Physically based model for gully simulation: application to the Brazilian semiarid region

Gullies lead to land degradation and desertification as well as increasing environmental and societal threats, especially in arid and semiarid regions. Despite this fact, there is a lack of related research initiatives. In an effort to better understand soil loss in these systems, we studied small permanent gullies, which are a recurrent problem in the Brazilian northeastern semiarid region. The increase in sediment connectivity and the reduction of soil moisture, among other deleterious consequences, endanger this desertification-prone region and reduce its capacity to support life and economic activities. Thus, we propose a model to simulate gully-erosion dynamics, which is derived from the existing physically based models of Foster and Lane (1983) and Sidorchuk (1999). The models were adapted so as to simulate long-term erosion. A threshold area shows the scale dependency of gully-erosion internal processes (bed scouring and wall erosion). To validate the model, we used three gullies that were over 6 decades old in an agricultural basin in the Brazilian state of Ceará. The geometry of the channels was assessed using an unmanned aerial vehicle and the structure from motion technique. Laboratory analyses were performed to obtain soil properties. Local and regional rainfall data were gauged to obtain sub-daily rainfall intensities. The threshold value (cross-section area of 2 m2) characterizes when erosion in the walls, due to loss of stability, becomes more significant than sediment detachment in the wet perimeter. The 30 min intensity can be used when no complete hydrographs from rainfall are available. Our model could satisfactorily simulate the gully-channel cross-section area growth over time, yielding a Nash–Sutcliffe efficiency of 0.85 and an R2 value of 0.94.TU Berlin, Open-Access-Mittel – 202

SISTEMA RADICIAL DO MARACUJAZEIRO IRRIGADO SUBMETIDO A DIFERENTES NÍVEIS DE POTÁSSIO

The spatial distribution of the root system of passion fruit subjected to potassium levels of 150, 300, 450, 600 kg of K2O ha-1 and a control plot all drip irrigated was evaluated in the Vale do Curu - Ceará, in a “Neossolo Fluvico” type of soil. The root system was evaluated 420 days after the transplanting. Digital images were taken in a soil profile and the software SIARCS® applied to analyze them. The distribution and length of the root system were evaluated in the soil profile. In all the potassium levels the crop presented a superficial root system, in way that 80% of the roots concentrated up to 0.40 m in depth. There was a positive interaction relation between the increasing level of potassium applied and the development of roots in the plant, although the effective root depth was not affected by the level of potassium applied. It was found the roots are distributed horizontally until a radius of 1.5 m from the plant’s stem. That distance is thus recommended for installation of moisture sensors when applied to monitor irrigation and fertigation.O presente trabalho teve por objetivo avaliar a distribuição espacial do sistema radicial do maracujazeiro submetido aos seguintes níveis de potássio: 0, 150, 300, 450 e 600 kg de K2O ha-1. O experimento foi conduzido no Vale do Curu onde a irrigação foi realizada via gotejamento em um Neossolo Flúvico. A avaliação foi conduzida aos 420 dias após o transplantio, empregando-se o método do perfil do solo auxiliado pela análise de imagens digitais e uso do SIARCS®. Foram avaliados a distribuição e o comprimento do sistema radicial no perfil do solo. Em todos os níveis de potássio a cultura apresentou um sistema radicial superficial, de modo que 80% das raízes concentraram-se até 0,40 m de profundidade. Contudo, a profundidade efetiva não variou com os tratamentos. Ocorreu uma interação positiva entre o aumento das doses de potássio e o desenvolvimento radicial do maracujazeiro, tendo as raízes se distribuído horizontalmente até um raio de 1,5 m a partir do caule da planta. Assim, esta é a faixa mais adequada para a instalação de sensores de monitoramento da irrigação e fertirrigação

Climate change and impacts on water requirement of permanent crops in the Jaguaribe Basin, Ceará, Brazil

O objetivo deste trabalho foi avaliar os impactos das mudanças climáticas na demanda de água para irrigação de culturas perenes, na Bacia do Jaguaribe, no Estado do Ceará. Foi empregado o sistema integrado de modelagem regional PRECIS ("Providing Regional Climates for Impact Studies"), e aplicado o método de redução de escala de bacia hidrográfica, com as condições de contorno do modelo climático regional (HadRM3P). Foi utilizado um conjunto de climatologia de base do modelo de 1961 a 1990 e de projeções climáticas futuras. As coordenadas geográficas da região em estudo foram consideradas para interpolação num sistema de informação geográfica. A evapotranspiração de referência foi estimada por meio de dados da temperatura média mensal. As mudanças climáticas projetadas aumentaram a demanda projetada de água para irrigação, porque a evapotranspiração foi estimada para aumentos de 3,1 a 2,2% e a precipitação pluvial foi estimada para diminuições de 30,9 a 37,3%. O aumento da necessidade hídrica foi estimada em 32,9% a 43,9%, para o ano de 2040, conforme o cenário analisado.The aim of this study was to estimate climate change impacts on irrigation water demand for permanent crops. The PRECIS (Providing Regional Climates for Impact Studies) system was applied, and downscaling techniques were used at the river basin level, with the boundary conditions of the regional climate model (HadRM3P). A climate data set was generated for 1961 to 1990 (baseline) and for future climate projections. The regional geographical coordinates were considered for interpolation in a georeferenced coordinated system. The reference evapotranspiration was estimated through data of monthly average temperature. Projected climate change increased projected irrigation water demand, because evapotranspiration was estimated to increase by 3.1 to 2.2% and rainfall was estimated to decrease by 30.9 to 37.3%. The 2040 water need was estimated to increase by 32.9% to 43.9%, according to the analyzed scenario

not available

Com o objetivo de avaliar o efeito da posição do emissor no desempenho de um sistema de irrigação por aspersão tipo pivô-central, foram conduzidos 18 ensaios com "sprays" de placa defletora fixa e instalados em pendural a cerca de 1,0; 2,0 e 3,0 m do solo, montados na linha lateral e voltados para baixo, sobre o tubo do pivô e, "sprays" com placa defletora rotativa (rotators) posicionados sobre o tubo do pivô. Para cada posição foram conduzidos testes com o equipamento movimentando-se a 40, 60 e 80% de velocidade. Na determinação da performance do equipamento foram avaliadas a uniformidade de aplicação de água e as componentes de eficiências tais como: de aplicação, de aplicação em potencial, de armazenamento, de distribuição e perda de água por percolação profunda. As taxas de aplicação máxima e média também foram determinadas com um pluviógrafo instalado no ponto médio do segundo, terceiro e quarto vãos, para os ensaios conduzidos a 40% de velocidade. Na avaliação da uniformidade de aplicação de água foram testados os métodos de Christiansen (CUC), Wilcox & Swayles, Heermann & Hein (CUC), Marek et alii ou do coeficiente de uniformidade estatístico (C), sendo portanto recomendáveis. Foram testadas as funções de distribuição de probabilidade gama e normal para previsão das áreas de déficit, excesso e posterior determinação das componentes do volume total para obtenção dos termos da eficiência de irrigação na parcela. Foi verificado que a função normal acumulada mostrou melhor ajuste, devendo ser recomendada para a faixa de coeficiente de variação estudada (CV <0,256). A posição relativa dos emissores exerce influência no desempenho geral do equipamento, sendo verificada redução no alcance do jato, afetando a sobreposição o que acarretou prejuízos à uniformidade de aplicação de água do sistema, com aproximação do emissor da superfície do solo. No entanto, há um incremento na eficiência de aplicação em potencial do equipamento, devido à redução das perdas provocadas pela deriva do vento. Também foi verificada nessa situação, a elevação nas taxas de aplicação média e máxima, o que pode vir a constituir-se em risco para equipamentos instalados em áreas que apresentam baixa capacidade de infiltração. Para a situação estudada, recomenda-se a instalação dos emissores na posição mais próxima do solo, uma vez que não há o risco do escoamento superficial e/ou encharcamento e as perdas de água pela deriva do vento são minimizadas.not availabl

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Com o objetivo de avaliar o efeito da posição do emissor no desempenho de um sistema de irrigação por aspersão tipo pivô-central, foram conduzidos 18 ensaios com "sprays" de placa defletora fixa e instalados em pendural a cerca de 1,0; 2,0 e 3,0 m do solo, montados na linha lateral e voltados para baixo, sobre o tubo do pivô e, "sprays" com placa defletora rotativa (rotators) posicionados sobre o tubo do pivô. Para cada posição foram conduzidos testes com o equipamento movimentando-se a 40, 60 e 80% de velocidade. Na determinação da performance do equipamento foram avaliadas a uniformidade de aplicação de água e as componentes de eficiências tais como: de aplicação, de aplicação em potencial, de armazenamento, de distribuição e perda de água por percolação profunda. As taxas de aplicação máxima e média também foram determinadas com um pluviógrafo instalado no ponto médio do segundo, terceiro e quarto vãos, para os ensaios conduzidos a 40% de velocidade. Na avaliação da uniformidade de aplicação de água foram testados os métodos de Christiansen (CUC), Wilcox & Swayles, Heermann & Hein (CUC), Marek et alii ou do coeficiente de uniformidade estatístico (C), sendo portanto recomendáveis. Foram testadas as funções de distribuição de probabilidade gama e normal para previsão das áreas de déficit, excesso e posterior determinação das componentes do volume total para obtenção dos termos da eficiência de irrigação na parcela. Foi verificado que a função normal acumulada mostrou melhor ajuste, devendo ser recomendada para a faixa de coeficiente de variação estudada (CV <0,256). A posição relativa dos emissores exerce influência no desempenho geral do equipamento, sendo verificada redução no alcance do jato, afetando a sobreposição o que acarretou prejuízos à uniformidade de aplicação de água do sistema, com aproximação do emissor da superfície do solo. No entanto, há um incremento na eficiência de aplicação em potencial do equipamento, devido à redução das perdas provocadas pela deriva do vento. Também foi verificada nessa situação, a elevação nas taxas de aplicação média e máxima, o que pode vir a constituir-se em risco para equipamentos instalados em áreas que apresentam baixa capacidade de infiltração. Para a situação estudada, recomenda-se a instalação dos emissores na posição mais próxima do solo, uma vez que não há o risco do escoamento superficial e/ou encharcamento e as perdas de água pela deriva do vento são minimizadas.not availabl

Avaliação espacial da erosão através do uso de SIG – Sistemas de Informações Geográficas.

The traditional methods of calculation of the soil loss for erosion (USLE) obtain a single result for basin, not being possible the space analysis of critical areas in relation to the soil loss for erosion. The use of tools of Geographical Information Systems makes possible the data crossing and space analysis, becoming instrument of environmental management for preservation of the physical way. The present work treats of the evaluation of the soil loss for erosion of the Curu Valley Experimental Farm – Pentecoste - Ceara, starting from the spacial analysis of the influential parameters in the soil loss for erosion. The data referring to pedology map (1:5000), local pluviometry, topography (digital elevation model), vegetable covering and use and occupation of the soil were used. The software ArcView 3.2®. was applied associated to the extensions Spatial Analyst for the calculation of the soil loss through the universal soil loss equation (USLE). With obtained results the interrelation between the several influential factors in the soil loss could be evaluated, as well as, the potential of the erosion soil loss in the Experimental Farm and the influence of the type of covering soil in the cases of the vegetable covering to be dense and thin caatinga.Os métodos tradicionais de cálculo da perda de solo por erosão USLE, obtêm o resultado da bacia como um todo, não sendo possível a análise espacial de áreas críticas com relação à perda de solo por erosão. A utilização de ferramentas de Sistemas de Informações Geográficas possibilita o cruzamento e análise espacial de dados, tornando-se instrumento de gestão ambiental para preservação do meio físico. No presente trabalho realizou-se a avaliação da perda de solo por erosão da Fazenda Experimental Vale do Curu - Pentecoste – Ceará, a partir da análise espacial dos parâmetros interferentes na perda de solo por erosão. Serão utilizados os dados referentes ao mapa pedológico (escala 1:5000), pluviometria local, topografia (modelo digital de elevação do terreno), cobertura vegetal e uso e ocupação do solo. Será utilizado o software ArcView 3.2®. associado às extensões Spatial Analyst para o cálculo da perda de solo pela equação universal de perda de solo (USLE). Com os resultados obtidos pode-se avaliar a inter-relação entre os diversos fatores interferentes na perda de solo, bem como o potencial da perda de solo por erosão da Fazenda Experimental e a influência do tipo de cobertura solo caso a cobertura vegetal fosse caatinga densa e rala

Estimativa da aridez no Estado do Ceará usando Sistemas de Informação Geográfica

Water is a limiting factor for the worlds economy because of its decreasing quality and changes in distribution. With global warming, an increase in aridity is predicted for some areas in some model scenarios which estimated that drought would persist in critical agricultural regions. Assessment and monitoring of aridity is essential to combat probable land degradation and desertification.The most widely used method of calculating aridity index (AI) has been that recommended by UNESCO. A geographic information system is used in this paper for the assessment and update aridity of Ceará from long-term climatic data collected from stations distributed in State. Daily precipitation data of 91 rain stations over the State of Ceara for 19762009 were analyzed to calculate mean monthly and annual precipitation. Other climatic parameters needed in calculating the FAO recommended Penman-Monteith reference evapotranspiration (ETo-PM) as sunshine hours, air humidity, as well as wind speed at 2m height were acquired from 16 meteorological stations over State. Then present calculated results of both precipitation and evapotranspiration were were spatially interpolated for study area by kriging method using SURFER. UNESCO Aridity Index was then calculated using ArcGis. Results shows that the annual average precipitation is 618-1394 mm in the whole State, while annual potential evapotranspiration ranged between 1243-2212 mm. Results evidenced that climate of Ceará is mostly semiarid in nature which comprises 76.16 % of total area of State.Pages: 8904-891

Algoritmo para distribuição eficiente de módulos sem fio utilizando SIG

An efficient distribution of modules in a wireless communication network is crucial for the proper functioning of the application. Efficient distribution ensures that the entire area is covered and minimal gaps in communication with a reduced number of modules. Obtaining the optimal answer to a problem is not trivial. Sometimes it may be extremely complicated and time consuming. Heuristic answers, as in this paper, produce solutions close to optimal and are much easier to implement and a lot less time consuming. Factors such as visibility, electricity availability, road proximity, vegetation and signal range are weighed in order to determine the best placement of each module. We have developed an algorithm to determine an efficient distribution of modules in an area using maps of vegetation, roads, posts, elevation and anchor points. Anchor points are the backbone of the network. Every point that must have an installed module is considered an anchor point. The area analyzed was the Low Acaraú Irrigation District, where the distribution was planned in order to automate the opening of floodgates and reading level sensors, where the anchor points are located. The algorithm was able to adequately determine the distribution of modules along the perimeter, even for modules of different ranges.Pages: 348-35