"Análise hidrológica e aplicação do método de curva número em bacia vertente sob cobertura florestal"

Orientador : Prof. Dr. Nivaldo Eduardo RizziTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 02/03/2015Inclui referênciasÁrea de concentração : Conservação da naturezaResumo: A adoção de bacias hidrográficas como unidades naturais de planejamento e gestão ambiental é reconhecida internacionalmente. A essência de uma boa gestão dos recursos hídricos, está na existência de dados confiáveis que avaliam a disponibilidade hídrica no tempo e no espaço. Infelizmente, a cobertura de dados hidrológicos no Brasil é muito deficiente para as pequenas e médias bacias hidrográficas. Por isso, modelos matemáticos como os de chuva-vazão, por utilizarem métodos sintéticos que transformam dados de precipitação em outros de escoamento superficial, são muito utilizados para previsões futuras como forma de suprir a carência de dados fluviométricos. No país, o método desenvolvido pelo, atual Natural Resource Conservation Service (NRCS) dos EUA, o Curva Número, é amplamente utilizado, porém pode inferir em erros de estimativa através de uso indiscriminado. Diante deste contexto, foi praticada uma metodologia de trabalho visando o monitoramento de dados hidrológicos em pequena bacia experimental. Avaliou-se a confiabilidade de uso do método na estimativa do escoamento superficial desta bacia. A pesquisa ocorreu nos anos de 2011 e 2012, em uma área de 3,4 ha ocupada por Floresta Ombrófila Mista. A metodologia utilizada para este estudo foi satisfatória. Os coeficientes de determinação r2 = 0,9120 e r2 = 0,9834, que indicam a relação entre a precipitação externa (Pp) e a interna (Pi), obtidos respectivamente para os anos de 2011 e 2012, indicaram que a (Pi), foi influenciada, principalmente, pela (Pp). A produção de escoamento superficial representada pela vazão (Q) medida no exutório da bacia experimental não ocorreu de maneira generalizada pela área de estudo, ficando restrita às Áreas Variáveis de Afluências devido, principalmente, à presença do aquífero freático elevado nestas áreas. As baixas correlações entre (Q) x (Pp) (r = 0,37) e (Q) x (Pi) (r = 0,30) (para o ano de 2011) e entre (Q) x (Pp) (r = 0,51) e (Q) x (Pi) (r = 0,48), (para o ano de 2012), indicaram que não houve uma resposta direta da vazão em relação aos eventos de precipitação. Tais resultados indicaram que são vários os fatores a influenciar no comportamento hidrológico de bacias hidrográficas. A oscilação do nível freático, também foi influenciada pelas características fisiográficas da bacia, não respondendo, da mesma maneira a todos os eventos de precipitação. A qualidade da água subterrânea não apresentou irregularidades, estando dentro dos padrões de potabilidade previstos pelo Ministério da Saúde. Ao se estudar aspectos de solo, como velocidade de infiltração, foi possível obter um perfil da real capacidade de drenagem dos cambissolos da bacia experimental, o que foi fundamental para adaptar o Método de Curva Número às condições hidrológicas destes solos. Mesmo com tal adaptação, a precipitação efetiva (Pe) estimada para a bacia experimental foi menor que a precipitação interna (Pi) registrada na área de estudo, ou seja, produziu valores menores - subestimados - em relação à precipitação interna medida na bacia. Tanto no ano de 2011, como em 2012, quanto menores foram os volumes de precipitação interna registrados, menores foram os valores de precipitação efetiva estimados. O Método de Curva Número empregado, neste estudo, para estimar deflúvio em pequena bacia experimental, não produziu resultados acurados em relação ao desempenho hidrológico da área de estudo.* Palavras - chave: curva número, grupo hidrológico, bacia experimentalAbstract: The adoption of watersheds as natural units of planning and environmental management is recognized internationally. The essence of good management of water resources in river basins is the existence of reliable data to assess water availability in time and space. Unfortunately, the coverage of hydrologic data in Brazil is very poor for small and medium-sized watersheds. Models such as rainfall-runoff by using synthetic methods that transform rainfall data in other flow are widely used for future predictions as a way to suppress the lack of runoff data. In Brazil, the method developed by the Natural Resource Conservation Service, from USA, Curve Number is widely used. Although, can be inferred serious errors of estimations in its indiscriminate use. Given this context, a working methodology aimed at monitoring hydrological data in small experimental watershed was committed. We evaluated the reliability of using the method to estimate the runoff of the basin. The research took place in 2011 and 2012 in an area of 3.4 ha occupied by Mixed Rain Forest. The methodology used for this study was satisfactory. The coefficients of determination r2 = 0.9120 and R2 = 0.9834, indicating the relationship between the external precipitation (Pp) and internal (Pi), obtained respectively for the years 2011 and 2012, indicated that (Pi) was influenced mainly by (Pp). The production of runoff represented by the flow (Q) measured in the end of the experimental watershed, do not occurred by the generalized way in the study area, being restricted to the areas named flow variables, mainly due to the high water aquifer presence in these places. The low correlations between (Q) x (Pp) (r = 0.37) and (Q) x (Pi) (r = 0.30) (for the year 2011) and between (Q) x (Pp) (r = 0.51) and (Q) x (Pi) (r = 0.48), (for the year 2012), indicated that there was not a direct response of the flow in relation to precipitation events. These results indicated that there are several factors to influence the hydrology of watersheds. The oscillation of the water level was, also influenced by the characteristics of the basin physiographics, not responding the same way to all rain events. The groundwater quality showed no irregularities, being within the potability standards set by the Ministry of Health. Studying the physical and hydraulic properties and the rate of water infiltration into the soil it was possible to get a real profile of the drainage capacity of cambisols occurring in the experimental basin. This was important to adjust the Curve Number Method to hydrological conditions of these soils. However, even with the adaptation of the method, the effective precipitation (Pe) estimated for the experimental basin was lower than the internal precipitation (Pi) recorded in the study area, underestimating the internal precipitation values measured in the basin. Both in 2011, as in 2012, As lower were the internal precipitation volumes recorded in the basin, minors were estimated effective rainfall values. The Curve Number method employed in this study to estimate runoff in small experimental watershed, did not produce results consistent with those measured in the study area. Words - key: Curve number, hydrologic group, experimental basin

Determinação de parâmetros hidrológicos da sub-bacia do Rio Belém usando sistemas de informações geográficas

Orientador : Hideo ArakiMonografia (especialização) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Curso de Especialização em Geoprocessamento.Inclui referênciasResumo : As bacias hidrográficas são considereadas unidades de planejamento ambiental. A densidade de drenagem de uma sub bacia pode ser determinada e monitorada nestas unidades através do emprego de Sistemas de Informações Geográficas (SIG’s). Para o desenvolvimento de atividades em ambiente SIG, são utilizadas informações de relevo representadas por uma estrutura numéricas de dados correspondente à dirstribuição espacial da altitude do terreno denominada Modelo Digital de Elevação (MDE) obtido através de interpolação das curvas de nível. Este trabalho teve como finalidade determinar a viabilidade do uso de SIG na caracterização da rede de drenagem da Sub-Bacia do Rio Belém, pela geração de um MDE para a sub-bacia. Alguns atributos de sua rede de drenagem foram obtidos e representados em mapas: o acúmulo de fluxo de água, a densidade de drenagem, da sub-bacia, a ordem hierárquica das vertentes, a altimetria da área e a amplitude de suas declividades. De maneira satisfatória, o uso de SIG, foi positivo com uma base de dados na escala de 1:10.000 para o estudo generalizado na Sub-Bacia do Rio Belém. Contudo, não se obteve um bom resultado quando se tentou gerar um MDE para uma área menor delimitada dentro da sub-bacia pelo fato de que as curvas de nível utilizadas como base de dados estavam epaçadas em 5m o que não evidenciou as diferenças de declividades existentes na área, comprometendo o seu uso na determinação de outros atributos. Acredita-se que a obtenção de pontos cotados através de receptor GPS possa corrigir tal problema através da interpolação das coordenadas geográficas o que viabilizará o uso de SIG para estudos da rede de drenagem da área de interesse dentro da Sub-Bacia do Rio Belém

Determinação de parâmetros hidrológicos da sub-bacia do Rio Belém usando sistemas de informações geográficas

Orientador : Hideo ArakiMonografia (especialização) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Curso de Especialização em Geoprocessamento.Inclui referênciasResumo : As bacias hidrográficas são considereadas unidades de planejamento ambiental. A densidade de drenagem de uma sub bacia pode ser determinada e monitorada nestas unidades através do emprego de Sistemas de Informações Geográficas (SIG’s). Para o desenvolvimento de atividades em ambiente SIG, são utilizadas informações de relevo representadas por uma estrutura numéricas de dados correspondente à dirstribuição espacial da altitude do terreno denominada Modelo Digital de Elevação (MDE) obtido através de interpolação das curvas de nível. Este trabalho teve como finalidade determinar a viabilidade do uso de SIG na caracterização da rede de drenagem da Sub-Bacia do Rio Belém, pela geração de um MDE para a sub-bacia. Alguns atributos de sua rede de drenagem foram obtidos e representados em mapas: o acúmulo de fluxo de água, a densidade de drenagem, da sub-bacia, a ordem hierárquica das vertentes, a altimetria da área e a amplitude de suas declividades. De maneira satisfatória, o uso de SIG, foi positivo com uma base de dados na escala de 1:10.000 para o estudo generalizado na Sub-Bacia do Rio Belém. Contudo, não se obteve um bom resultado quando se tentou gerar um MDE para uma área menor delimitada dentro da sub-bacia pelo fato de que as curvas de nível utilizadas como base de dados estavam epaçadas em 5m o que não evidenciou as diferenças de declividades existentes na área, comprometendo o seu uso na determinação de outros atributos. Acredita-se que a obtenção de pontos cotados através de receptor GPS possa corrigir tal problema através da interpolação das coordenadas geográficas o que viabilizará o uso de SIG para estudos da rede de drenagem da área de interesse dentro da Sub-Bacia do Rio Belém

Melhoria da estrutura de um latossolo por sistemas de culturas em plantio direto nos Campos Gerais do Paraná

O plantio direto de qualidade depende de um manejo adequado do solo que promova melhorias em sua estrutura. Isso está associado ao sistema de culturas adotado. O objetivo deste trabalho foi avaliar a contribuição de sistemas de culturas de longo prazo (18 anos) na qualidade estrutural de um Latossolo Vermelho mesoférrico argiloso sob plantio direto nos Campos Gerais do Paraná. Foram avaliados cinco sistemas de culturas: trigo-soja [Tr-So]; aveia-milho-trigo-soja [Av-Mi-Tr-So]; ervilhaca-milho-trigo-soja [Er-Mi-Tr-So]; azevém-milho-azevém-soja [Az-Mi-Az-So]; e alfafa-milho [Alf-Mi]. Amostras de solo foram coletadas nas camadas de 0-5, 5-10 e 10-20 cm, em anéis volumétricos e em blocos com estrutura preservada. Na camada de 0-5 cm, as menores densidades de solo tenderam a ocorrer nos sistemas Av-Mi-Tr-So (0,96 Mg m-3) e Er-Mi-Tr-So (0,93 Mg m-3). Nas camadas de 5-10 e 10-20 cm, as menores densidades de solo ocorreram no sistema Alf-Mi (1,14 e 1,17 Mg m-3, respectivamente). Tendência coerente foi observada para a macroporosidade, que na camada superficial foi maior nos sistemas Av-Mi-Tr-So (0,29 m³ m-3) e Er-Mi-Tr-So (0,30 m³ m-3) e, nas camadas de 5-10 e 10-20 cm, tendeu a ser maior no sistema Alf-Mi (0,19 m³ m-3). A microporosidade não apresentou tendência clara entre os sistemas. A condutividade hidráulica saturada teve relação direta com a macroporosidade, com Er-Mi-Tr-So apresentando o maior valor na camada de 0-5 cm (224 mm h-1) e Alf-Mi nas camadas de 5-10 (170 mm h-1) e 10-20 cm (147 mm h-1). O sistema Er-Mi-Tr-So apresentou o menor diâmetro médio ponderado úmido de agregados na camada de 0-5 cm (2,39 mm), e o Tr-So, o maior (3,04 mm). Os maiores valores de resistência mecânica do solo à penetração foram observados no sistema Tr-So, superando 1,5 MPa na camada de 7,5 a 22,5 cm de profundidade. O sistema Alf-Mi apresentou o menor grau de compactação (0,2 MPa cm). Os resultados são atribuídos, principalmente, à ação das raízes das espécies que constituem os sistemas de culturas e à intensidade de tráfego de máquinas em cada sistema. Considerando a camada de 0-20 cm como um todo, o sistema semiperene Alf-Mi possui maior capacidade de promover melhorias na qualidade estrutural do solo, em comparação aos sistemas baseados em cultivos de espécies anuais. Sistemas bianuais de rotação, baseados em plantas de cobertura como aveia-preta ou ervilhaca, promovem melhorias na qualidade estrutural do solo em relação à sucessão trigo-soja