Krigagem e inverso do quadrado da distância para interpolação dos parâmetros da equação de chuvas intensas

Em projetos de obras hidráulicas, é necessária a estimativa da chuva intensa adequada à realidade técnico-financeira dos projetos, para posterior cálculo de vazões máximas. O uso da equação de chuvas intensas é a forma mais usual para estimativa da chuva de projeto. No entanto, há dificuldade em obtê-la para locais desprovidos de dados pluviométricos, o que pode ser superado mediante técnicas computacionais para a espacialização dos seus parâmetros. Para isto, pode-se trabalhar com procedimentos estatísticos para interpolação dos parâmetros com base em estações meteorológicas vizinhas ao local. Objetivou-se, neste trabalho, comparar os dois procedimentos estatísticos mais exatos, conforme já constatado em outras aplicações físicas, que são a krigagem (interpolador geoestatístico) e o inverso do quadrado da distância, para interpolação dos parâmetros da equação de chuvas intensas. Utilizaram-se 140 estações meteorológicas do estado de São Paulo, as quais dispõem da respectiva equação de chuvas intensas estimada com base em dados pluviométricos, consideradas como ideais. Destas, 126 foram utilizadas para estudo da dependência espacial dos parâmetros e 14 para comparação de erros nas estimativas da chuva intensa. Constatou-se que ambos os métodos apresentaram boa precisão, mas a krigagem produziu menores erros médios para 11 estações, verificando-se melhorias consideráveis em especial para tempos de retorno e tempos de duração da precipitação usuais em projetos em pequenas bacias hidrográficas, podendo-se sugerir este método como o mais adequado.

Análise da variabilidade espacial de pontos amostrais da curva de retenção da água no solo

A determinação da curva de retenção da água no solo é parte fundamental da caracterização das propriedades hidráulicas do solo. Apesar de ser estudada há bastante tempo, ainda não são bem descritas várias particularidades referentes à variabilidade espacial das curvas, bem como a variabilidade geral de seus pontos experimentais. O conhecimento da variabilidade permite um planejamento adequado de experimentos, com menor esforço de amostragem. Objetivou-se explorar procedimentos de análise de pontos amostrais da curva de retenção da água no solo, visando melhor descrever sua variabilidade espacial. Este trabalho utilizou amostras indeformadas de solo coletadas em uma transeção, com três repetições a cada 2 m, em cinco profundidades, tendo sido submetida cada amostra a sete diferentes tensões; o valor da umidade de saturação foi estimado pelas densidades do solo e dos sólidos. Foram efetuadas análises descritivas e exploratórias, com determinação de dados discrepantes, encontrando-se para a maioria dos dados distribuição normal. A desconsideração de dados discrepantes aumentou a normalidade. A análise geoestatística revelou dependência espacial e em algumas tensões com estruturas de dependência em duas escalas. Uma análise de concordância das curvas de acordo com a distância revelou diferenças significativas entre as repetições de cada ponto em comparação com seus vizinhos, porém não foi significativa a diminuição da concordância com o aumento da distância.

Desempenho do tensiômetro, TDR e sonda de nêutrons na determinação da umidade e condutividade hidráulica do solo

Técnicas que envolvem a utilização da instrumentação agronômica com vistas em determinar o conteúdo de água no solo são de grande importância para a pesquisa científica. Independentemente da técnica utilizada, é importante que, na determinação da função K(teta), por exemplo, a umidade volumétrica seja determinada de forma precisa e, de preferência, que haja facilidade na sua obtenção. Com o objetivo de comparar a performance da sonda de nêutrons e do TDR com o tensiômetro, buscando verificar a sensibilidade destes equipamentos na obtenção da umidade do solo e da função condutividade hidráulica K(teta), a partir dos dados da curva de retenção de água no solo, foi instalado um experimento no município de Piracicaba (SP), em um Nitossolo Vermelho distrófico latossólico. Para tanto, foram instalados numa área de 7,07 m², 30 tensiômetros, três tubos de acesso para sonda de nêutrons e 15 sensores de TDR. Foi utilizado o procedimento do perfil instantâneo, analisando as profundidades de 0,70 e 1,00 m e considerando, no presente estudo, o tensiômetro como equipamento-padrão. Os resultados de umidade e de condutividade hidráulica não saturada obtidos na profundidade de 0,70 m mostraram que o TDR apresentou um comportamento mais próximo ao obtido pelo tensiômetro, quando comparado à sonda de nêutrons e, na profundidade de 1,00 m, a sonda de nêutrons mostrou-se mais eficiente na determinação da umidade e da condutividade hidráulica não saturada.

Hidráulica do escoamento e transporte de sedimentos em sulcos em solo franco-argilo-arenoso

A erosão em sulcos caracteriza-se pelo escoamento superficial concentrado de uma lâmina d'água com tensão de cisalhamento suficiente para desagregar o solo, que deforma o sulco e altera as características hidráulicas do escoamento responsável pela dinâmica de formação dos sulcos. Os objetivos deste trabalho foram: avaliar as condições hidráulicas do escoamento em sulcos de erosão, que podem fornecer subsídios importantes às relações de erosão, e determinar as taxas de desagregação do solo, a erodibilidade do solo e a tensão crítica de cisalhamento, além de quantificar o transporte de sedimentos em sulcos por meio de expressões baseadas em variáveis hidráulicas. Para tanto, sulcos foram pré-formados em um solo de textura franco-argilo-arenosa, num campo com declive médio de 0,067 m m-1, e submetidos à aplicação de chuva simulada com intensidade de 74 mm h-1, durante 80 min, tendo sido aplicados nos sulcos, nos últimos 20 min, fluxos extras de escoamento superficial de 0, 10, 20, 30, 40 e 50 L min-1. Os resultados mostraram que o regime de escoamento nos sulcos caracterizou-se como sendo de transição subcrítico a turbulento subcrítico. As taxas de desagregação do solo obtidas foram lineares às tensões de cisalhamento desenvolvidas, para uma erodibilidade em sulcos (Kr) de 0,0024 kg N-1 s-1 e uma tensão crítica de cisalhamento (tauc) de 2,75 Pa. Duas funções baseadas na potência do escoamento foram ajustadas para estimar o transporte de sedimentos nos sulcos de erosão, as quais explicaram 53 % da variação experimental, refletindo não só a dificuldade de ajuste de modelos de estimativa do transporte sólido às lâminas de escoamento pouco espessas que ocorrem nas áreas de cultivo agrícola, mas também a diversidade física e mineralógica das partículas e dos agregados do solo estudado.

Erosão em entressulcos sob caatinga e culturas agrícolas

Dentre as formas de erosão hídrica do solo, a erosão em entressulcos é uma das que causam maiores danos no processo produtivo dos solos utilizados na agricultura, por provocar perdas de solo, água e nutrientes. Frente a isso, o presente trabalho visou avaliar a proteção ambiental promovida pela cobertura vegetal da caatinga, do feijão-guandu (Cajanus cajan) e da batata-doce (Ipomoea batatas Lam) em relação ao solo descoberto, bem como o efeito das práticas de cultivos dessas culturas, por meio das taxas da erosão em entressulcos e das características hidráulicas do escoamento superficial vinculado à erosão em entressulcos, em um Luvissolo. Para isso, foi implementada uma série de 20 chuvas simuladas em Serra Talhada, município do semi-árido do Estado de Pernambuco, sob os seguintes tratamentos: (1) solo descoberto; (2) solo coberto pela cultura do feijão-guandu (Cajanus cajan); (3) solo coberto pela cultura da batata-doce (Ipomoea batatas Lam.); (4) solo coberto por Caatinga semi-arbustiva. Todos os regimes de escoamento superficial obtidos foram laminar lento. As coberturas vegetais proporcionadas pela Caatinga e pelo guandu, que deram origem aos maiores valores de cobertura do solo, responderam pelas menores taxas de concentração de sedimentos e desagregação do solo na erosão em entressulcos, em decorrência da maior rugosidade hidráulica da superfície do solo promovida por essas vegetações. As taxas de concentração de sedimentos no cultivo da batata-doce foram iguais às do solo descoberto, por conta do revolvimento do solo na preparação das leiras de plantio, e determinou as maiores taxas de desagregação do solo entre as coberturas vegetais; em contrapartida, as leiras permitiram retenção do escoamento superficial. As coberturas vegetais Caatinga, guandu e batata-doce e as respectivas rugosidades hidráulicas impostas ao escoamento superficial determinaram reduções exponenciais das perdas de solo. A cobertura vegetal da Caatinga semi-arbustiva proporcionou o menor coeficiente de escoamento superficial (C = 0,32), em decorrência de sua maior cobertura do solo, da maior resistência hidráulica e do não-revolvimento do solo.

Variabilidade espacial dos parâmetros hidrodinâmicos de duas parcelas agrícolas no estado da Paraíba

O conhecimento das curvas de retenção e da condutividade hidráulica da água do solo é indispensável para a modelagem do transporte de água e de poluentes em sistemas agrícolas. Essas propriedades são afetadas por numerosas fontes de variabilidade, geralmente associadas a fatores espacial e temporal, e relacionadas com o manejo agrícola. O objetivo desse trabalho foi analisar a variabilidade espacial dos parâmetros das curvas de retenção da água (van Genuchten) e da condutividade hidráulica (Brooks & Corey) da água do solo, obtidos com o método "Beerkan", que se baseia em ensaios de infiltração simplificados e nas informações texturais do solo. Esses parâmetros são de forma ou texturais (parâmetros de ajuste que dão forma às curvas) e de normalização ou estruturais (umidade volumétrica saturada, condutividade hidráulica saturada do solo e potencial de entrada de ar). Os ensaios de campo foram conduzidos em uma malha regular de 25 x 25 m num Neossolo Flúvico e num Latossolo Amarelo cultivados com feijão (Vigna unguiculata (L.) Walp.). Para ambos os solos, os valores dos parâmetros de forma, da umidade volumétrica saturada, dos logaritmos da condutividade hidráulica saturada e do potencial de entrada de ar apresentaram dependência espacial. Os valores da umidade volumétrica saturada e dos logaritmos do potencial de entrada de ar foram mais sensíveis à variação a pouca distância no Neossolo Flúvico do que do Latossolo Amarelo, com semivariogramas apresentando estruturas de variação com fraca dependência espacial.

Condutividade hidráulica não saturada de um podzólico amarelo da zona da mata norte de Pernambuco

A determinação da condutividade hidráulica de um Podzólico Amarelo foi obtida a partir de experimento montado em uma parcela de 3,5 m x 3,5 m, localizada na Estação Experimental da Empresa Pernambucana de Pesquisa Agropecuária (IPA), de Itapirema, Goiana, PE. Foi utilizado o método de drenagem interna para calcular a condutividade hidráulica (K(q)) como função da umidade do solo, nos três horizontes característicos do solo. Os perfis de umidade e de potencial matricial, em função do tempo, obtidos no experimento de drenagem interna mostram claramente a existência de um joelho que marca a transição entre as fases de drenagem rápida e lenta. Várias funções do tipo potência, soma de duas e três exponenciais, foram usadas para modelar essa transição entre a fase rápida e a fase lenta de drenagem. O horizonte A, arenoso, com poros maiores, é um horizonte de elevada condutividade hidráulica, enquanto o horizonte BA, de estrutura maciça com poros pouco visíveis, é um horizonte de impedimento para a infiltração. A dinâmica hídrica do horizonte Bt é mais complexa em virtude de sua heterogeneidade. A caracterização dos horizontes A e BA pode trazer subsídios significativos para a elaboração de modelos de simulação numérica dos processos de transferência de água nos horizontes superficiais, que são os mais condicionantes para a exploração agrícola e a conservação dos solos.

Propriedades físico-hídricas de solos de uma toposseqüência de tabuleiro do Estado da Bahia

Desenvolveu-se um estudo em uma toposseqüência de tabuleiro cultivada com laranjeiras 'Hamlin', localizada no Município de Sapeaçu, BA, com o objetivo de avaliar algumas propriedades físico-hídricas de um Latossolo Amarelo argissólico e de um Argissolo Amarelo, ambos apresentando aspecto coeso, e também de um Argissolo Acinzentado. Para isso, foram estudados três perfis, um para cada tipo de solo. Amostras deformadas e indeformadas foram coletadas em cada horizonte, com três repetições. Analisaram-se a granulometria, argila dispersa em água, densidade do solo, densidade de partículas, carbono orgânico, porosidade total, macroporosidade, microporosidade, estabilidade de agregados e condutividade hidráulica saturada. Os horizontes coesos do Latossolo Amarelo argissólico e do Argissolo Amarelo apresentaram menor diâmetro médio ponderado de agregados e maior quantidade de microporos, refletindo em menor condutividade hidráulica saturada. O Argissolo Acinzentado apresentou maior macroporosidade e condutividade hidráulica saturada.

Predição da porosidade drenável e disponibilidade de água para Cambissolos da Microrregião Campos das Vertentes, MG

O uso de equações para predição de algumas propriedades do solo é importante para redução do tempo e dos custos laboratoriais despendidos, especialmente para aplicação rápida e precisa desses valores em projetos agrícolas. A estimativa de uma propriedade do solo através de outras propriedades, que são obtidas de forma rotineira, deve ser contemplada. O objetivo deste trabalho foi obter equações que permitam estimar, com boa precisão, o grau de porosidade drenável e a disponibilidade total de água, a partir da análise textural, do teor de matéria orgânica e da densidade do solo, cuja determinação em laboratório é fácil e rápida. Para isto, trabalhou-se com Cambissolos da Microrregião Campos das Vertentes, MG, até a profundidade de 40 cm, utilizando 36 pontos amostrais. Por meio do programa SAS, através do procedimento "Backward", foi possível ajustar equações que apresentaram boas predições das propriedades em estudo a partir de análises rotineiras de laboratório, o que servirá de suporte para futuros estudos na região analisada.

Escoamento superficial e desagregação do solo em entressulcos em solo franco-argilo-arenoso com resíduos vegetais

A presença de resíduos vegetais sobre a superfície do solo altera as características do escoamento superficial gerado pela chuva e a desagregação e transporte de sedimento resultantes do processo erosivo. O objetivo deste trabalho foi avaliar as condições hidráulicas e as relações de desagregação do solo e de resistência ao escoamento com a presença de resíduos vegetais na erosão em entressulcos. O experimento foi realizado no laboratório, com um Argissolo Vermelho distrófico típico, em parcelas com 0,10 m m-1 de declive sob chuva simulada. O solo foi coberto por resíduos vegetais de palha de soja, nas doses de 0, 0,05, 0,1, 0,2, 0,4 e 0,8 kg m-2. O aumento na cobertura do solo (CS) com resíduos vegetais elevou a altura da lâmina de escoamento e a rugosidade hidráulica e reduziu a velocidade média do escoamento, provocada pelo aumento das forças viscosas promovida pela interposição física dos resíduos ao escoamento. O resultado é a redução na taxa de desagregação do solo (Di). A Di foi de 5,35x10-4 kg m-2 s-1 para solo descoberto e 1,50x10-5 kg m-2 s-1 em solo com 100% de cobertura na maior dose de palha. Os modelos de Laflen e potencial foram adequados para estimar o coeficiente de cobertura para resíduo em contato direto com a superfície do solo em função da cobertura do solo.

Classificação tecnológica de solos e resíduos industriais, com e sem tratamento térmico, para fins rodoviários

Estudou-se o comportamento mecânico das misturas solo-alcatrão, solo-cal-alcatrão e solo-cimento-alcatrão, com base nos ensaios de limites de liquidez e plasticidade, CBR, compressão simples e permeabilidade, visando a aplicabilidade destas em rodovias. Trabalhou-se com três amostras de solos (ETA, NV e VS), representativos das ocorrências da microrregião de Viçosa-MG. Foram empregados alcatrão, nos quantitativos de 0,25, 0,5, 1, 2, 4 e 6%, cal hidratada e cimento Portland, em conjunto com o alcatrão, na dosagem de 2%, considerando-se a energia do ensaio de compactação AASHTO Normal. A adição de alcatrão reduziu significativamente os valores de LL dos solos, mas com pouca variação nos valores de IP. Conclui-se que o alcatrão contribuiu para melhorar as características mecânicas e hidráulicas dos solos, para alguns tratamentos, não atingindo, entretanto, os padrões de resistência mecânica exigida pelo DNER para camadas de sub-base de pavimentos flexíveis. Quanto às misturas solo-cal-alcatrão e solo-cimento-alcatrão, constatou-se melhoria substancial nos parâmetros de resistência mecânica em relação aos solos, principalmente devido à ação cimentante da cal e do cimento, e que para alguns tratamentos esta ação foi potencializada pelo alcatrão, incidindo em resistência mecânica superior à das misturas solo-cal e solo-cimento. O alcatrão, em alguns tratamentos, ocasionou decréscimos na permeabilidade das misturas, com relação ao solo, de até dez vezes. O alcatrão mostrou ser um estabilizante de interesse para fins rodoviários apenas para determinadas condições, envolvendo tipo de solo e tipo e teor de alcatrão, o que indica que estudos nesta direção devem apresentar uma característica regional.

Características hidrológicas do solo saturado na Reserva Florestal Adolpho Ducke - Amazônia central

Neste estudo, investigaram-se a porosidade e condutividade hidráulica da zona saturada do solo, buscando entender como essas variáveis físicas afetam os processos hidrológicos em uma área de floresta primária, sob pressão urbana, na Amazônia central. O experimento foi realizado na Reserva Florestal Adolpho Ducke, localizada ao norte da cidade de Manaus, AM. No igarapé Bolívia foi instalado um posto fluviométrico (régua linimétrica e linígrafo); no local, foram instalados quatro piezômetros na zona ripária, perpendicular ao curso do igarapé. A porosidade variou no perfil do solo, alcançando valores acima de 0,40 cm³/cm³. Os valores médios de condutividade hidráulica saturada ou infiltração básica (K) foram elevados e variaram de 89,5 ± 12,8 a 279,5 ± 9,0 mm/h. O nível d'água no igarapé oscilou entre 65 e 141 cm, no período de observação (novembro de 2005 a outubro de 2007). O piezômetro da camada profunda do solo, distante do curso d'água, variou entre 166,2 e 304,9 cm. As condutividades hidráulicas do solo saturado foram maiores nos pontos mais distantes do curso d'água, tanto na camada superficial quanto na profunda, determinando o comportamento hidrológico do lençol freático no local.

Custo de bombas centrífugas funcionando como turbinas em microcentrais hidrelétricas

A implantação de microcentrais hidrelétricas é uma das alternativas para suprir com energia comunidades pequenas e isoladas, situadas normalmente na área rural. O aproveitamento de potenciais hidráulicos de pequeno porte é uma alternativa cada vez mais viável devido não só à falta de recursos financeiros para os grandes empreendimentos, mas também pelo imenso potencial de geração em centrais de pequeno porte, que pouco tem sido aproveitado. O objetivo deste trabalho foi de apresentar uma metodologia simples de engenharia para estimar o custo das Bombas Funcionando como Turbinas (BFTs) utilizadas em microcentrais hidrelétricas, que possam ser usadas em estudos preliminares de novos aproveitamentos hidrelétricos, sem uma investigação detalhada dos lugares onde se pretende implantar. Os custos foram obtidos consultando-se diretamente os fabricantes de equipamentos e o mercado da praça de Ponta Grossa - PR. Os resultados mostraram que, para as microcentrais hidrelétricas, sempre que os custos constituírem o aspecto dominante, e para potências até 50 kW, a opção por Bombas Funcionando como Turbinas (BFTs) deve ser considerada em lugar das turbinas hidráulicas.

Estruturas automáticas para controle de água nos canais em lavoura de arroz irrigado

O Rio Grande do Sul apresenta a maior área irrigada do Brasil, devido principalmente à lavoura de arroz irrigado por inundação. Um dos fatores que contribuem para reduzir a eficiência de irrigação nessas lavouras é o baixo grau de controle exercido pelas estruturas de distribuição de água. Os objetivos deste trabalho foram projetar e construir dois protótipos de estruturas hidráulicas para controle automático de vazão em canais de irrigação e comparar sua sensibilidade de controle de vazão com a sensibilidade de duas comportas fixas. Os protótipos construídos - uma comporta hidromecânica automática e um regulador automático de vazão - foram instalados à entrada de um canal secundário, juntamente com uma comporta-gaveta e uma comporta-vertedor, que são as estruturas mais utilizadas para controle de vazão no RS. Provocou-se uma variação de 0,20 m na altura da lâmina de água a montante, determinando-se a vazão em cada estrutura. A menor variação de vazão com a alteração da lâmina foi de 5,6%, obtida com o regulador automático de vazão, seguido da comporta-gaveta com 23,7%, da comporta hidromecânica com 30,5%, e da comporta vertedor com 1.177,2%.

Uso do cilindro infiltrômetro único em diferentes solos

O infiltrômetro de anéis concêntricos (IAC) tem sido empregado para a determinação da velocidade de infiltração básica de água no solo (VIB), porém, para sistemas de irrigação por aspersão, a melhor técnica é a que apresenta carga hidráulica zero, como nos simuladores de chuva. O presente trabalho teve o objetivo de avaliar o uso de infiltrômetro de cilindro único (ICU), comparando-o com o IAC e com um simulador de chuva. O experimento foi realizado em dois tipos de solo classificados como Latossolo Vermelho distroférrico e Cambissolo, onde se utilizou um ICU com 0,20 m de diâmetro e 0,50 m de altura. As cargas hidráulicas utilizadas variaram de 0,03 m a 0,30 m com intervalos crescentes de 0,03 m, com três repetições. Utilizou-se de um IAC de 0,30 e 0,90 m de diâmetro, com três repetições, nas cargas hidráulicas mais utilizadas no campo, 0,05 m e 0,10 m. O simulador de chuva utilizado teve área útil de 1,0 m² com dois difusores. Com o aumento da carga hidráulica para o ICU, o fluxo de entrada de água no solo aumentou de forma polinomial para os dois solos. Para o IAC, a VIB pode ser subestimada ou superestimada, dependendo do solo e da carga hidráulica. Pode-se estimar a VIB, para uma carga hidráulica zero, utilizando-se de um ICU na carga desejada, desde que se aplique o fator de correção inerente de cada tipo de solo.