e 174,65 MJ m-3, com melhores desempenhos para as variedades SP81-3250, CTC6, CTC17 e RB92579 (T100), e SP90-3414, SP81-3250 e CTC6 (T70). / The purpose of this study was to observe the response on biomass yield and energy (shoot) as well as the water productivity (WP) for 24 sugarcane varieties, subjected to full and deficit irrigation during stalk growth stage. Two experiments were established under greenhouse conditions on Biosystems Engineering Department, ESALQ/USP, Piracicaba, SP. The Experiment - 1 evaluated ten varieties on a clay soil (RB835054, RB855453, RB855536, RB925211, RB867515, SP89-1115, SP81-3250, CTC14, CTC8 e CTC6) and the Experiment - 2, fourteen varieties on a sandy-loam soil (RB925345, RB855156, RB966928, RB72454, RB92579, IACSP95-5000, Caiana, SP83-2847, SP90-3414, SP79-1011, CTC17, CTC15, CTC9 e CTC2). In both experiments were adopted two forms of irrigation management: T100 - full irrigation with 100% crop evapotranspiration replacement, maintaining soil moisture near field capacity, and T70 - irrigation with 70% of water depth applied in T100. The differentiation of irrigations was initiated at 101 days after harvest (DAH) of cane-plant, corresponding to the end of tillering and the beginning of intense stalk growth phase (first ratoon). It was observed variation in water productivity of stalk fresh biomass (WPSFB) from 16.22 to 29.21 kg m-3, according of the varieties and irrigation management applied. The highest values were observed in varieties CTC6, CTC14, RB867515, SP81-3250 and RB92579, full irrigation conditions (T100), and CTC6, CTC14 and SP90-3414, deficit irrigation conditions (T70). The water productivity of total recoverable sugar (WPTRS) ranged from 1.95 to 3.84 kg m-3, highest values were observed in varieties CTC6 and RB92579 (T100), as well as RB835054 e RB966928 (T70). For water productivity of total shoot dry biomass (WPTSDB) ranged from 6.98 to 11.94 kg m-3 with better performance observed in varieties RB92579 and SP81-3250 (T100), as well as SP90-3414 and SP81-3250 (T70). The water productivity of total energy (WPTE) varied from 101.17 to 174.65 MJ m-3 with highest values in varieties SP81-3250, CTC6, CTC17 and RB92579 (T100), as well as SP90-3414, SP81-3250 and CTC6 (T70).

Este trabalho de dissertação objetiva uma proposta metodológica para a análise da relação entre cenários futuros de disponibilidade hídrica superficial e demanda hídrica, levando-se em consideração a evolução dos fatores intervenientes à oferta hídrica superficial e à demanda hídrica, segundo a narrativa de cenários tendenciais de propagação dos padrões históricos de evolução destes fatores e a narrativa de cenários alternativos. Esta análise é feita através de um balanço hídrico entre disponibilidade hídrica e demanda hídrica. Esta proposta metodológica é aplicada sobre a região de abrangência da UGRHI do Tietê-Jacaré, e esta aplicação objetiva contribuir para a elaboração do plano da bacia da UGRHI em questão. Os fatores intervenientes à oferta hídrica superficial dizem respeito às variáveis meteorológicas, que influem diretamente no regime de precipitações, e aos padrões estatísticos históricos de evolução das precipitações. Os fatores intervenientes à demanda hídrica dizem respeito às variáveis sócio-econômicas e parâmetros tecnológicos de eficiência dos usos múltiplos dos recursos hídricos. Ambos os cenários, tendenciais e alternativos, narram a evolução destes fatores intervenientes à disponibilidade hídrica superficial e demanda hídrica nas dimensões climática e sócio-econômica. Na dimensão climática são propostos dois cenários de evolução dos fatores intervenientes à disponibilidade hídrica: o cenário climático tendencial (CCT) e o cenário climático alternativo. O cenário CCT é uma propagação futura dos padrões estatísticos históricos de evolução dos regimes de precipitações. Para este cenário são geradas séries sintéticas de precipitação, sobre a região ora em estudo, a partir da aplicação de um modelo estocástico linear. O cenário CCA leva em consideração os efeitos regionais das projeções de mudanças climáticas do cenário A1F (IPCC, 2000) para a região ora em estudo. Para este cenário são inferidos os efeitos da projeção de aumento da temperatura, sobre as séries geradas, através de relações empíricas regionais e conceituais de algumas variáveis meteorológicas que influem sobre o comportamento do regime de precipitações. Para a estimativa da disponibilidade hídrica superficial, segundo os dois cenários climáticos supracitados, foi usado o modelo HEC-HMS 2.1 (USACE) de modelagem e simulação de processos de chuva-vazão. Na dimensão sócio-econômica são propostos dois cenários de evolução dos fatores intervenientes à demanda hídrica: o cenário sócio-econômico tendencial (CSET) e o cenário sócio-econômico alternativo (CSEA). O cenário CSET é uma propagação futura dos padrões estatísticos históricos de evolução dos fatores sócio-econômicos e parâmetros tecnológicos intervenientes à demanda hídrica. O cenário CSEA leva em consideração os efeitos regionais das projeções de mudanças sócio-econômicas do cenário A1F (IPCC, 2000) para a região ora em estudo. Como ferramenta computacional para a estimativa de evolução dos fatores intervenientes à demanda hídrica foi desenvolvido, pelo autor dessa dissertação, o modelo MDSA ( Modelo de Demanda Setorial por Recursos Hídricos) baseado na metodologia do modelo NoWUM (Nordeste Water Use Model) (GAISER, T. et al., 2003). O resultado principal deste trabalho de dissertação foi obtido quando da comparação entre os cenários de disponibilidade hídrica superficial e demanda hídrica. Para todos os cenários comparativos foi constatada a evolução para uma situação crítica da relação entre disponibilidade hídrica superficial e demanda hídrica, principalmente nos períodos de estiagem de chuvas, ou períodos de recessão dos escoamentos superficiais. A ocorrência futura da situação crítica, ou escassez hídrica, varia de acordo com a maior ou menor pressão sobre os recursos hídricos, de acordo com os cenários sócio-econômicos, e de acordo com uma disponibilidade maior ou menor de chuvas sobre a região ora em estudo, de acordo com os cenários climáticos. Embora se possa esperar e seja evidente, de forma intuitiva, a ocorrência da escassez hídrica, a proposta, deste trabalho de dissertação, é a elaboração de uma metodologia, ou conjunto de métodos, para a estimativa quantitativa das variáveis de oferta e disponibilidade e demanda hídrica em todas as dimensões espacial e temporal. / This work aims a methodological proposal for the analysis of future scenarios of surface water availability and water demand, being taken into consideration the evolution of the intervening factors of surface water availability and water demand, according to the narrative of trend scenarios of propagation of the historical standards, and the narrative of alternative scenarios. This methodological proposal is applied on the region of the UGRHI of Tietê-Jacaré, and this objective application is to contribute for the elaboration of the watershed plan of the UGRHI. The intervening factors to superficial water availability concern to the meteorological variables that influence directly in the precipitation regimen and to the historical statistical standards of evolution of precipitations. The intervening factors to the water demand concern to the socioeconomic variables and technological parameters of efficiency of the multiple uses of the water resources. Both scenarios, trend and alternative, tell the evolution of these intervening factors into the superficial water availability and water demand in the climatic and socioeconomic dimensions. In the climatic dimension two scenarios of evolution of the intervening factors to the water availability are considered: the climatic tendency scenario (CCT) and the climatic alternative scenario (CCA). The scenario CCT is a future propagation of the historical statistical standards of evolution of regimes of precipitations. For this scenario synthetic precipitation series are generated, on the region in study, from the application of a linear stochastic model. The scenario CCA takes in consideration the regional effect of the projections of climatic changes of scenario A1F (IPCC, 2000) for the region in study. For this scenario the effect of the projection of increase of the temperature are inferred, on the generated series, through regional and conceptual empirical relations of some meteorological variables that influence on the behavior of the precipitation behavior. For the estimate of the superficial water availability, according to two above-mentioned climatic scenarios, the model HEC-HMS 2,1 (USACE) of modeling and simulation of hydrological processes was used. In the socioeconomic dimension two scenarios of evolution of the intervening factor to the water demand are considered: the tendency socioeconomic scenario (CSET) and alternative socioeconomic scenario (CSEA). Scenario CSET is a future propagation of the historical statistical standards of evolution of the socioeconomic factors and intervening technological parameters to the water demand. Scenario CSEA takes in consideration the regional affect of the projections of socioeconomic changes of scenario A1F (IPCC, 2000) for the region in study. As a computational tool for the estimate of the evolution of the intervening factors to the water demand it was developed the MDSA model (Model of Sectorial Demand for Water Resources) based in the methodology of the NoWUM model (Northeast Water Use Model) (GAISER, T. et al.). The main result of this work was gotten when of the comparison between the scenarios of superficial water availability and water demand. For all the comparative scenarios were evidenced the evolution for a critical situation of the relation between superficial water availability and water demand, mainly in the periods of no rains, or periods of contraction of the superficial drainings. The future occurrence of the critical situation, or water scarcity, varies in accordance to the greater or minor pressure on the water resources, in accordance with the socioeconomic scenarios, and in accordance with a bigger or lesser availability of rains on the region in study, in accordance with the climatic scenarios. Although if it can wait and either evident the occurrence of the water scarcity, the proposal, of this work, is the elaboration of a methodology, or set of methods, for the quantitative estimate of the variable of availability and water demand in all the space and temporal dimensions.