Baseado em uma relação simples entre volume de madeira em pé e deflúvio observados em duas microbacias com povoamentos de eucaliptos, este estudo compara os resultado obtido por três modelos de programação linear: (i) um que maximiza o valor total do projeto, com restrições de área e de produção de madeira; e (ii) dois outros modelos que fazem o mesmo com o controle do indicador hidrológico (deflúvio). A hipótese principal do trabalho é que a consideração do indicador hidrológico no planejamento de povoamentos florestais afeta significativamente os regimes de manejo, alterando os planos de colheita e o fluxo de produção de madeira. A área de estudo é constituída por trinta e cinco unidades de gestão, com áreas que variam de 30 ha a 800 ha e diferentes produtividades, totalizando 8007 ha. Regimes de talhadia simples, baseados em dois cortes, diferem entre si apenas pela idade em que a floresta é cortada. O nível de deflúvio e o volume de madeira em pé foram estatisticamente ajustados utilizando um modelo exponencial baseado na coleta de dados na área de estudo. O resultado da relação entre deflúvio e estoque de madeira mostra uma curva que é convexa em relação a origem e negativamente inclinada. Como as áreas de corte raso e florestas novas produzem fluxos de deflúvio elevados, a regularização do mesmo foi incluída como restrição no modelo. Os resultados obtidos permitem concluir que a inclusão das restrições hidrológicas no modelo afetou o manejo, alterou o fluxo de produção de madeira e resultou em valores presente líquidos globais diferentes para cada modelo, confirmando então a principal hipótese do trabalho. A água e a madeira são dois recursos de grande importância e devem ser controlados simultaneamente. As técnicas de programação linear se mostraram eficientes para gerir o manejo desses recursos. / Based on a simple relationship between growing stock and water outflow observed on two watersheds planted with Eucalyptus in Brazil, this study compares the results obtained by three different linear programming formulations: (i) one that maximizes the net present value simply constrained by area and a regulated wood production flow; and (ii) two other models that maximize the net present value constrained by area, a regulated wood production flow, and specific hydrological goals. As one of the hypothesis, it is stated that the inclusion of hydrological constraints in the model will affect significantly the selection of forest regimes, altering the final harvest-scheduling plan and the wood production flow. Thirty-five management units, with areas ranging from 30 ha to 800 ha and different site indexes, form an Eucalyptus plantation project with 8.007 hectares. Simple coppice regimes, based on two clear cuts followed by the complete renewal of the plantation, differ one to another only by the age at which the clear cut is scheduled. Water outflow levels and stock volume levels were statistically adjusted according to an exponential model based on data collected on watersheds in the study area. The resulting relationship between outflow and stock volume shows a curve that is convex to the origin and negatively sloped. Given that clear-cut areas produce highly undesirable water outflows to the watershed, maximum water outflow limits had to be included as constraints in the model. Results obtained by the hydrologically constrained model confirm the hypothesis that the wood production flow is affected by limiting water outflow. The study allowed the attribution of economical values to different levels of limitations in terms of total water production in the watershed. Water and wood, two of the most important assets to a forester, should be managed together. Linear programming modeling techniques, proved to be very efficient when managing such resources.

Baseado em uma relação simples entre volume de madeira em pé e deflúvio observados em duas microbacias com povoamentos de eucaliptos, este estudo compara os resultado obtido por três modelos de programação linear: (i) um que maximiza o valor total do projeto, com restrições de área e de produção de madeira; e (ii) dois outros modelos que fazem o mesmo com o controle do indicador hidrológico (deflúvio). A hipótese principal do trabalho é que a consideração do indicador hidrológico no planejamento de povoamentos florestais afeta significativamente os regimes de manejo, alterando os planos de colheita e o fluxo de produção de madeira. A área de estudo é constituída por trinta e cinco unidades de gestão, com áreas que variam de 30 ha a 800 ha e diferentes produtividades, totalizando 8007 ha. Regimes de talhadia simples, baseados em dois cortes, diferem entre si apenas pela idade em que a floresta é cortada. O nível de deflúvio e o volume de madeira em pé foram estatisticamente ajustados utilizando um modelo exponencial baseado na coleta de dados na área de estudo. O resultado da relação entre deflúvio e estoque de madeira mostra uma curva que é convexa em relação a origem e negativamente inclinada. Como as áreas de corte raso e florestas novas produzem fluxos de deflúvio elevados, a regularização do mesmo foi incluída como restrição no modelo. Os resultados obtidos permitem concluir que a inclusão das restrições hidrológicas no modelo afetou o manejo, alterou o fluxo de produção de madeira e resultou em valores presente líquidos globais diferentes para cada modelo, confirmando então a principal hipótese do trabalho. A água e a madeira são dois recursos de grande importância e devem ser controlados simultaneamente. As técnicas de programação linear se mostraram eficientes para gerir o manejo desses recursos. / Based on a simple relationship between growing stock and water outflow observed on two watersheds planted with Eucalyptus in Brazil, this study compares the results obtained by three different linear programming formulations: (i) one that maximizes the net present value simply constrained by area and a regulated wood production flow; and (ii) two other models that maximize the net present value constrained by area, a regulated wood production flow, and specific hydrological goals. As one of the hypothesis, it is stated that the inclusion of hydrological constraints in the model will affect significantly the selection of forest regimes, altering the final harvest-scheduling plan and the wood production flow. Thirty-five management units, with areas ranging from 30 ha to 800 ha and different site indexes, form an Eucalyptus plantation project with 8.007 hectares. Simple coppice regimes, based on two clear cuts followed by the complete renewal of the plantation, differ one to another only by the age at which the clear cut is scheduled. Water outflow levels and stock volume levels were statistically adjusted according to an exponential model based on data collected on watersheds in the study area. The resulting relationship between outflow and stock volume shows a curve that is convex to the origin and negatively sloped. Given that clear-cut areas produce highly undesirable water outflows to the watershed, maximum water outflow limits had to be included as constraints in the model. Results obtained by the hydrologically constrained model confirm the hypothesis that the wood production flow is affected by limiting water outflow. The study allowed the attribution of economical values to different levels of limitations in terms of total water production in the watershed. Water and wood, two of the most important assets to a forester, should be managed together. Linear programming modeling techniques, proved to be very efficient when managing such resources.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:12:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PGEF15MA035.pdf: 3236221 bytes, checksum: 9607678b8f3b3e6bed717b52074d7db3 (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / The Rio Canoas basin demands studies that seek the management of their hydrological resources. The hydrological modeling is promising as helper of construction process of its basin plan, because produce formal representation of reality. SWAT (Soil Water Assessment Tool) is a hydrological model able to predict runoffs by a complex group of inputs and by a significant group of calibrated parameters. In this study, SWAT was calibrated and validated in a watershed of 1973 Km² of Rio Canoas, called Alto Canoas basin. Parameters were calibrated by semiautomatic process as to daily scale as to monthly scale. The quality of the calibration and validation was evaluated by their Nash-Sutcliffe (NSE) and R² coefficients. The model was applied in the estimative of permanence curves, in the estimative of basic runoffs separated by numeric filter and in scenarios of possible hydrological impacts caused due to land use changes. It took two years to model calibration (1996-1997), where the year 1995 was used as warm up period of the model, and four years to validation (1998-2001). The model was validated in daily scale with a NSE of 0,76 and R² of 0,79. In monthly scale, the model was validate with a NSE of 0,87 and R² of 0,89. The hydrological balance by the model indicates that in the studied basin has a significant contribution of the lateral and return flow in the formation of total runoff in the reaches. The model parameters differ as in daily scale as in monthly scale, it indicate that have different relevance of some hydrological processes according to variation of time scale. The model shows as satisfactory in the simulation of daily and monthly events. This study concludes that the calibrated model can be used as to analyze daily and monthly events, by climatological data. The attachment of hydrological model with the climatological shows as a promising way as tool to be applied in hydrological resources management of Alto Canoas basin / A bacia hidrográfica do Rio Canoas demanda estudos que visem à gestão de seus recursos hídricos. A modelagem hidrológica se mostra promissora como auxiliar no processo de construção de seu plano de bacia, uma vez que produz representações formais da realidade. O SWAT (Soil Water Assessment Tool) é um modelo hidrológico capaz de simular vazões a partir de um conjunto complexo de dados de entrada e de um conjunto significativo de parâmetros calibrados. No presente estudo, o modelo SWAT foi calibrado e validado em uma sub-bacia de 1973 Km² da bacia do Rio Canoas, denominada bacia do Alto Canoas. Os parâmetros foram calibrados por processo semi-automático tanto para escala diária como mensal. A qualidade da calibração e da validação foi avaliada com base nos coeficientes de Nash-Sutcliffe (NSE) e R². O modelo foi aplicado na estimativa da curva de permanência, na estimativa das vazões básicas separadas por filtro numérico e em cenários de possíveis impactos hidrológicos provocados por mudanças no uso do solo. Foram utilizados dois anos para calibração do modelo (1996-1997), sendo o ano de 1995 utilizado como período de aquecimento do modelo, e quatro anos para validação (1998-2001). O modelo foi validado na escala diária com NSE de 0,76 e R² de 0,79. Na escala mensal, o modelo foi validado com um NSE de 0,87 e R² de 0,89. O balanço hídrico calculado pelo modelo indicou que na bacia estudada ocorre contribuição significativa do escoamento sub-superficial e básico na formação das vazões nos canais. Os parâmetros do modelo diferiram tanto na escala diária como na escala mensal, indicando haver relevâncias distintas de determinados processos hidrológicos conforme a variação da escala temporal. O modelo mostrou-se satisfatório tanto na simulação de eventos diários como mensais. Concluiu-se que o modelo calibrado pode ser utilizado tanto na análise de eventos diários como mensais, a partir de dados climatológicos. O acoplamento de modelo hidrológico com climatológico mostra-se um caminho promissor como ferramenta a ser aplicada na gestão dos recursos hídricos da bacia do Alto Canoas