Knowledge on soil water infiltration is essential for the solution of problems concerning irrigation and drainage areas and those related to water and soil conservation research. In that regard, the aim of this paper was to model water infiltration rate and hydraulic conductivity in saturated soil by means of pedotransfer functions for soils of various physical characteristics in 16 sites in Rio Grande do Sul and 04 sites in Uruguay. For each site, the following variables were determined: water infiltration rate, density (soil and particle), soil porosity (macro, micro and total), texture (clay, silt and sand), initial soil moisture content, saturation and water content at 1, 6, 10, 100, 500, 1500 KPa, and hydraulic conductivity (which was measured in seven sites only). Experimental water infiltration rate was obtained by use of the Double-ring infiltrometer and data were adjusted with Kostiakov s and Horton s model. Artificial rainfalls were applied by using a simulator with stationary and oscillating nozzles. Six plots measuring 0,5 m2 were delimited by galvanized steel boards inserted into the soil. Each board was equipped with a gutter at the lower part to collect runoff water (measured at 5-minute intervals). Smith s mathematical model as modified by Cabeda was used to describe infiltration rate. Experimental hydraulic conductivity in saturated soil was carried out by using Guelph s parameter. Kostiakov1s, Horton s and Smith s parameters were adjusted by means of multivariate equations. In comparison to Kostiakov s, Horton s model resulted in overestimation of soil water capacity. For Argissolo 01 and 02 and Chernossolo, cross-comparison between Kostiakov and Horton s model and Smith s model revealed overestimation of water infiltration rate by use of Kostiakov and Horton s model. While for Latossolo 12, Neossolo, and Vertissolo 01, water infiltration values were underestimated. In determining multivariate equations for the estimation of Kostiakov and Horton s models parameters, physical-hydraulic variables adopted were density (soil and particle), soil porosity (macro, micro and total), texture (clay, silt and sand), initial soil moisture content and saturation, and water content at 1, 6, 10, 100, 500, 1500 KPa. Such equations performed suitably for all the soils investigated. The pedofunction originated from the correlation between water infiltration rate obtained by means of Kostiakov and Horton s pedofunctions and water infiltration rate obtained by means of Smith s model can adequately predict water infiltration rate as estimated by Smith s model. Obtaining pedofunction equations by use of multivariate equations for estimating hydraulic conductivity in saturated soil solo by Guelph s model is suitable for estimating the model parameters. / O conhecimento da infiltração da água no solo é fundamental para a solução de problemas relativos as áreas de irrigação e drenagem e conservação da água e do solo. Deste modo, o objetivo desse trabalho foi modelar a taxa de infiltração de água no solo e a condutividade hidráulica em solo saturado através de funções de pedotransferência, para solos com diferentes características físicas, em 16 diferentes locais no Rio Grande do Sul e quatro no Uruguai. Em cada local foi determinada a taxa de infiltração de água no solo, densidade (do solo e de partícula), porosidade do solo (macro, micro e total), textura (argila, silte e areia), conteúdo volumétrico de água inicial e na saturação do solo e conteúdo volumétrico de água nas tensões de 1, 6, 10, 100, 500, 1500 KPa e a condutividade hidráulica (determinada apenas em sete locais). A taxa de infiltração de água no solo a campo foi obtida por meio do infiltrômetro dos duplos anéis concêntricos e os dados foram ajustados pelo modelo de Kostiakov e Horton. Chuvas artificiais foram aplicadas utilizando-se um simulador estacionário de bicos múltiplos e oscilantes. Seis parcelas de 0,5 m2 foram delimitadas por chapas metálicas galvanizadas cravadas no solo, contendo na parte inferior uma calha coletora, para recolher a água de escoamento superficial (mensurado em intervalos de cinco minutos). O modelo matemático usado para descrever a taxa de infiltração foi o de Smith modificado por Cabeda. A determinação da condutividade hidráulica em solo saturado a campo foi realizada utilizando o permeâmetro de Guelph. Os parâmetros dos modelos Kostiakov, Horton e Smith foram ajustados através de equações multivariadas. Observou-se que a capacidade de infiltração de água no solo estimada pelo modelo de Horton apresentou uma superestimava, em relação ao modelo estimado de Kostiakov. Ao comparar os modelos de Kostiakov e Horton com o de Smith, observa-se uma superestimativa da taxa de infiltração de água no solo, utilizando o modelo de Kostiakov e o de Horton, para o Argissolo 01 e 02 e Chernossolo. Para o Latossolo 12, Neossolo, e Vertissolo 01, houve uma subestimativa nos valores de infiltração de água. Na determinação das equações multivariadas, para estimativa dos parâmetros dos modelos de Kostiakov e Horton, as variáveis físico-hidrícas utilizadas foram densidade (do solo e de partícula), porosidade do solo (macro, micro e total), textura (argila, silte e areia), conteúdo volumétrico de água inicial e na saturação do solo e conteúdo volumétrico de água nas tensões de 1, 6, 10, 100, 500, 1500 KPa. Estas equações apresentaram desempenho satisfatório em todos os solos estudados. A pedofunção originada da correlação entre a taxa de infiltração de água no solo obtida através das pedofunções de Kostiakov e Horton, com a taxa de infiltração de água no solo obtida pelo modelo de Smith, prevê satisfatoriamente a taxa de infiltração de água no solo estimada pelo modelo de Smith. A obtenção das equações de pedofunções, através de equações multivariadas, para estimativa a condutividade hidráulica em solo saturado pelo modelo de Guelph, pode ser utilizada satisfatoriamente para estimativa dos parâmetros do modelo.

O presente estudo objetivou quantificar a área de o florestamento necessário para compensar as perdas de águas devidas principalmente ao escoamento superficial nas sub-bacias hidrográficas do Fojo e das Perdizes, município de Campos do Jordão SP. As estimativas foram baseadas na metodologia do Florestamento Compensatório para Retenção de Águas de Chuvas em Microbacias Hidrográficas (FLOCRAM), que considera o total médio anual de precipitação, o uso e ocupação do solo, o percentual internacional de 20,55% da água do ciclo hidrológico destinado a infiltrar no solo e a capacidade de infiltração de água no solo. A análise morfométrica revelou que as sub-bacias em estudo são de 4 Ordem, possuem formas alongadas e são pouco sujeitas a enchentes. Juntas as sub-bacias têm uma área total de 2.666,59ha, correspondendo a 9,26% da área do município de Campos do Jordão. Os principais usos e ocupação do solo são: área de floresta com 1.257,89ha, área urbanizada com 434,43ha, área de reflorestamento com 432,45ha, área de campo com 265,08ha e área de pasto com 126,80ha. Os valores médios de infiltração de água no solo foram de 852mm/h para o solo com cobertura do tipo floresta, de 390mm/h para a cobertura vegetal do tipo reflorestamento, 108mm/h para o campo e 36mm/h para a cobertura vegetal do tipo pasto. Segundo a metodologia adotada, com os 20,55% de toda a água que precipita sobre a bacia que deveriam infiltrar no solo, calculou-se a perda de água padrão para estas sub-bacias e constatou-se que a área a mais de floresta necessária para compensar as perdas de água em excesso é de 128,97ha. Com isso, estima-se que a área total de floresta necessária para compensar as perdas de água, principalmente pelo escoamento superficial, é de 1.386,86ha. A aplicação da metodologia de florestamento compensatório leva a necessidade de compensação contínua até atingir a totalidade da área em estudo. / The present study aimed to quantify the forestation area needed to compensate water loss due, mainly, to the superficial runoff in the sub-basins of Fojo and Perdizes, city of Campos do Jordão - SP. The estimates were based on the methodology of Compensatory Forestation for Retention of Rain Water in Watersheds (FLOCRAM), which considers the annual total average of precipitation, the use and occupancy of soil, the international percentage of 20,55% of the water cycle destined to infiltrate the soil and the infiltration capacity of the soil. Morphometric analysis showed that the sub-basins under study are from 4th Order, have expanded shapes and have low risk to flood. Together the sub-basins have a total area of 2.666,59ha, corresponding to 9,26% of Campos do Jordão area. The main uses and soil occupation are: forest area with 1.257,89ha, urbanized area with 434,43ha, reforestation area with 432,45ha, field area with 265,08h, and pasture area with 126,80ha. The average values of infiltration of water in the soil was 852mm/h for soil with forest covering, 390mm/h for vegetation covering, of the type of reforestation, 108mm/h for the field and 36mm/h for the plant covering of the type of pasture. According to the methodology used, with 20,55% of all the water that precipitates on the seat that should permeate the soil, it was estimated the standard loss of water for these sub-basins and it was concluded that the forest area needed to compensate the water loss in excess is 128,97ha. Therefore, it is estimated that the total forest area needed to compensate the loss of water mainly by ice superficial runoff is 1.386,86ha. The applying of the methodology of compensatory forestation takes the need for continuing compensation until reach the whole area under study.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2018-11-22T13:26:08Z No. of bitstreams: 1 Cleuma Christir da Silva Almeida.pdf: 1619411 bytes, checksum: c128567dd3f6ea58d38a24599f4066cc (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-22T13:26:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cleuma Christir da Silva Almeida.pdf: 1619411 bytes, checksum: c128567dd3f6ea58d38a24599f4066cc (MD5) Previous issue date: 2017-07-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Studies related to water dynamics, without soil to make semi-arid, are important because they are areas with great water scarcity, where a infiltration of water does not only influence directly the soil dynamics, crop yield and optimization of water use. The general objective of the research was to evaluate the basic infiltration capacity of the Fluovian Neossolo and the Hapless Cambisol without semiarid Pernambuco, in rainy and dry periods, using the Horton and Kostiakov equation models, the infiltrator method with concentric double ring rings. The physical characteristics of the studied soils were classified with both sandy loam texture, with terms in the granulometric composition. The initial infiltration capacity was high with a value of 39.75 cm.h-1 for the Cambisols, compared with a Neosol for the dry period of 23.44 cm.h-1, as well as for the Neosol 24.09 cm. H-1 and Cambissolo 24.84 cm.h-1 in the rainy season. The infiltration capacity of the Hapol Cambisol showed to be superior to the other treatments, being able to be related to a structural development of this soil in comparison to the Flossic Neosol. Both the Kostiakov and Horton equations can be used to estimate the potential rate of soil infiltration in situ without semiarid. / Estudos relacionados a dinâmica da água no solo do semiárido torna-se importante por se tratar de áreas com grande escassez hídrica, onde a infiltração de água no solo influencia diretamente na dinâmica do solo, rendimento das culturas e otimização do uso da água. O objetivo geral da pesquisa foi avaliar a capacidade de infiltração básica do Neossolo Flúvico e do Cambissolo Háplico no semiárido Pernambucano, em períodos chuvoso e seco, através dos modelos equação de Horton e Kostiakov utilizando o método do infiltrômetro com anéis concêntricos do anel duplo. As características físicas dos solos estudados, foram classificados ambos com textura franco arenosa, com semelhanças na composição granulométrica. A capacidade de infiltração inicial foi alta com valor de 39,75 cm.h-1 para o Cambissolo, comparada com a do Neossolo para o período seco de 23,44 cm.h-1, assim como para o Neossolo 24,09 cm.h-1 e Cambissolo 24,84 cm.h-1 no período chuvoso. A capacidade de infiltração do Cambissolo Háplico se mostrou superior aos demais tratamentos, podendo estar relacionado a evolução estrutural deste solo em comparação ao Neossolo Flúvico. Tanto a equação de Kostiakov quanto a de Horton podem ser usados para estimar a taxa potencial de infiltração do solo in situ no semiárido.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2017-02-22T13:08:59Z No. of bitstreams: 1 Cidney Barbosa Bezerra.pdf: 2167272 bytes, checksum: 5f0cef27593c95187e77811cdb520cbb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-22T13:08:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cidney Barbosa Bezerra.pdf: 2167272 bytes, checksum: 5f0cef27593c95187e77811cdb520cbb (MD5) Previous issue date: 2016-08-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The South Agreste Pernambucano has an agricultural and very large land diversification, but the management of the soil used in the production is mostly inadequate, resulting in economic and low productivity losses, allied to it have weather conditions quite different typical of a transitional environment . However the city of Brejão has a special condition with cooler and rainy weather and deeper soils and well structured, with occurrence horizon latosols with the humic something characteristic in this swamp of altitude. So the aim of this study was to investigate the changes in chemical, physical and water attributes of the surface horizon humic an Oxisol subjected to different forms of management in the Swamp region of South Agreste Altitude Pernambuco, and investigate the soil repellency water. The disturbed and undisturbed soil samples were collected in a native forest (MN), pasture 5 years (PA5) and grazing 30 (PA30) in three layers 0 to 10 cm, 10 to 20 cm and 20 to 30 cm and evaluated the chemical, biological, physical and water attributes, as was also done an infiltration test with simple ring. Chemical attributes presented typicality dystrophic yellow latosols, and attributes related to the acidity showing significant results mainly in the surface layer. For biological attributes your changes are more significant in macroaggregates. Have the physical attributes that most change with inadequate management are the bulk density (Ds) and porosity consequently these physical attributes are linked to water retention in the soil and all water dynamics. For the infiltration test it is clear the presence of soil water repellency. / O Agreste Meridional pernambucano possui uma diversificação agropecuária e de solos muito grande, porém o manejo do solo empregado na produção é em sua maioria inadequado, acarretando em perdas econômicas e baixa produtividade, aliadas a isso temos condições climáticas bastante diferentes típicas de um ambiente de transição. No entanto a cidade de Brejão possui uma condição especial, com clima mais frio e chuvoso e solos mais profundos e bem estruturado, com ocorrência de latossolos de horizonte com A húmico algo característico nesse brejo de altitude. Assim o objetivo deste trabalho foi investigar as alterações nos atributos químicos, físicos e hídricos do horizonte superficial A húmico de um Latossolo Amarelo submetido a diferentes formas de manejo na região do Brejo de Altitude do Agreste Meridional pernambucano, e investigar a repelência do solo a água. As amostras deformadas e indeformadas do solo foram coletadas em uma área de mata nativa (MN), pasto de 5 anos (PA5) e pasto de 30 anos (PA30), em três camadas 0 a 10 cm, 10 a 20 cm e 20 a 30 cm e foram avaliados os atributos químicos, biológicos, físicos e hídricos, como também foi realizado um teste de infiltração com anel simples. Os atributos químicos apresentaram tipicidade de latossolos amarelo distróficos, e atributos relacionados com a acidez apresentando resultados significativos principalmente na camada superficial. Para os atributos biológicos suas alterações são mais expressivas nos macroagregados. Já os atributos físicos que mais sofreram alterações com o manejo inadequado são a densidade do solo (Ds) e a porosidade, consequentemente esses atributos físicos estão ligados a retenção de água no solo e toda dinâmica hídrica. Pelo teste de infiltração fica claro a presença de repelência do solo a água.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The objective of this work was to modeling runoff in soils with different physical characteristics, with three simulated rainfall intensities (30, 60 and 120 mm h-1) in Rio Grande do Sul and Uruguay. For simulated rainfall was used a portable rainfall simulator of multiple nozzles. Six plots were delimited by metal sheet borders (0,5 m2), with a runoff collector in the lower part. The runoff was determinate each five minutes. On each soil was determinate initial time and rate of runoff, rainfall (total, time and intensities), direction of slope, crop residue and cover percentage, soil densities (bulk and particle), soil porosity (bulk, macro and micro), textural fractions (clay, silt and sand), initial and saturated soil moisture. The runoff was estimated with Smith s modified model. The model parameters were adjusted by multivariate equations. The runoff losses accumulated in Uruguay was 64, 32, 30 e 15% from total rain, for Vertissolo 1, Chernossolo, Argissolo 2 e Vertissolo 2, respectively. The runoff losses accumulated in Rio Grande do Sul was 67, 45 and 27% from total rain, for Argissolo 1, Neossolo e Latossolo, respectively. In most of the cases, the initial runoff time decreased with increasing soil moisture and rain intensity, independently of the soil surface conditions. Smith s modified model estimated better the runoff with high soil moisture. The model adjustment was satisfactory for Rio Grande do Sul. / Com o objetivo principal de modelar o escoamento superficial para solos com diferentes características físicas a partir de diferentes intensidades de precipitação e duração das chuvas, realizaram-se chuvas simuladas em diferentes solos no Rio Grande do Sul e Uruguai, com intensidade de 30, 60 e 120 mm h-1. As chuvas artificiais foram aplicadas utilizando-se um simulador estacionário de bicos múltiplos e oscilantes. Seis parcelas foram delimitadas por chapas metálicas galvanizadas cravadas no solo (0,5m2), contendo na parte inferior uma calha coletora, para coletar a água do escoamento superficial (mensurado em intervalos de cinco minutos). Em cada solo foi determinado o tempo de início e a taxa de escoamento superficial, além da chuva (quantidade, duração e intensidade), declividade do terreno, massa seca na superfície e cobertura do solo, densidade (do solo e de partícula), porosidade do solo (macro, micro e total), textura (argila, silte e areia), umidade inicial e de saturação do solo. Utilizou-se o modelo modificado de Smith para estimativa do escoamento superficial. Os parâmetros do modelo foram ajustados através de equações multivariadas. No Uruguai, as perdas acumuladas por escoamento superficial foram de 64, 32, 30 e 15% do total aplicado, para o Vertissolo 1, Chernossolo, Argissolo 2 e Vertissolo 2, respectivamente. No Rio Grande do Sul, as perdas acumuladas por escoamento superficial foram de 67, 45 e 27% do total aplicado, para o Argissolo 1, Neossolo e Latossolo, respectivamente. Na maioria dos casos houve uma redução no tempo de início de escoamento superficial, com o aumento da umidade inicial do solo e da intensidade da chuva, independentemente das condições da superfície do solo. O modelo modificado de Smith estima melhor o escoamento superficial em condições de elevada umidade do solo e o ajuste foi satisfatório para o Rio Grande do Sul.

Because of the rapid process of population increase in urban centers and the consequent soil waterproofing, the draining systems of rain water are insufficient because of the increasing superficial outflow, output peaks and flood spots. In order to attenuate these problems, the use of techniques related to the reduction of the superficial outflow is being encouraged in different scales, being the green roofs indicated as alternatives. In broad terms, the green roofs are structures which have different layers: plants, substrates and draining, which perform different tasks in accordance with their characteristics. Although the usage of green roofs is already encouraged, their real contributions on the rain water output are not well-known. In this paper, it is shown the result of a research carried out with four different systems of commercial green roofs and a system developed from recyclable materials, that aimed to evaluate the retention capability of each system and how the substrate and the draining system may interfere in the values. In order to achieve this goal, it was built an experimental stand system where five types of green roofs were set up with two compositions of substrate: without clay and with expanded clay. The commercial systems known as simple alveolar, grilled alveolar, hexagon module with gaiter were used as well as the system produced with recycled elements developed throughout this study. It was taken the hydrologic assessment for five months, with 35 events where it was assessed the precipitation and the superficial outflow coming from the draining of green roofs. The monitoring allowed to determine, for each kind of system, parameters that reflect the retention capacity of the rain water outflow, as a coefficient of outflow, the value of curvenumber (CN), and associate the retention capacity of the outflow to the previous soil humidity conditions (AMC). The results showed a significant difference in the rain water outflow retention among the modules and the substrates, being the most efficient system the module with gaiter, which presented retention value capacity of 13.3 mm/m² without expanded clay, and 14.2 l/m² with expanded clay. The coefficient of average outflow for this kind of green roof varied from 0.13 and 0.17, and, under these conditions CN assumed the values of 80.3 and 82.5 for the clay and non-clay substrates, respectively. The second most efficient system was the hexagonal one, followed by the alveolar one and the least efficient was the one built with recycled material, which had the outflow coefficient near 0.8. The results showed how the typology of the green roof as well as the substrate composition affects the capacity of storing water. / Com o acelerado processo de crescimento populacional nos centros urbanos, e consequente impermeabilização do solo, os sistemas de drenagem das águas pluviais se tornam insuficientes, devido ao aumento do escoamento superficial, picos de vazão, e pontos de alagamentos. Para mitigar esses problemas, a utilização de técnicas relacionadas à redução do escoamento superficial está sendo incentivada em diferentes escalas, sendo que os telhados verdes são indicados como uma alternativa neste sentido. De maneira geral, os telhados verdes são estruturas dotadas de diferentes camadas, sendo as principais: plantas, substratos e drenagem, que desempenham diferentes funções de acordo com suas características. Embora o uso de telhados verdes seja incentivado, ainda não são bem conhecidas as reais contribuições que as diferentes tipologias podem ter sobre o escoamento pluvial. Neste trabalho é apresentado o resultado de uma pesquisa conduzida com quatro diferentes tipos de sistemas de telhados verdes comerciais, e um sistema desenvolvido a partir de materiais recicláveis, que objetivou avaliar a capacidade de retenção do escoamento pluvial em cada sistema estudado, e como o substrato e o sistema de drenagem podem interferir neste valor. Para atingir ao objetivo, foi construído um sistema experimental de bancadas, onde os cinco tipos de telhados verdes foram, montados com duas composições de substrato: sem argila e com argila expandida. Foram utilizados os sistemas comerciais conhecidos como alveolar simples, alveolar grelhado, hexagonal e modular com galocha, além do sistema produzido com elementos recicláveis, desenvolvido ao longo desse estudo. Foi realizado o monitoramento hidrológico do experimento durante cinco meses, com um total de 35 eventos, sendo avaliadas a precipitação e o escoamento superficial oriundo da drenagem dos telhados verdes. O monitoramento permitiu determinar, para cada tipo de sistema, parâmetros que refletem a capacidade de retenção do escoamento pluvial, como o coeficiente de escoamento (C), o valor da curva-número (CN), e associar a capacidade de retenção do escoamento às condições de umidade antecedente (AMC) do solo. Os resultados apresentaram uma diferença significativa na retenção do escoamento pluvial entre os módulos e entre os substratos, sendo que o sistema de maior eficiência foi o modular com galocha, que apresentou os valores de capacidade de retenção de 13,3 mm/m² sem argila expandida, e de 14,2 l/m² com argila expandida. O coeficiente de escoamento médio para esse tipo de telhado verde variou entre 0,13 e 017, sendo que nessas condições o CN assumiu valores entre 80,3 e 82,5, para os substratos com argila e sem argila, respectivamente. O segundo sistema mais eficiente foi o hexagonal, seguido pelos alveolares e o menos eficiente foi o construído com recicláveis, com coeficiente de escoamento próximo a 0,8. Os resultados apresentados, juntamente como a tipologia do telhado verde e a composição do substrato, afeta consideravelmente a capacidade de armazenamento de água.

Made available in DSpace on 2015-03-26T12:31:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1048332 bytes, checksum: d2cc8bcdce04c4c44c28d4f3c1b64a84 (MD5) Previous issue date: 2009-09-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The main form of agricultural land degradation is the soil water erosion which is caused by the action of rain and runoff, being affected by a large number of natural and antropic agents. Moreover, much of the water that flows over the soil surface represents a reduction in the volume of water that reaches the water table. The models are important tools for analysis, since they allow a better understanding of hydrological processes and the assesment of management practices and land use. The aim of this work was to develop and calibrate a hydrologic model to support the impact assessment of the use and management of soil on water availability and soil losses. In 2001, Pruski et al. proposed a hydrologic model to estimate the components of water balance in agricultural areas. The intensity of precipitation is obtained by a function derived from the i-d-f equation, resulting in a profile where the peak rainfall intensity occur in the beginning of precipitation and decreases until the end. The infiltration rate is based on the Green-Ampt-Mein-Larson (GAML) equation. A major limitation of the method is related to the precipitation intensity profile, because it is always associated with a recurrence period and does not properly represent the majority of natural rainfall. With regard to infiltration, the GAML equation is applied without adjustment of the input parameters, which can lead to errors in the infiltration estimate. To make easier the application of the hydrological model was developed a software (Simulação Hidrológica-SH2), whose main limitation is the difficulty of making continuous simulation. In this study we implemented some adjustments to the hydrological model: a) replacement of i-d-f equation by a double exponential equation to represent the precipitation profile; b) the parametrization of the GAML equation to estimate the infiltration rate; c) inclusion of the continuity equation for the simulation of the soil water erosion. The software was integrated with a weather generator (ClimaBR) to allow for daily simulation of hydrological processes, and a module for calculating the soil loss was added. For the evaluation of the model were used monthly and annual rainfall, runoff and soil loss data, obtained from four experimental plots located on the campus of the University of Santa Catarina State - UDESC, in the period from 2003 to 2008. The treatments were the soil without vegetation (SC), conventional tillage (PC), minimum tillage (CM) and no tillage (SD). The simulation was performed with two precipitation synthetic series, one set on a monthly basis (SABM) and another set on a daily basis (SABD). The combination of parameters which resulted in the best fit of the GAML equation was: the replacement of hydraulic conductivity (K0) by the constant infiltration rate (Tie); and the estimated matric potential at the wetting front as a function of hydraulic conductivity in the saturated zone ( Ψf(Kw)). The regression coefficients between the total monthly runoff observed and estimated showed the model has a tendency to underestimate the runoff during the months when major events occur, and to overestimate during the months when minor events were observed. With SABD the coefficients of regression equations were better than the SABM. The model underestimated the average annual runoff for SC, PC and CM, but overestimated for SD. However, were not found statistically significant differences between the observed average annual runoff and average annual runoff estimated by the model. The values of r2 were low. There was no statistically significant difference between the average soil loss rate observed and estimated by the model for the soil without vegetation (SC), but was significant for the other soil tillage. / A principal forma de degradação das terras agrícolas é a erosão hídrica do solo, que é causada pela ação da chuva e do escoamento superficial, sendo afetada por um grande número de agentes naturais e antrópicos. Além disso, grande parte da água que escoa sobre a superfície do solo representa uma redução do volume de água que atinge o lençol freático. Os modelos são ferramentas de análise importantes, uma vez que permitem uma melhor compreensão dos processos hidrológicos, a análise do desempenho de práticas de manejo e uso do solo. Assim sendo, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e calibrar um modelo hidrológico de suporte à avaliação do impacto do uso e manejo do solo na disponibilidade de água e nas perdas de solo. Em 2001, Pruski et al. propuseram um modelo hidrológico que permite estimar os componentes do balanço hídrico em áreas agrícolas. A intensidade de precipitação é obtida por uma função derivada da equação de chuvas intensas, resultando em um perfil de precipitação onde a intensidade máxima ocorre no início da chuva e decresce até o final. A taxa de infiltração se baseia no modelo de Green-Ampt modificado por Mein-Larson (GAML). Uma das principais limitações do método está relacionada ao perfil de precipitação, pois o mesmo está sempre associado a um período de retorno e não representa adequadamente a maioria das chuvas naturais. No que diz respeito à infiltração, a equação GAML é aplicada sem ajuste dos parâmetros de entrada, o que pode levar a erros consideráveis na estimativa da infiltração. Para facilitar a aplicação do modelo hidrológico foi desenvolvido um software (Simulação Hidrológica-SH2), cuja principal limitação é a dificuldade de fazer simulação contínua. Neste trabalho foram implementadas algumas adequações ao modelo hidrológico: a) substituição da equação de chuvas intensas por uma equação dupla exponencial para representar o perfil de precipitação; b) ajuste dos parâmetros da equação GAML para estimar a taxa de infiltração; c) inclusão da equação da continuidade para a simulação da erosão hídrica. No software foi implementada a integração com um gerador de séries climáticas (ClimaBR) para permitir a simulação diária dos processos hidrológicos, e a inclusão de um módulo para o cálculo da perda de solo. Para a avaliação do modelo foram utilizados dados mensais e anuais de precipitação, escoamento superficial e perda de solo, obtidos de quatro parcelas experimentais localizadas no campus da Universidade do Estado de Santa Catarina UDESC, em Lages (SC), no período de 2003 a 2008. Os tratamentos foram o solo sem cobertura (SC), preparo convencional (PC), cultivo mínimo (CM) e semeadura direta (SD). A simulação foi realizada com duas séries sintéticas de precipitação, uma ajustada em base mensal (SABM) e a outra ajustada em base diária (SABD). A melhor combinação de ajuste da equação GAML foi: a substituição da condutividade hidráulica (K0) pela taxa de infiltração estável (Tie), e a estimativa do potencial matricial na frente de umedecimento em função da condutividade hidráulica na zona de saturação ( Ψf(Kw)). Os coeficientes de regressão entre os valores mensais observados e o estimados mostraram que o modelo apresenta a tendência de subestimar o escoamento superficial nos meses em que ocorrem os maiores eventos, e de superestimar nos meses em que ocorrem os menores eventos observados. Com a SABD os coeficientes das equações de regressão foram melhores do que com a SABM. O modelo subestimou o escoamento médio anual para o SC, PC e CM, mas superestimou para a SD. No entanto, não houve diferença estatística significativa entre o escoamento médio anual observado e o escoamento médio anual estimado pelo modelo. Os valores de r2 para a regressão entre a perda de solo mensal observada e as perdas de solo mensais estimadas pelo modelo foram baixos. Não houve diferença estatística significativa entre a perda de solo média anual observada e a estimada pelo modelo para o solo sem cobertura (SC), mas foi significativa para os demais preparos de solo.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this study was to analyze the hydrological behavior of a watershed with intense agricultural activity based on rainfall, water discharge and suspended sediment concentration data. The study provides an analysis based on monitoring and modeling techniques with special emphasis to the water infiltration estimate at catchment scale, the runoff modeling and processes of suspended sediment transfer from hillslopes to fluvial channel. The experimental catchment is located in the central-north part of Rio Grande do Sul State, Brazil, with a drainage area of 1.19 km2, which is characterized by shallow soils, steep hillslopes, tobacco cultivation and high sediment yield. Besides the daily and monthly data, the study focuses on 77 rainfall-runoff-sediment events from September 2009 to August 2011. For this data series were used three different models, they being the infiltration model based on hietogramas and hydrographs analysis, curve number model and LISEM model, both with analysis on the estimate infiltration and the runoff. The obtained result for this watershed indicated that: a) the empirical and simple model for infiltration and surface runoff estimation had a fine adjustment with the observed data from the hietograms and hydrograms, b) LISEM model calibration was able to describe the spatial and temporal infiltration variability and surface runoff in a watershed scale. These results contribute for a better understanding of hidrosedimentological processes in a watershed scale, indicating that the use of erosion and sediment yield mathematical modeling tools is efficient for practical indications of soil use and management for reducing environmental and economical problems resulted from runoff and erosion. / O objetivo do trabalho foi analisar o comportamento hidrológico de uma bacia hidrográfica com intensa atividade agrícola a partir do monitoramento da precipitação, da vazão e da concentração de sedimentos em suspensão. O estudo apresenta uma análise baseada em técnicas de monitoramento e de modelagem matemática com especial atenção à estimativa da infiltração de água no solo em escala de bacia, na modelagem do escoamento superficial, e nos processos de transferência de sedimentos da bacia vertente para o canal fluvial. A bacia experimental está localizada no município de Arvorezinha, região centro-norte do estado do RS. A bacia possui uma área de drenagem de 1,19 km2, com predomínio de solos rasos, encostas declivosas, intensa atividade agrícola, e elevada produção de sedimentos. Foram monitorados 77 eventos de chuva-vazão-sedimentos ocorridos entre setembro de 2009 e agosto de 2011. Para este conjunto, foram aplicados três diferentes modelos, sendo eles o modelo de infiltração baseado na análise de hietogramas e hidrogramas, modelo curva-número e o modelo LISEM, ambos com análise da estimativa da infiltração e do escoamento superficial. Os resultados obtidos para esta bacia indicaram que: a) um modelo empírico e simples de estimativa da infiltração e escoamento superficial obteve um bom ajuste com os dados observados a partir do conjunto de hietogramas e hidrogramas, b) a calibração do modelo LISEM foi capaz de descrever a variabilidade espacial e temporal da infiltração e do escoamento superficial na escala de bacia. Estes resultados contribuem para a melhor compreensão dos processos hidrossedimentológicos em escala de bacia hidrográfica, indicando que o uso de ferramentas de modelagem matemática da erosão e da produção de sedimentos é eficiente para a indicação de práticas de uso e manejo do solo para a redução dos problemas econômicos e ambientais ocasionados pelas enxurradas e pela erosão.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:39:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1621642 bytes, checksum: 194bd00b04fc0f62552c66438a7d203c (MD5) Previous issue date: 2011-02-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study aimed to propose and test a methodology for calculating the spacing among the rows of vertical mulching, as the efficiency in reducing water losses, soil, and nutrient by superficial runoff in field conditions under natural rainfall in direct tillage. For calculating, the same parameters used for calculating spacing among terraces were considered with appropriate adjustments. To this end, an experiment was developed between October 2009 and March 2010 during the corn crop cycle in a consolidated area for direct tillage. We used a randomized block design with four replications and six treatments consisting of vertical mulching grooves distributed at different distances. The plots were separated laterally by wood sheets and were placed at the final to the disposal collectors. To quantify the precipitated volume, some collectors were placed (gauges) into blocks. The rainfall during the period was collected and quantified, as well as the superficial runoff from the plots. In the runoff samples, the following attributes were analyzed: “water lost volume, soil weight on the sediment, sediment texture, and the nutrients present in the sediment and the superficial runoff water”. For the evaluated attributes, there were no significant differences for treatment effects on soil losses (partial and total). In general, the treatment with 0.9 meters among the furrows was the least efficient in containing the water and nutrients losses (in water and sediment). Among the nutrients, potassium was the one with the largest losses in the water and sediment. The increase in the water volume that drained along with the soil affects the efficiency of the vertical mulching for containing the total nutrient losses. / O presente estudo teve como objetivo propor e testar uma metodologia para o cálculo do espaçamento entre sulcos de mulching vertical, quanto à eficiência na redução das perdas de água, solo e nutrientes por escoamento superficial em condições de campo sob chuva natural em semeadura direta. Foram considerados para o cálculo os parâmetros utilizados para o cálculo do espaçamento entre terraços, fazendo as devidas adaptações. Neste intuito, foi desenvolvido um trabalho entre outubro de 2009 a março de 2010 durante o ciclo da cultura do milho em uma área de semeadura direta consolidada. Utilizou-se o delineamento em blocos casualizados, com 4 repetições e 6 tratamentos constituídos de sulcos de mulching vertical distribuídos em diferentes distâncias. As parcelas foram separadas lateralmente por chapas de madeira, sendo ao seu final colocados coletores de escoamento. Para quantificar o volume precipitado, foram colocados coletores de precipitação (pluviômetros) dentro dos blocos. A água das chuvas ocorridas no período foi coletada e quantificada , bem como o escoamento superficial proveniente das parcelas. Nas amostras de escoamento, foram analisados os seguintes atributos: volume de água perdido, massa de solo no sedimento, textura do sedimento e os nutrientes presentes no sedimento e na água de escoamento superficial. Para os atributos avaliados, não foram constatadas diferenças significativas para o efeito de tratamentos nas perdas de solo (parciais e totais). De forma geral, o tratamento com 0,9 metros entre sulcos foi o menos eficiente em conter as perdas de água e nutrientes (na água e no sedimento). Entre os nutrientes avaliados, o potássio foi o que apresentou as maiores perdas, tanto na água quanto no sedimento, sendo que o aumento no volume de água e solo escoados afeta a eficiência do mulching vertical em conter as perdas totais de nutrientes.

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.