Momentos-L: teoria e aplicação em hidrologia

Esta nota técnica foi redigida com o objetivo de apresentar o método momentos-L, que tem sido proposto para o cálculo dos parâmetros das principais distribuições de probabilidades utilizadas em estudos hidrológicos. Também foi seu objetivo inferir sobre o tipo de distribuição estatística mais empregada em aplicações específicas. Com base na revisão, pôde-se concluir que, ao analisar dados de eventos extremos, é recomendável testar a aderência, pelo menos, das seguintes distribuições de três parâmetros: Generalizada Logística, Generalizada de Eventos Extremos, Generalizada Normal, Pearson tipo III e Generalizada de Pareto. Concluiu-se também que os parâmetros dessas distribuições, e seus quantis, devem ser estimados utilizando os momentos-L derivados dos momentos ponderados por probabilidade.

Classificação fitogeográfica das florestas do Alto Rio Xingu

Este trabalho propõe a inclusão da categoria Floresta Estacional Perenifólia no sistema oficial de classificação da vegetação brasileira, devido às particularidades florísticas e fisionômicas da floresta da borda sul-amazônica, que atinge maior amplitude geográfica na região do Alto Rio Xingu. Para justificar essa inclusão são apresentadas as características ambientais (clima, solo, hidrologia) e diferenças fisionômicas e florísticas entre as florestas do Alto Xingu e demais florestas ombrófilas da Bacia do Amazonas e estacionais do Planalto Central.

Comparação entre dois métodos para a determinação do volume de escoamento superficial

A determinação do volume máximo de escoamento superficial é fundamental para o dimensionamento de diversos tipos de obras hidráulicas, constituindo o parâmetro de maior importância no projeto de sistemas de terraceamento em nível. A determinação incorreta do volume escoado superficialmente gera imprecisões no dimensionamento destes sistemas que, quando superdimensionados, apresentam elevado custo de instalação. Tendo em vista esses aspectos, o presente trabalho teve por objetivo comparar os valores de volume máximo de escoamento superficial, obtidos por meio do método empírico do número da curva, desenvolvido pelo Serviço de Conservação de Solos dos Estados Unidos, com aqueles obtidos por meio do método desenvolvido por Pruski e colaboradores, baseado em princípios consagrados na hidrologia. O desempenho dos dois métodos foi analisado com base nas condições pluviométricas correspondentes a Belo Horizonte e Uberlândia, para período de retorno de 10 anos. Evidenciaram-se grandes diferenças entre os valores de volume de escoamento superficial obtidos pelos dois métodos, as quais se mostraram mais acentuadas para maiores velocidades de infiltração de água no solo, tendo o método proposto por Pruski e colaboradores apresentado comportamento mais condizente com a realidade.

Erosão em sulcos em diferentes preparos e estados de consolidação do solo

O preparo e a consolidação do solo alteram a sua capacidade em resistir à erosão em sulcos. Com o objetivo de estudar a erosão em sulcos em diferentes preparos e consolidação do solo, conhecer o diâmetro mediano dos sedimentos transportados e determinar a erodibilidade em sulcos (Kr) e a tensão crítica de cisalhamento (τc) do solo, foi realizado um experimento no campo, em 1997/98, em um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico arênico. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com seis repetições. Os tratamentos constaram de: preparo convencional recente (CR), preparo convencional consolidado (consolidação de dois meses) (CC), plantio direto sem palha (PDS) e plantio direto com palha (PDC, 94% de cobertura). Usou-se chuva simulada de intensidade constante (65 mm h-1) até escoamento aproximadamente constante de água no solo. Em seguida, na extremidade superior do sulco, foram adicionadas descargas líquidas (Q) crescentes de 0,0002 m³ s-1 até 0,0010 m³ s-1, para os tratamentos CR e CC, e de 0,0004 m³ s-1 até 0,0020 m³ s-1, para os tratamentos PDS e PDC, sendo as amostras coletadas na parte inferior de cada sulco. As parcelas foram delimitadas por chapas metálicas cravadas no solo no sentido do declive (0,20 m de largura por 6,00 m de comprimento). O valor de Kr determinado foi de 0,012 kg N-1 s-1 e o τc foi de 2,61 N m-2. A desagregação, as perdas de solo e o diâmetro mediano dos sedimentos apresentaram a seguinte seqüência em magnitude: CR, CC, PDS e PDC, particularmente nas maiores Q. O regime de escoamento foi turbulento supercrítico, com exceção da primeira Q aplicada, onde o regime foi laminar subcrítico, para o PDC, graças à presença de resíduos culturais, e laminar supercrítico, para os demais tratamentos. A consolidação e a cobertura do solo alteram o regime do escoamento e reduzem a erosão em sulcos e seus efeitos são complementares.

Análise de modelos matemáticos aplicados ao estudo de chuvas intensas

A estimativa de chuvas intensas máximas é de grande importância para o dimensionamento de projetos agrícolas, tais como: terraços para controle de erosão, obras de barragens de terra e drenagem em solo agrícola. As chuvas são caracterizadas pela sua intensidade (mm h-1), pelo tempo de duração (min) e pelo período de retorno (anos). O modelo básico tem sido usado para determinação da intensidade de precipitação máxima diária a ser aplicada no dimensionamento de estruturas de contenção, fixando-se o período de retorno e a duração da chuva. O tempo de concentração em bacias hidrográficas, que normalmente fica entre 60 e 120 min para bacias consideradas pequenas, tem sido usado como tempo de duração na estimativa de chuvas intensas. Nesse intervalo, existem outros modelos que propiciam melhores ajustes e, conseqüentemente, maior confiabilidade na estimativa da chuva a ser usada nos dimensionamentos de estruturas de contenção. Assim, este trabalho teve como objetivo ajustar dois outros modelos para a estimativa de chuvas intensas: um exponencial e um linear, além do modelo básico. Esses modelos foram ajustados com base em dados de precipitação máxima diária anual da região de Lavras (MG), empregando-se dados de chuvas diárias do período de 1914 a 1991. Os dados foram transformados em intensidades de precipitação, com tempo de retorno variando de 2 a 100 anos e duração entre 5 e 1.440 min. Verificou-se que o modelo exponencial proposto proporcionou melhores ajustes, com menores erros na estimativa, para chuvas variando de 5 a 240 min, sendo, portanto, recomendável a bacias em que o tempo de concentração se enquadre nesta faixa de tempo; o modelo básico mostrou-se mais aplicável a bacias em que o tempo de duração seja maior que 240 min, enquanto o modelo linear não se mostrou confiável para a estimativa de chuvas intensas.

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.

Continuidade espacial da condutividade hidráulica saturada do solo na bacia hidrográfica do Alto Rio Grande, MG

A distribuição espacial da condutividade hidráulica saturada (k0) é essencial para estudos relacionados a erosão do solo e escoamento superficial. Este trabalho objetivou estudar a continuidade espacial do atributo hidrológico do solo k o na Bacia Hidrográfica do Alto Rio Grande, MG, e realizar seu mapeamento por meio de técnicas geoestatísticas, utilizando dados sem e com transformação logarítmica. Os modelos de semivariograma esférico e exponencial foram ajustados ao semivariograma experimental pelo método dos Mínimos Quadrados Ordinários (MQO) e Mínimos Quadrados Ponderados (MQP). Técnicas de validação cruzada e preditiva foram aplicadas para a escolha do melhor modelo. Os resultados indicaram que, ao se trabalhar com o logaritmo dos dados de k o, houve redução de pontos discrepantes e de anisotropia, entretanto os valores mais elevados de grau de dependência espacial foram observados nos dados sem transformação. O ajuste do modelo esférico, por meio do método MQO, foi o que produziu melhor desempenho na modelagem da continuidade espacial de k0. Os mapas gerados a partir dos dados sem e com transformação logarítmica não apresentaram o mesmo comportamento na distribuição espacial dos valores, e o mapa dos dados na forma transformada teve o melhor detalhamento da distribuição espacial.

Índice de qualidade do solo associado à recarga de água subterrânea (IQS RA) na Bacia Hidrográfica do Alto Rio Grande, MG

A proposição de índices de qualidade do solo tem crescido de forma considerável nos últimos anos para análises de sustentabilidade ambiental e da produção agrícola. No entanto, não há, nas condições brasileiras, o desenvolvimento de qualquer indicador de qualidade do solo vinculado à recarga de água subterrânea. O objetivo deste estudo foi gerar um índice de qualidade do solo, relacionado à recarga de água subterrânea (IQS RA), válido para as condições da Bacia Hidrográfica do Alto Rio Grande e proceder a seu mapeamento por meio de técnicas geoestatísticas. O IQS RA proposto é uma combinação linear de três indicadores relacionados à infiltração de água no solo: densidade do solo, condutividade hidráulica saturada e macroporosidade. Para sua validação, foi considerada a participação do deflúvio base (ou subterrâneo) no deflúvio total para quatro sub-bacias da Bacia Hidrográfica do Alto Rio Grande, analisando o comportamento desses indicadores hidrológicos tendo-se como referência a distribuição espacial do IQS RA. O índice gerado mostrou-se uma ferramenta importante para avaliação do potencial do solo para recarga de água subterrânea, uma vez que ele reflete a influência dos usos da terra no comportamento do deflúvio base e, consequentemente, na dinâmica da produção de água pelas sub-bacias.

Diversidade genética de pacu do Rio Paranapanema e do estoque de um programa de repovoamento

O objetivo deste trabalho foi estudar a diversidade genética das amostras de pacu do médio Rio Paranapanema e do estoque de reprodutores utilizado no programa de repovoamento da Estação de Aqüicultura e Hidrologia da usina hidrelétrica Duke Energy, por meio do marcador RAPD. Foram utilizados 14 primers para analisar 30 indivíduos capturados no médio Rio Paranapanema e 29 indivíduos do estoque de reprodutores. O índice de diversidade genética de Shannon e a percentagem de fragmentos polimórficos foram superiores nos indivíduos capturados do Rio Paranapanema. A similaridade genética foi maior nos indivíduos do estoque de reprodutores. A análise da variância molecular mostrou que a maior parte da variação está dentro de cada grupo (84,2%) e não entre os grupos (15,8%). A identidade e distância genética entre os grupos foram 0,9517 e 0,0549, respectivamente. Moderada diferenciação genética (F ST = 0,15) e alto número de migrantes por geração (Nm = 5,33) foram observados entre os dois grupos. Há menor diversidade genética do estoque de reprodutores em relação aos indivíduos capturados do Rio Paranapanema.

Estatística multivariada aplicada à diminuição do número de preditores no mapeamento digital do solo

O objetivo deste trabalho foi avaliar a possibildade de se gerar um menor conjunto de preditores não correlacionados e potencialmente aplicáveis ao mapeamento digital de solos, pelo uso da estatística multivariada. Os atributos de terreno, elevação, declividade, distância à drenagem, curvatura planar, curvatura de perfil, radiação relativa disponível, logaritmo natural da área de contribuição, índice de umidade topográfica e capacidade de transporte de sedimento, foram transformados pelo método Varimax nas variáveis: altimetria, hidrologia e curvatura. Essa transformação representou uma concentração de 65,57% da variabilidade dos dados originais nas três novas componentes. As novas variáveis possibilitam o emprego de menor quantidade de dados nos modelos preditivos, além do fato de serem não correlacionados. A rotação Varimax permite que a relação com o ambiente de formação do solo seja explicitamente inserida nos modelos preditivos.

Precipitação efetiva e interceptação das chuvas por floresta de Mata Atlântica em uma microbacia experimental em Cunha - São Paulo

São apresentados os resultados de pesquisa que quantificaram a precipitação efetiva e a interceptação das chuvas pelo dossel da floresta secundária de Mata Atlântica na "microbacia experimental B", do Laboratório de Hidrologia Florestal Walter Emmerich, em Cunha-SP. No período de um ano foram medidos a precipitação no aberto, a precipitação interna e o escoamento pelo tronco das árvores, totalizando 54 coletas. Um pluviômetro em área aberta e 16 no interior da floresta foram utilizados para quantificação dos dois primeiros processos, respectivamente. Para determinação do escoamento pelo tronco foram instalados dispositivos de espuma de poliuretano em 38 árvores. A água interceptada foi estimada pela diferença entre a precipitação no aberto e a precipitação efetiva. Concluiu-se que, em média, 18,6% da precipitação foi interceptada pela floresta, retornando à atmosfera na forma de vapor. Um montante de 81,2% alcançou o piso como precipitação interna e apenas 0,2% como escoamento pelo tronco. Os fluxos de precipitação interna e escoamento pelo tronco foram maiores no período caracterizado como chuvoso. Os porcentuais de interceptação foram superiores no período pouco chuvoso.

Situação atual da mata ciliar do ribeirão São Bartolomeu em Viçosa, MG

O presente trabalho teve como objetivos fazer o levantamento de remanescentes de mata ciliar existentes ao longo de um trecho do curso principal do ribeirão São Bartolomeu, em Viçosa, MG, e estimar a área a ser revegetada com espécies nativas da região, através de uma metodologia simples, porém eficaz no caso de pequenos cursos de água e com pouca área de preservação permanente com floresta. A área em estudo apresentou apenas 5,7% da área de mata ciliar que deveria existir de acordo com a legislação vigente, representada por nove fragmentos florestais em diferentes estágios de sucessão ecológica, totalizando 3,46 ha. Para a revegetação completa do trecho em estudo, propôs-se um modelo de plantio baseado na combinação de espécies de diferentes grupos ecológicos. A área a ser revegetada para atender às exigências da legislação é de 57,24 ha, e serão necessárias cerca de 82.830 mudas de espécies nativas da região para o plantio.

Precipitação efetiva em fragmento secundário da Mata Atlântica

O presente trabalho foi conduzido na Estação Experimental de Treinamento e Educação Ambiental Mata do Paraíso, localizada no município de Viçosa, MG, e teve como objetivo avaliar a precipitação efetiva de um trecho mais recente de regeneração da mata natural secundária, no período compreendido entre setembro de 2002 e maio de 2003. Para isso, demarcaram-se três parcelas dentro da Mata do Paraíso, onde foram registradas 30 coletas da precipitação, em aberto e interna, e de escoamento pelo tronco, durante o período de 05/09/2002 a 07/05/2003, constituídas de um ou mais eventos de chuva. O estudo revelou precipitação efetiva de 849,6 mm, precipitação interna de 831,7 mm, escoamento pelo tronco de 17,9 mm e perda por interceptação de 189,9 mm, o que correspondeu, respectivamente, a 81,7%, 80,0%, 1,7% e 18,3% da precipitação em aberto, que foi igual a 1.039,5 mm.

Caracterização morfométrica da bacia hidrográfica do rio Debossan, Nova Friburgo, RJ

O objetivo deste trabalho foi fazer a caracterização morfométrica a partir de alguns parâmetros físicos da bacia hidrográfica do rio Debossan, Nova Friburgo, RJ. Para isso, gerou-se inicialmente o Modelo Digital de Elevação Hidrologicamente Consistente (MDEHC) a partir de cartas topográficas do IBGE, na escala 1:50.000, utilizando o sistema de informações geográficas, através dos softwares ArcVIEW e Arc/INFO. A partir do MDEHC, foram calculados alguns parâmetros morfométricos para o estudo do comportamento hidrológico da bacia. A área de drenagem encontrada foi de 9,9156 km² e o perímetro, de 17,684 km. A bacia hidrográfica do rio Debossan tem formato alongado, coeficiente de compacidade de 1,5842, fator de forma de 0,3285 e índice de circularidade de 0,3985. A densidade de drenagem obtida para a bacia foi de 2,3579 km/km². A forma mais alongada da bacia hidrográfica indica que a precipitação pluviométrica sobre ela se concentra em diferentes pontos, concorrendo para amenizar a influência da intensidade de chuvas, as quais poderiam causar maiores variações da vazão do curso d'água.

Caracterização hidroambiental da bacia hidrográfica do rio Debossan, Nova Friburgo, RJ

O objetivo deste trabalho foi caracterizar o comportamento hidrológico, o volume de entrada e saída de água da bacia hidrográfica do rio Debossan, onde se localiza uma importante estação de captação de água, administrada pela Concessionária de Águas e Esgotos de Nova Friburgo LTDA. (CAENF), inserida na Reserva Ecológica de Macaé de Cima, Município de Nova Friburgo, Rio de Janeiro. Para isso, foram obtidos dados de vazão e precipitação diários do período de janeiro de 2002 a dezembro de 2004. A partir desses dados, foram calculados alguns parâmetros hidrológicos, como vazão específica e deflúvio. A precipitação média observada nos três anos foi de 2.163 mm, sendo que os meses de dezembro/2002 e janeiro/2003 apresentaram os máximos valores. A vazão média anual no período foi de 0,86 m³/s, apresentando o mês de dezembro de 2002 com maior índice e setembro de 2004 com o menor. O balanço hídrico, em termos médios anuais nos três anos de medições, apresentou uma evapotranspiração de 1.923,04 mm, equivalendo a 88% da precipitação convencional. Pode-se dizer que o ecossistema florestal exerce efeito tamponante sobre a quantidade de água da bacia hidrográfica, mantendo uma grande vazão nos meses de menor pluviosidade. Ao analisar a relação entre a entrada de água na bacia, o uso atual do solo e a quantidade de água produzida, concluiu-se que uma bacia hidrográfica bem preservada tem fundamental importância na manutenção constante da vazão ao longo do ano, além da visível participação na qualidade da água.