PEREIRA, G. M. Análise comparativa de técnicas para estimativa da infiltração de água no solo em irrigação por superfície. 2007. 62 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia/Solos e Nutrição de Plantas) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007. / Submitted by Francisco Lacerda (lacerda@ufc.br) on 2014-09-10T13:49:19Z No. of bitstreams: 1 2007_dis_gmpereira.pdf: 707483 bytes, checksum: 47c4c3b1bedb6ca0381ef8a269a562bc (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2014-09-10T23:31:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_dis_gmpereira.pdf: 707483 bytes, checksum: 47c4c3b1bedb6ca0381ef8a269a562bc (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-10T23:31:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_dis_gmpereira.pdf: 707483 bytes, checksum: 47c4c3b1bedb6ca0381ef8a269a562bc (MD5) Previous issue date: 2007 / The study it had as objective to proceed to a comparative analysis of techniques for estimate of the water infiltration in the soil, with sights to the sizing, handling and evaluation of systems of irrigation for furrow. The study was lead in the period of January the February of 2006 in area AT1 of the Fazenda Experimental Vale do Curu, Pentecoste, Ceará State, in one Neossolo Flúvico of sand loam texture. The adopted experimental delineation was randomized blocks design, consisting of five treatments and four replications. The treatments had consisted of the following techniques of water infiltration in the ground: cylinder infiltrometer, furrow infiltrometer, nflow-outflow, volume balance I and volume balance II. The analysis of the results allowed the following conclusions: - The water infiltrated in the soil presented a bigger degree of dependence to the variable soil tillage if compared with the variable text of water content. - The techniques of volumetric balance had presented resulted similar in what it says respect to the water infiltrated accumulated how much to the asymptotic regime, allowing to recommends the methodology preconized for Christiansen (1966) in situations where the use of the methodology of Walker and Skogerboe (1987) that if present limitation. - The techniques of inflow-outflow and cylinder infiltrometer had presented values of accumulated infiltration overestimated if compared with the too much analyzed treatments, above all to the methodologies of volumetric balance. - The techniques of volumetric balance had presented a lesser time of reply to the attainment of the asymptotic regime, characteristic inherent to the physical process of the water infiltration in the soil. / O estudo teve como objetivo proceder a uma análise comparativa de técnicas para estimativa da infiltração de água no solo, com vistas ao dimensionamento, manejo e avaliação de sistemas de irrigação por sulcos. O estudo foi conduzido no período de janeiro a fevereiro de 2006 na área AT1 da Fazenda Experimental Vale do Curu, Pentecoste, Estado do Ceará, em um Neossolo Flúvico de textura franco-arenosa. O delineamento experimental adotado foi o de blocos completamente casualizados, constando de cinco tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos constaram das seguintes técnicas de infiltração de água no solo: cilindro-infiltrômetro, sulco-infiltrômetro, entradasaída, balanço de volume I e balanço de volume II. A análise dos resultados permitiu as seguintes conclusões: - A lâmina de água infiltrada no solo apresentou um maior grau de dependência à variável preparo de solo se comparada à variável teor de água no solo; - As técnicas de balanço volumétrico apresentaram resultados semelhantes tanto no que diz respeito à lâmina infiltrada acumulada quanto ao regime assintótico; - As técnicas de entrada-saída e cilindro-infiltrômetro apresentaram valores de infiltração acumulada superestimados se comparados aos demais tratamentos analisados; - As técnicas de balanço volumétrico apresentaram um menor tempo de resposta à obtenção do regime assintótico, característica inerente ao processo físico da infiltração de água no solo.

O presente trabalho visa a quantificação do escoamento de água na interação entre rio e aqüífero subterrâneo em uma bacia, através da utilização de infiltrômetros e de poços de observação de lençol freático na proximidade do rio. O Ribeirão da Onça, um afluente do rio Jacaré-Guaçú localizado no município de Brotas no estado de São Paulo, foi escolhido para a realização deste estudo sendo a sua bacia hidrográfica pertencente a importante área de recarga do aqüífero Guarani. O estudo da interação rio aqüífero foi realizado através de infiltrômetros colocados em três seções deste rio. Analisando-se o comportamento da interação ao longo de um período de 7 meses, verificou-se que a taxa média de surgimento foi de 300 mm/dia na área de afloramento do lençol freático. Ainda, observou-se a influência da chuva e da pressão atmosférica nos valores do surgimento, sendo a última de forma inversa. Tendo em vista os resultados satisfatórios dos experimentos, a utilização de infiltrômetros para determinação da taxa de troca entre rio e aqüífero representa um procedimento simples e adequado, mas requer cuidados contínuos para obter-se resultados consistentes. / The purpose of this work is to quantify the river-aquifer interaction in a river basin through the use of infiltrometers and observation wells located on the banks. Onça Creek, a tributary of the Jacaré-Guaçú river in the state of São Paulo, was chosen for this study being located in the recharge area of the regional Guarani aquifer. Infiltrometers were placed at three sections in the bed of Onça Creek. Analyzing the behavior of the river-aquifer interaction during 7 months, it is found that the average exfiltration rate is of the order of 300 mm/day in the seepage area. Further, the seepage rate is found to be influenced by rainfall events, atmospheric pressure and rate of rise or fall of river stage. In view of the satisfactory experimental results obtained in this study, the use of infiltrometers for the determination of the river-aquifer interaction is recommended as a simple and sound procedure if due care is taken in their installation in the river bed.

O presente trabalho visa a quantificação do escoamento de água na interação entre rio e aqüífero subterrâneo em uma bacia, através da utilização de infiltrômetros e de poços de observação de lençol freático na proximidade do rio. O Ribeirão da Onça, um afluente do rio Jacaré-Guaçú localizado no município de Brotas no estado de São Paulo, foi escolhido para a realização deste estudo sendo a sua bacia hidrográfica pertencente a importante área de recarga do aqüífero Guarani. O estudo da interação rio aqüífero foi realizado através de infiltrômetros colocados em três seções deste rio. Analisando-se o comportamento da interação ao longo de um período de 7 meses, verificou-se que a taxa média de surgimento foi de 300 mm/dia na área de afloramento do lençol freático. Ainda, observou-se a influência da chuva e da pressão atmosférica nos valores do surgimento, sendo a última de forma inversa. Tendo em vista os resultados satisfatórios dos experimentos, a utilização de infiltrômetros para determinação da taxa de troca entre rio e aqüífero representa um procedimento simples e adequado, mas requer cuidados contínuos para obter-se resultados consistentes. / The purpose of this work is to quantify the river-aquifer interaction in a river basin through the use of infiltrometers and observation wells located on the banks. Onça Creek, a tributary of the Jacaré-Guaçú river in the state of São Paulo, was chosen for this study being located in the recharge area of the regional Guarani aquifer. Infiltrometers were placed at three sections in the bed of Onça Creek. Analyzing the behavior of the river-aquifer interaction during 7 months, it is found that the average exfiltration rate is of the order of 300 mm/day in the seepage area. Further, the seepage rate is found to be influenced by rainfall events, atmospheric pressure and rate of rise or fall of river stage. In view of the satisfactory experimental results obtained in this study, the use of infiltrometers for the determination of the river-aquifer interaction is recommended as a simple and sound procedure if due care is taken in their installation in the river bed.

A função condutividade hidráulica é um dos parâmetros essenciais para o estudo do fluxo em solos não saturados, permitindo abordar, dentre outros, o avanço da frente de umedecimento e questões como a irrigação e drenagem de solos. Para determinar a condutividade hidráulica não saturada de um solo típico da região Centro-Oeste do Estado de São Paulo, utilizou-se o infiltrômetro de disco. Este equipamento permite conduzir a infiltração de água, estando esta sujeita a um potencial negativo. Com os dados de infiltração acumulada e tempo acumulado obtidos em cada ensaio, foi possível determinar os valores da condutividade hidráulica não saturada e sortividade. Os cálculos foram feitos por diferentes métodos para cada ensaio realizado com o infiltrômetro de disco e comparadas com resultados de ensaios utilizando o permeâmetro Guelph. Observou-se que as condutividades hidráulica não saturadas obtidas com o infiltrômetro de disco tenderam a valores próximos das fornecidas indiretamente por meio do permeâmetro Guelph, com dispersão de aproximadamente uma ordem de grandeza para cada sucção. Também se observou que a condutividade hidráulica não saturada tende a diminuir conforme aumenta a sucção imposta ao solo, mesmo considerando a estreita faixa de sucções usadas nos ensaios. Notou-se ainda pequena variação nas condutividades hidráulicas saturadas calculadas por meio do infiltrômetro de disco, por meio de medidas diretas utilizando o permeâmetro Guelph e ensaios de permeabilidade realizados em laboratório. / The hydraulic conductivity function is essential to the study of water flow in unsaturated soils. From function there can be derived the advancement of the humidification (saturation) front, among other parameters, which is essential to projects of irrigation and drainage of soils. A disk infiltrometer was used to determine the unsaturated hydraulic conductivity of a sample of typical soil from central São Paulo, Brazil. The disk infiltrometer apparatus conducts the infiltration water, which is held at negative potential. Data for cumulative infiltration and elapsed time for each test was used to determine values of unsaturated hydraulic conductivity and sorptivity. Different methodology was applied in the calculations. Data for each experiment carried out utilizing the disk infiltrometer was compared to data obtained utilizing the permeameter of Guelph. It was observed that the unsaturated hydraulic conductivity obtained through the disk infiltrometer yielded values near those obtained indirectly by the permeameter of Guelph, which showed dispersion approximately within one order of magnitude for each suctioning performed. Furthermore, it was observed that the unsaturated hydraulic conductivity tends to diminish in magnitude in an inverse relation to the suction pressure subjected by the soil, even after considering the narrow band of suction pressures carried out in the tests. It was further observed a small variation in the saturated hydraulic conductivities computed from data obtained directly from the infiltrometer disk, the permeameter of Guelph, and other permeability tests done in laboratory.

Made available in DSpace on 2017-07-10T15:14:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cristiano.pdf: 1521067 bytes, checksum: 8be179f3b8b51910029f0a61831b2fc6 (MD5) Previous issue date: 2016-04-07 / Urbanization and the disorderly occupation of cities have created many environmental problems, ranging from floods to climate change in large urban centers. Among the causes of these occurrences is mainly soil sealing in cities, that occurs by interference and man's need to use more space. The more waterproofed the surface of urban areas, higher runoff, and this, in turn, due to the adopted public politics and the lack of planning, are transferred to adjacent watersheds, causing, these problems such as floods and silting of rivers. The impermeabilized surfaces end up affording a smaller charge of watersheds, transferring to other river basins the amount of water that it should be restored in the region, that way impair the recovery of the basins where the percolations occur. This study is a comparison between two existing technologies in commercially known market as "paver" and "draining floor", and point which of these can help in the recovery of watersheds and, consequently, reduce the problems caused by surface runoff in urban areas. To reach the result precipitations were simulated using a sprinkler infiltrometer in intensities corresponding to 45mm.h-1, 60mm.h-1 and 90mm.h-1, and occurred in lysimeters where the coverages match the public walks characteristics using the technologies to be analyzed as ground cover. This experiment showed that the permeable concrete parts (draining floor) and concrete parts gaskets extended (paver) has percolation rate likened to grass cover and thus can be used as technologies for water infiltration into the soil aiding in the recovery of watersheds in urban areas / A urbanização e a ocupação desordenada das cidades criaram diversos problemas ambientais, que vão desde enchentes até alterações climáticas nos grandes centros urbanos. Entre as causas destas ocorrências está, principalmente, a impermeabilização dos solos nas cidades, que ocorre pela interferência e necessidade do homem em utilizar mais espaço. Quanto mais impermeabilizada a superfície das regiões urbanas, maior o escoamento superficial, e este, por sua vez, devido às políticas públicas adotadas e à falta de planejamento, são transferidos para bacias adjacentes, trazendo problemas a estas, como enchentes e assoreamentos dos rios. As superfícies impermeabilizadas acabam proporcionando uma menor recarga das bacias hidrográficas, transferindo para outras bacias a quantidade de água que deveria ser reposta naquela região, desta forma prejudicam a recuperação das bacias onde ocorrem as percolações. O presente estudo faz um comparativo entre duas tecnologias existentes no mercado comercialmente conhecidos como paver e o piso drenante , e apontará qual destas pode auxiliar na recuperação das bacias hidrográficas e, consequentemente, reduzir os problemas causados pelo escoamento superficial nas regiões urbanas. Para chegar ao resultado foram simuladas precipitações utilizando um infiltrômetro de aspersão em intensidades correspondentes à 45 mm.h-1, 60 mm.h-1 e 90 mm.h-1, e ocorreram em lisímetros onde as coberturas correspondem as características de passeios públicos utilizando as tecnologias a serem analisadas como cobertura de solo. Este experimento apontou que as peças de concreto permeável (piso drenante) e as peças de concreto com juntas alargadas (paver) têm taxa de percolação assemelhada a cobertura de grama e desta forma podem ser utilizadas como tecnologias para infiltração de água no solo auxiliando na recuperação das bacias hidrográficas das zonas urbanas.

Numerical models are becoming fundamental tools to predict a range of complex problems faced by geotechnical and geo-environmental engineers. However, to render the model reliable for future predictions, the model input parameters must be determined with consideration of the scale effects. If there is a difference of scales between the observation and the model scales there are two possible ways to consider it: or models are constructed with elements of a size similar to that at which the data were measured, or some upscaling rules must be defined. In this context, this thesis focuses on upscaling of water flow and mass transport in a tropical soil by means of numerical, laboratory and field studies. This thesis is organized in four parts. First, the heterogeneity, correlation and cross-correlation between solute transport parameters (dispersivity, α, and partition coefficient, Kd) and soil properties are studied in detail. In this part, it is verified that the hydraulic conductivity (K) and solute transport parameters are highly heterogeneous, while soil properties are not. Spatial correlation of α, K, and statistically significant variables are studied, and it would probably improve the estimation only in a small-scale study, since the spatial correlation are only observed up to 2.5 m. This study is a first attempt to evaluate the spatial variation in the correlation coefficient of transport parameters of a reactive and a nonreactive solute, indicating the more relevant variables and the one that should be included in future studies. In the second part, scale effect on K, dispersivity and partition coefficient of potassium and chloride are studied experimentally by means of laboratory and field experiments. The purpose is to contribute to the discussion about scale effects on K, α and Kd and understanding how these parameters behave with the change in the scale of measurement. Results show that K values increases with scale, regardless of the method of measurement, except for the results obtained from double-ring infiltrometer tests. Dispersivity trends to increase exponentially with the sample height. Partition coefficient tends to increase with sample length, diameter and volume. These differences in the parameters according to the scale of measurement must be considered when these observations are later used as input to numerical models, otherwise the responses can be misrepresented. Third, stochastic analysis of three-dimensional hydraulic conductivity upscaling is performed using a simple average and the Laplacian-with-skin methods for a variety of block sizes based on real K measurements. In this part it is demonstrated the errors that can be introduced by using a deterministic upscaling using simple averages of the measured K without accounting for the spatial correlation. Results show that K heterogeneity can be incorporated in the daily practice of the geotechnical modeler. The aspects to consider when performing the upscaling are also discussed. Finally, the dependence of the exponent of the p-norm as a function of the block size is analyzed. In the last part, stochastic upscaling of hydrodynamic dispersion coefficient (D) and retardation factor (R) is performed using real data aiming to reduce the lack in experimental upscaling of reactive solute transport research. The enhanced macrodispersion coefficient approach is used to upscale the local scale hydrodynamic dispersion (D) and, as a novelty, the impact of heterogeneity of local dispersivity is also taken into account. To upscale retardation factor (R), a p-norm is used to compute an equivalent R. Uncertainty analyses are also performed and a good propagation of the uncertainties is achieved after upscaling. Simple upscaling methods can be incorporated to the modeling practice using commercial transport codes and properly reproduce de transport at coarse scale but may require corrections to reduce smoothing of the heterogeneity caused by the upscaling procedure. / Modelos numéricos estão se tornando ferramentas fundamentais para prever uma série de problemas complexos enfrentados por engenheiros geotécnicos e geoambientais. No entanto, para que o modelo seja confiável para previsões futuras, seus parâmetros de entrada devem ser determinados com a consideração do efeito da escala. Se há uma diferença de escalas entre a escala da observação e a escala do modelo, existem duas maneiras possíveis de considerá-la: ou constrói-se modelos com elementos de tamanhos semelhantes àqueles em que os dados foram medidos, ou definem-se algumas regras de mudança de escala. Neste contexto, esta tese enfoca a mudança de escala do fluxo de água e do transporte de massa em um solo tropical, por meio de estudos numéricos, laboratoriais e de campo. Esta tese é organizada em quatro partes. Em primeiro lugar, estudou-se em detalhe a heterogeneidade, a correlação e a correlação cruzada entre os parâmetros de transporte de soluto (dispersividade, α, e coeficiente de partição, Kd) e as propriedades do solo. Nesta parte, verificou-se que a condutividade hidráulica (K) e os parâmetros de transporte de soluto são altamente heterogêneos, enquanto as propriedades do solo não o são. A correlação espacial de α, K e das variáveis estatisticamente significativas foi estudada, e, provavelmente, melhoraria a estimativa apenas em um estudo em pequena escala, uma vez que a correlação espacial só foi observada até 2,5 m. Este estudo foi uma primeira tentativa de avaliar a variação espacial no coeficiente de correlação dos parâmetros de transporte de um soluto reativo e não-reativo, indicando as variáveis mais relevantes e as que devem ser incluídas em estudos futuros. Na segunda parte, o efeito de escala em K, na dispersividade e no coeficiente de partição de potássio e cloreto é estudado experimentalmente por meio de ensaios laboratoriais e de campo. O objetivo foi contribuir com a discussão sobre os efeitos de escala em K, α e Kd e entender como esses parâmetros se comportam com a mudança na escala da medição. Os resultados mostram que K aumenta com a escala, independentemente do método de medição. A dispersão tende a aumentar de maneira exponencial com a altura da amostra. O coeficiente de partição tende a aumentar tanto com o comprimento, quanto com o diâmetro e o volume da amostra. Essas diferenças nos parâmetros de acordo com a escala de medida devem ser consideradas quando essas observações são posteriormente usadas como entrada para modelos numéricos, caso contrário, as respostas podem ser mal representadas. Em terceiro lugar, uma análise estocástica tridimensional da mudança de escala da condutividade hidráulica foi realizada usando tanto média simples quanto o método Laplaciano-com-pele para vários tamanhos de blocos usando medidas K reais. Nesta parte, foram demonstrados os erros que podem ser introduzidos ao se usar métodos determinísticos de mudança de escala, usando médias simples das medições de K sem se considerar a correlação espacial. A aplicação das técnicas de mudança de escala mostra que a heterogeneidade de K pode ser incorporada na prática diária do modelador geotécnico. Os aspectos a serem considerados ao realizar a mudança de escala também foram discutidos. Finalmente, analisou-se a dependência do expoente da norma p em função do tamanho do bloco. Na última parte, uma aplicação de mudança de escala estocástica do coeficiente de dispersão hidrodinâmica (D) e do fator de retardo (R) foi realizada usando dados reais visando reduzir a falta pesquisas no tema de mudança de escala do transporte de soluto reativo. A mudança de escala do D foi feito usando o método de macrodispersão. O método da média simples baseado na norma p foi usado para executar a mudança de escala de R. A incerteza foi propagada satisfatoriamente. Métodos simples de mudança de escala podem ser incorporados à prática de modelagem usando programas comerciais, e reproduzir corretamente o transporte em escala grossa, mas podem exigir correções para reduzir o efeito suavizado da heterogeneidade causada pelo procedimento de mudança de escala.

Numerical models are becoming fundamental tools to predict a range of complex problems faced by geotechnical and geo-environmental engineers. However, to render the model reliable for future predictions, the model input parameters must be determined with consideration of the scale effects. If there is a difference of scales between the observation and the model scales there are two possible ways to consider it: or models are constructed with elements of a size similar to that at which the data were measured, or some upscaling rules must be defined. In this context, this thesis focuses on upscaling of water flow and mass transport in a tropical soil by means of numerical, laboratory and field studies. This thesis is organized in four parts. First, the heterogeneity, correlation and cross-correlation between solute transport parameters (dispersivity, α, and partition coefficient, Kd) and soil properties are studied in detail. In this part, it is verified that the hydraulic conductivity (K) and solute transport parameters are highly heterogeneous, while soil properties are not. Spatial correlation of α, K, and statistically significant variables are studied, and it would probably improve the estimation only in a small-scale study, since the spatial correlation are only observed up to 2.5 m. This study is a first attempt to evaluate the spatial variation in the correlation coefficient of transport parameters of a reactive and a nonreactive solute, indicating the more relevant variables and the one that should be included in future studies. In the second part, scale effect on K, dispersivity and partition coefficient of potassium and chloride are studied experimentally by means of laboratory and field experiments. The purpose is to contribute to the discussion about scale effects on K, α and Kd and understanding how these parameters behave with the change in the scale of measurement. Results show that K values increases with scale, regardless of the method of measurement, except for the results obtained from double-ring infiltrometer tests. Dispersivity trends to increase exponentially with the sample height. Partition coefficient tends to increase with sample length, diameter and volume. These differences in the parameters according to the scale of measurement must be considered when these observations are later used as input to numerical models, otherwise the responses can be misrepresented. Third, stochastic analysis of three-dimensional hydraulic conductivity upscaling is performed using a simple average and the Laplacian-with-skin methods for a variety of block sizes based on real K measurements. In this part it is demonstrated the errors that can be introduced by using a deterministic upscaling using simple averages of the measured K without accounting for the spatial correlation. Results show that K heterogeneity can be incorporated in the daily practice of the geotechnical modeler. The aspects to consider when performing the upscaling are also discussed. Finally, the dependence of the exponent of the p-norm as a function of the block size is analyzed. In the last part, stochastic upscaling of hydrodynamic dispersion coefficient (D) and retardation factor (R) is performed using real data aiming to reduce the lack in experimental upscaling of reactive solute transport research. The enhanced macrodispersion coefficient approach is used to upscale the local scale hydrodynamic dispersion (D) and, as a novelty, the impact of heterogeneity of local dispersivity is also taken into account. To upscale retardation factor (R), a p-norm is used to compute an equivalent R. Uncertainty analyses are also performed and a good propagation of the uncertainties is achieved after upscaling. Simple upscaling methods can be incorporated to the modeling practice using commercial transport codes and properly reproduce de transport at coarse scale but may require corrections to reduce smoothing of the heterogeneity caused by the upscaling procedure. / Modelos numéricos estão se tornando ferramentas fundamentais para prever uma série de problemas complexos enfrentados por engenheiros geotécnicos e geoambientais. No entanto, para que o modelo seja confiável para previsões futuras, seus parâmetros de entrada devem ser determinados com a consideração do efeito da escala. Se há uma diferença de escalas entre a escala da observação e a escala do modelo, existem duas maneiras possíveis de considerá-la: ou constrói-se modelos com elementos de tamanhos semelhantes àqueles em que os dados foram medidos, ou definem-se algumas regras de mudança de escala. Neste contexto, esta tese enfoca a mudança de escala do fluxo de água e do transporte de massa em um solo tropical, por meio de estudos numéricos, laboratoriais e de campo. Esta tese é organizada em quatro partes. Em primeiro lugar, estudou-se em detalhe a heterogeneidade, a correlação e a correlação cruzada entre os parâmetros de transporte de soluto (dispersividade, α, e coeficiente de partição, Kd) e as propriedades do solo. Nesta parte, verificou-se que a condutividade hidráulica (K) e os parâmetros de transporte de soluto são altamente heterogêneos, enquanto as propriedades do solo não o são. A correlação espacial de α, K e das variáveis estatisticamente significativas foi estudada, e, provavelmente, melhoraria a estimativa apenas em um estudo em pequena escala, uma vez que a correlação espacial só foi observada até 2,5 m. Este estudo foi uma primeira tentativa de avaliar a variação espacial no coeficiente de correlação dos parâmetros de transporte de um soluto reativo e não-reativo, indicando as variáveis mais relevantes e as que devem ser incluídas em estudos futuros. Na segunda parte, o efeito de escala em K, na dispersividade e no coeficiente de partição de potássio e cloreto é estudado experimentalmente por meio de ensaios laboratoriais e de campo. O objetivo foi contribuir com a discussão sobre os efeitos de escala em K, α e Kd e entender como esses parâmetros se comportam com a mudança na escala da medição. Os resultados mostram que K aumenta com a escala, independentemente do método de medição. A dispersão tende a aumentar de maneira exponencial com a altura da amostra. O coeficiente de partição tende a aumentar tanto com o comprimento, quanto com o diâmetro e o volume da amostra. Essas diferenças nos parâmetros de acordo com a escala de medida devem ser consideradas quando essas observações são posteriormente usadas como entrada para modelos numéricos, caso contrário, as respostas podem ser mal representadas. Em terceiro lugar, uma análise estocástica tridimensional da mudança de escala da condutividade hidráulica foi realizada usando tanto média simples quanto o método Laplaciano-com-pele para vários tamanhos de blocos usando medidas K reais. Nesta parte, foram demonstrados os erros que podem ser introduzidos ao se usar métodos determinísticos de mudança de escala, usando médias simples das medições de K sem se considerar a correlação espacial. A aplicação das técnicas de mudança de escala mostra que a heterogeneidade de K pode ser incorporada na prática diária do modelador geotécnico. Os aspectos a serem considerados ao realizar a mudança de escala também foram discutidos. Finalmente, analisou-se a dependência do expoente da norma p em função do tamanho do bloco. Na última parte, uma aplicação de mudança de escala estocástica do coeficiente de dispersão hidrodinâmica (D) e do fator de retardo (R) foi realizada usando dados reais visando reduzir a falta pesquisas no tema de mudança de escala do transporte de soluto reativo. A mudança de escala do D foi feito usando o método de macrodispersão. O método da média simples baseado na norma p foi usado para executar a mudança de escala de R. A incerteza foi propagada satisfatoriamente. Métodos simples de mudança de escala podem ser incorporados à prática de modelagem usando programas comerciais, e reproduzir corretamente o transporte em escala grossa, mas podem exigir correções para reduzir o efeito suavizado da heterogeneidade causada pelo procedimento de mudança de escala.

A função condutividade hidráulica é um dos parâmetros essenciais para o estudo do fluxo em solos não saturados, permitindo abordar, dentre outros, o avanço da frente de umedecimento e questões como a irrigação e drenagem de solos. Para determinar a condutividade hidráulica não saturada de um solo típico da região Centro-Oeste do Estado de São Paulo, utilizou-se o infiltrômetro de disco. Este equipamento permite conduzir a infiltração de água, estando esta sujeita a um potencial negativo. Com os dados de infiltração acumulada e tempo acumulado obtidos em cada ensaio, foi possível determinar os valores da condutividade hidráulica não saturada e sortividade. Os cálculos foram feitos por diferentes métodos para cada ensaio realizado com o infiltrômetro de disco e comparadas com resultados de ensaios utilizando o permeâmetro Guelph. Observou-se que as condutividades hidráulica não saturadas obtidas com o infiltrômetro de disco tenderam a valores próximos das fornecidas indiretamente por meio do permeâmetro Guelph, com dispersão de aproximadamente uma ordem de grandeza para cada sucção. Também se observou que a condutividade hidráulica não saturada tende a diminuir conforme aumenta a sucção imposta ao solo, mesmo considerando a estreita faixa de sucções usadas nos ensaios. Notou-se ainda pequena variação nas condutividades hidráulicas saturadas calculadas por meio do infiltrômetro de disco, por meio de medidas diretas utilizando o permeâmetro Guelph e ensaios de permeabilidade realizados em laboratório. / The hydraulic conductivity function is essential to the study of water flow in unsaturated soils. From function there can be derived the advancement of the humidification (saturation) front, among other parameters, which is essential to projects of irrigation and drainage of soils. A disk infiltrometer was used to determine the unsaturated hydraulic conductivity of a sample of typical soil from central São Paulo, Brazil. The disk infiltrometer apparatus conducts the infiltration water, which is held at negative potential. Data for cumulative infiltration and elapsed time for each test was used to determine values of unsaturated hydraulic conductivity and sorptivity. Different methodology was applied in the calculations. Data for each experiment carried out utilizing the disk infiltrometer was compared to data obtained utilizing the permeameter of Guelph. It was observed that the unsaturated hydraulic conductivity obtained through the disk infiltrometer yielded values near those obtained indirectly by the permeameter of Guelph, which showed dispersion approximately within one order of magnitude for each suctioning performed. Furthermore, it was observed that the unsaturated hydraulic conductivity tends to diminish in magnitude in an inverse relation to the suction pressure subjected by the soil, even after considering the narrow band of suction pressures carried out in the tests. It was further observed a small variation in the saturated hydraulic conductivities computed from data obtained directly from the infiltrometer disk, the permeameter of Guelph, and other permeability tests done in laboratory.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present study was conducted with the objective to evaluate the behavior of the process of water infiltration in the soil, in a portion forested with eucalyptus, in a legal reserve and native field with conventional pasturage, in the characteristic zone of Pampa Biome. The investigation occurred in hillsides that presented different uses of the soil in two experimental small watershed, one is a native pasturage area with 21 hectares occupied by cattle breeding, and another with 95 hectares of Eucalyptus silviculture, the last one is a Permanent Preservation Area and Legal Reserve.The small watersheds are located in the city of Rosário do Sul RS, and they have similar characteristics in the soil, precipitation rate and relief. For each soil usage, there were considered two positions (superior and inferior height) in the same hillside to characterize the infiltration in the ground profile. There were performed a total of 48 infiltration test using concentric rings infiltrometers with distinct weather condition, and the trial values modeled from the Horton, Kostiakov and Kostiakov- Lewis equations. There were collected soil samples in each area, with preserved and misshapen structure to obtain the soil physical parameters as density, porosity (macro, micro and total), texture (clay, silt and sand) and the saturated hydraulic conductivity. Among the tested models, the Horton model represented in a satisfactory way the adjustment of the observed infiltration rate. In the three areas of this study, we observed that the relief position influenced the infiltration capacity, and the higher infiltrations rate have occurred in the inferior heights. The component of the Horton If model, corresponding to the basic infiltration can be used as an indicator of the impact of the soil usage on hydrological processes. The forestry area with Eucalyptus silviculture has a infiltration rate significantly higher than the Legal Reserve and the Native Field with Pasturage, respectively. Therefore we can affirm that, in this experiment, we noticed variations in the infiltration capacity due to the alteration in the soil usage. / O presente estudo foi conduzido com o objetivo de avaliar o comportamento do processo de infiltração de água no solo, em parcela florestada com eucalipto, em reserva legal e campo nativo com pastoreio convencional, em região característica do Bioma Pampa. A investigação ocorreu em encostas que apresentam diferentes usos do solo em duas microbacias experimentais, uma de pastagem nativa com 21 ha, ocupada por criação extensiva de gado, e outra de silvicultura de Eucalyptus spp. com 95 ha, contendo Área de Preservação Permanente e Reserva Legal. As microbacias localizam-se no município de Rosário do Sul/ RS, e possuem características semelhantes de solo, regime de precipitação e relevo. Para cada uso do solo, foram consideradas duas posições (cota superior e inferior) na mesma vertente para a caracterização da infiltração do perfil no relevo. Foram realizados em dois períodos com condições do tempo distintas entre si, um total de 48 testes de infiltração por meio de infiltrômetro de anéis concêntricos e os valores dos ensaios modelados, a partir das equações de Horton, Kostiakov e Kostiakov-Lewis. Em cada área, foram coletadas amostras de solo, com estrutura preservada, e estrutura deformada para obtenção dos parâmetros físicos do solo, como densidade, porosidade (macro, micro e total), textura (argila, silte e areia) e a condutividade hidráulica saturada. Dentre os modelos testados o modelo Horton representou de forma satisfatória o ajuste da taxa de infiltração observada. Nas três áreas estudadas observou-se que a posição no relevo influenciou na capacidade de infiltração, sendo que nas cotas inferiores ocorreram as maiores infiltrações. O componente do modelo de Horton If, correspondente a infiltração básica pode ser utilizado como indicador de impacto do uso do solo nos processos hidrológicos. A área florestada com silvicultura de eucalipto possui uma taxa de infiltração significativamente maior que a área de reserva legal e a área de campo nativo com pastoreio, respectivamente. Desse modo pode-se afirmar que, neste experimento, perceberam-se variações na capacidade de infiltração, devido a alterações de uso do solo.

A bacia hidrográfica do ribeirão Itaim apresenta evidências de falta de planejamento do uso e ocupação do solo, refletindo condições típicas da região do Vale do Paraíba. Isso tem provocado aumento do escoamento superficial, aumento de erosão, assoreamento dos cursos dágua, enchentes e inundações na bacia do Rio Paraíba. Esse estudo realizado na bacia hidrográfica do ribeirão Itaim, município de Taubaté, SP, visou estimar o escoamento superficial pelo método Curva-Número em área com cobertura vegetal de Pastagem Brachiaria Decumbens, predominante na bacia. Os valores do número de curva CN foram definidos em função do tipo de uso e cobertura do solo, da condição de superfície, da condição hidrológica do solo e do grupo de solos em que a área foi classificada. A estimativa do escoamento superficial foi feira de três métodos distintos: no 1, utilizaram-se valores de infiltração acumulada (Iac) obtidos no campo, considerados como sendo a Infiltração potencial (S), os quais variam de 15.37mm a 51,88mm com um valor médio de 23,46mm. Com esses valores de infiltração e utilizando valores de precipitações máximas para Taubaté, SP, com tempo de duração de 3 horas: P = 54,4; 70,3; 80,8; 86,7; 90,9; 94,1 e 103,9mm, respectivamente, para os tempos de retorno de Tr = 2, 5, 10, 15, 25 e 50 anos, os seguintes valores de escoamento foram gerados: 34,83; 49,33; 59,14; 64,71; 68,69; 71,73 e 81,10mm, respectivamente. No 2, considerou-se a cobertura vegetal da bacia predominantemente constituída de Pasto Sujo, utilizando-se o valor adimensional CN = 75, obteve a infiltração potencial S = 84,7mm e chegou-se aos valores de escoamento que variaram de 11 a 44mm, os quais foram inferiores aos valores gerados pelo método Curva-Número, especialmente para tempos de retorno maiores. No 3, considerou-se o valor de CN ponderado = 66,57 para todas as classes de uso da bacia, e obteve-se um valor de infiltração potencial mais elevado S = 127mm. Consequentemente, os resultados dos valores de escoamento superficial foram mais baixos e corresponderam a 5,33; 11,64; 16,72; 19,83; 22,16; 23,98 e 29,83mm. Comparando-se os resultados obtidos pelos métodos Curva-Número convencional e ponderado, conclui-se que o método Curva-Número aplicado de modo ponderado subestimou o escoamento superficial na área estudada. Contudo, os resultados obtidos indicam ser possível sua utilização na obtenção do escoamento superficial, desde que promovidos os ajustes para as situações locais pelo uso de medidas de infiltração potencial obtidas em campo. / The Itaim Watershed lacks planning for land use, reflecting typical conditions frequently seen in the area of the valley of Paraíba. This has been causing increase of runoff, increase in soil erosion, sedimentation of the water channels, inundations and floods in those watersheds that form the Paraíba do Sul Basin. This study carried out in the Itaim watershed, municipal district of Taubaté, SP, aimed to estimate surface runoff based on the Curve-Number (CN) method in area with vegetation cover of grassland Brachiaria Decumbens), that prevails in this watershed. The values of the number of the curve CN were defined as a function of land use type and vegetation cover of the soil, soil surface condition, of the hydrological condition of the soil and of the soil group that the area has been classified. The estimate of the surface runoff was made based on three different ways: in the 1st, values of accumulated Infiltration (Iac) obtained in the field were used, considered as the Potential Infiltration (S), which varied from 15.37 mm to 51.88 mm with a medium value of 23.46 mm. With those measured infiltration rates and using the maximum precipitation values for Taubaté, SP, with duration time of 3 hours: P = 54.4; 70.3; 80.8; 86.7; 90.9; 94.1 and 103.9 mm, respectively, for the return times, Tr = 2, 5, 10, 15, 25 e, 50 years, the following values of surface runoff were generated: 34.83, 49.33; 59.14; 64.71; 68.69; 71.73 and 81.10 mm, respectively; In the 2nd, way it was considered that the prevailing vegetation cover of the watershed was Dirty Pasture (Pasture with regrowth of natural vegetation) and therefore, a value of CN = 75 was used and generated a potential infiltration, S = 84,7 mm and resulted in surface runoff values that varied from 11 to 44 mm, which were lower than the values generated by the method Curve-Number, especially for greater return times. In the 3rd, way, the value of CN was considered equal to 66.57. This value was calculated weighting the contribution of all land use cover classes of the watershed, and as a result a higher value of potential infiltration, S = 127 mm, was obtained. Consequently, the surface runoff values were 5.33; 11.,64; 16.72; 19.83; 22.16; 23,98 and 29.83 mm. Therefore, lower than the values obtained in the first way. The comparison of results obtained by the two Curve-Number methods (conventional and weighted) allowed to be concluded that the Curve-Number method applied in a conventional way underestimated the surface runoff in the studied area. However, results indicate that is possible to use this method for surface runoff estimates as long as adjustments based on potential Infiltration obtained in field be used for local situations.