Padrões de amostragem e intensidade de krigagem na caracterização do armazenamento de água no solo, em área irrigada por pivô central

A qualidade da irrigação tem sido descrita por parâmetros calculados admitindo-se ser a capacidade de armazenamento de água no solo uma constante. No entanto, tal propriedade do solo apresenta-se variável no espaço. A preocupação com aspectos ambientais e econômicos tem levado ao conceito de manejo da cultura em áreas específicas, o que torna importante o conhecimento da distribuição espacial de propriedades do solo. A geoestatística torna possível a identificação da estrutura de dependência espacial e o mapeamento de uma propriedade do solo. O objetivo deste trabalho foi identificar intensidades de amostragem e de krigagem em blocos, adequadas para estimar o armazenamento de água no solo, para desejado nível de precisão nos parâmetros que caracterizam a qualidade da irrigação. Em área irrigada por pivô central, no campus da ESALQ/USP, foi feita uma amostragem segundo uma transeção radial com espaçamento de 2,83 m. Em cada ponto, foi determinada a capacidade de armazenamento de água no solo, entre as tensões de 0,01 e 0,08 MPa, para 0,30 m de profundidade. De posse do semivariograma obtido para os dados da transeção, foi feita a krigagem em blocos de diferentes comprimentos, entre 2 e 30 m, para espaçamentos amostrais simulados de malhas com lado entre 2 e 20 m, na direção da transeção. A cada combinação de espaçamento e comprimento de bloco, foram associados a respectiva variância de krigagem e o volume de água percolado, calculados com base em lâmina aplicada igual à média dos valores de armazenamento medidos. A krigagem deve ser realizada com os menores valores de lado de bloco (2 m), desde que recursos computacionais não sejam limitantes. O uso de amostragem intensa não promoveu ganho significativo de qualidade das estimativas, em relação aos maiores espaçamentos. Malha de lado igual a 20 m pode ser usada, embora o desejável seja lado de 10 m. É necessária uma amostragem na curta escala para a identificação do semivariograma nas distâncias inferiores a estas. Apesar de promover uma suavização, a krigagem deve ser usada na descrição do padrão espacial de armazenamento, por permitir melhor avaliação dos volumes de excesso e de déficit e, principalmente, por permitir identificar os locais onde eles ocorrem.

Armazenamento de água no solo em sequências de culturas de verão e inverno sob semeadura direta

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estrutura e armazenamento de água em um Argissolo sob pastagem cultivada, floresta nativa e povoamento de eucalipto no Rio Grande do Sul

Práticas pouco adequadas de manejo têm ocasionado a compactação e a degradação da estrutura do solo. Identificar atributos que melhor representem essas alterações são relevantes na recuperação e na indicação de práticas para evitar danos na estrutura do solo. Objetivou-se avaliar o impacto de diferentes usos em atributos estruturais e hídricos de um Argissolo Vermelho. O estudo foi realizado no município de Butiá, na região fisiográfica da Serra do Sudeste do Estado do Rio Grande do Sul, em um Argissolo Vermelho distrófico. As áreas analisadas corresponderam a: floresta antropizada constituída por espécies arbóreas e arbustivas (Floresta); pastagem com cinco anos de idade, com braquiária brizanta (Brachiaria brizantha) consorciada com pensacola (Paspalum lourai) e trevo (Trifolium sp.) (Pastagem); povoamento de Eucalyptus saligna com 20 anos de idade (Eucalipto 20); e plantio clonal de Eucalyptus saligna conduzido em segunda rotação, com 4,5 anos de idade (Eucalipto 4,5). Avaliaram-se nessas áreas a textura, a condutividade hidráulica, a porosidade, a densidade, o diâmetro médio ponderado de agregados (DMP), a curva de retenção de água, a distribuição do tamanho de poros e o parâmetro S, obtendo-se as seguintes conclusões: até a camada de 0,10 m na Pastagem, e 0,40 m no Eucalipto 4,5, os agregados foram formados pela ação da textura e matéria orgânica e pelo efeito compressivo, decorrente do pisoteio dos bovinos e da colheita do eucalipto. Conforme a profundidade aumentou, ocorreu redução do DMP de agregados, em razão da diminuição da matéria orgânica, e aumento do cascalho, especialmente para as áreas de Pastagem e Eucalipto 4,5, e ao menor efeito da compressão do solo. A textura e a matéria orgânica evidenciaram influência na agregação do solo e, mesmo em pequena proporção, o cascalho reduziu o DMP de agregados, pois sua baixa reatividade e seu maior diâmetro dificultaram a formação de agregados estáveis. Em relação aos atributos hídricos do solo, as áreas de Floresta e a Pastagem apresentaram maior disponibilidade de água, enquanto o maior parâmetro S está relacionado ao maior armazenamento de água.

A necessidade da reserva de área para o armazenamento de água no início do crescimento urbano

Atualmente, o desenho urbano tem sido realizado dentro de um âmbito restrito do conhecimento. Este não tem considerado aspectos de drenagem da água que trazem grandes transtornos e custos para a sociedade e o ambiente. O desenvolvimento urbano brasileiro tem produzido um aumento significativo na freqüência de inundações, na produção de sedimentos e na deterioração da qualidade da água. Tal situação é decorrente, na maioria dos casos, da ocupação intensiva do solo urbano. Assim, essa abordagem demonstra, inicialmente, uma visão sobre o desenho urbano e suas interfaces; particularmente as relacionadas com a geografia, o ambiente natural e o construído. Na seqüência, pretendendo atingir o enfoque interdisciplinar, aponta vínculos entre o desenho urbano e a hidrologia através de uma análise ambiental de bairros dos municípios de Porto Alegre e Lindolfo Collor, de modo a identificar relações com a utilização de uma variável - a superfície impermeável, procurando descrever o comportamento ambiental de bacias hidrográficas urbanizadas bem como mostrar a necessidade da reserva de área para armazenar água no início do crescimento urbano. Finalizando, apresenta os principais parâmetros ou características de desenho que deverão garantir a sustentabilidade urbana e hidrológica. Apesar de prematuro, pode-se afirmar que existem indícios para que a dissertação venha suprir algumas deficiências existentes no planejamento urbano-ambientalatualmente adotado.

Caracterização geológico-geofísica do meio aqüífero fissural : uma contribuição aos modelos de fluxo e armazenamento de água subterrânea

Northeastern Brazil is mainly formed by crystalline terrains (around 60% in area). Moreover, this region presents a semi-arid climate so that it is periodically subject to drought seasons. Furthermore, ground water quality extracted fromwells usually presents poor quality because of their high salinity contents. Nevertheless, ground water is still a very important source of water for human and animal consumption in this region. Well sitting in hard rocks terrains in Northeastern Brazil offers a mean success index of aboul 60%, given that a successful siting is defined by a well producing at least 0.5 m³/h. This low index reveals lack of knowledga about the true conditions of storage and percolation of ground water in crystalline rocks. Two models for structures storing and producing ground water in crystalline rocks in Northeastem Brazil have been proposed in the literature. The first model,tradnionally used for well sitting since the sixties are controlled by faults or fractures zones. This model is commonly referred, in Brazilian hydrogeological literature, as the "creek-crack" model (riacho-fenda in Portuguese). Sites appearing to present dense drainage network are preferred for water well siting - particularly at points where the drainages cross-cul each other. Field follow up work is usually based only on geological criteria. The second model is the "eluvio-alluvial through" (calha eluvio-aluvionar in Portuguese); it is also described in the literature but it is not yet incorporated in well sitting practice. This model is based on the hypothesis that reclilinear drainages can also be controlled by the folietion of the rock. Eventually, depending upon the degree of weathering, a through-shaped structure filled with sediments (alluvium and regolith) can be developed which can store and water can be produced from. Using severalfield case studies, this Thesis presents a thorough analysis ofthe two above cited models and proposes a new model. The analysis is based on an integrated methodological approach using geophysics and structural geology. Both land (Resitiviy and Ground Penetrating Radar- GPR) and aerogeophysical (magnetics and frequency domain eletromagnetics) surveys were used. Slructural analysis emphasized neolectonic aspects; in general, itwas found that fractures in the E-W direction are relatively open, as compared to fracturas inthe N-S direction, probably because E-W fractures were opened by the neotectonic stress regime in Northeastern Brazil, which is controlled by E-W compression and N-S extension. The riacho-fenda model is valid where drainages are controlled by fractures. The degree of fracturing and associated weathering dictale the hydrogeological potential of the structure. Field work in structural analogues reveals that subvertical fractures show consistent directions both in outcrop and aerophotograph scales. Geophysical surveys reveal subvertical conductive anomalies associated to the fracture network controlling the drainage; one of the borders of the conductive anomaly usually coincide wih the drainage. An aspect of particular importance to the validation of fracture control are the possible presence of relalively deep conductive anomalies wihoul continuation or propagalion to the surface. The conductive nature of lhe anomaly is due to the presence of wealhered rock and sedirnenls (alluvium and/or regolilh) storing ground waler which occur associated to the fracture network. Magnetic surveys are not very sensisnive to these structures.lf soil or covering sedirnents are resislive (> 100 Ohm.m), GPR can ba used to image precisely lhe fracture network. A major limialion of riacho-fenda model, revealed by GPR images, is associated to the fact thal subhorizontal fractures do play a very important role in connecting the fracture network, besides connect shallow recharge zones to relalively deep subvertical frecture zones. Iffractures play just a secondary control on the drainage, however, r/acho-fenda model may have a very limiled validny; in these cases, large portions oflhe drainage do nol coincide wilh frectures and mosl oflhewells localed in lhe drainage surrounding would resull dry. Usually, a secondary conlrol on lhe drainage by Ihefraclure networkcan be revealed only wilh detailed geophysical survey. The calha elClv1o-aluvlonarmodel is valid where drainages are conlrolled by folialion. The degree 01 wealhering 01 lhe lolialion planes dictales lhe hydrogeological polenlial 01 lhe slruclure. Outcrop analysis reveals Ihal lolialion and drainage direclions are parallel and Ihal no Iraclures, orfraclures wilh diflerent directions 01 lhe drainage direclion occur. Geophysical surveys reveal conduclive anomalies in a slab lorm associaled 10 lhe Ihrough 01 lhe wealhered rock and sedimenls (alluvium and/or regolith). Magnelic surveys can ofler a very good conlrol on lolialion direclion. An importanl aspect 10 validale lolialion conlrol are lhe presence 01 conductive anomalies showing shallow and deep portions area which are linked. Illhere is an exlensive soil cover, r/acho-fenda and calha eIClv1o-aluv/onar conlrols can be easily misinlerpreled in lhe absence 01 geophysical conlrol. Certainly, Ihis lacl could explain at leasl a part of lhe failure index in well sitting. The model wealhering sack (bolsllo de Intempertsmo in Portuguese) is proposed to explain cases where a very inlensive wealhering occur over lhe crystalline rock so Ihal a secondary inlerslilial porosity is crealed. The waler is Ihen stored in lhe porous of lhe regolilh in a similar mannerlo sedimentary rocks. A possible example ofthis model was delecled by using land geophysical survey where a relalivelyvery deep isolaled conduclive anomaly, in a slab form, was delected. Iflhis structure does store ground waler, certainly Ihere must be a link 01 lhe deep slructure wilh lhe surface in orderlo provide walerfeeding. This model mighl explain anomalous waler yields as greal as 50 m³/h Ihalsomelimescan occur in crystalline rocks in Northeaslern Brazil

Implementação de um sistema de previsão e controlo para operação otimizada de um sistema de recolha e armazenamento de água pluvial

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Conseqüências de diferentes sistemas de preparo do solo sobre a contaminação do solo, sedimentos e água por metais pesados

Este trabalho teve por objetivos determinar a influência de diferentes métodos de preparo do solo sobre as perdas por erosão de metais pesados e avaliar a contaminação dos sedimentos e da água do córrego principal da microbacia de Caetés, município de Paty do Alferes (RJ). A avaliação foi realizada durante os meses de dezembro de 1996 a março de 1997, no ciclo de cultivo do pepino (Cucumis sativus L ). Foram utilizadas parcelas do tipo Wischmeier, de tamanho de 22,0 x 4,0 m. Os tratamentos utilizados foram os seguintes: (a) aração com trator morro abaixo e queimado (MAQ); (b) aração com trator morro abaixo não queimado com restos de vegetação natural entre as linhas (MANQ); (c) aração com tração animal em nível, faixas de capim-colonião a cada 7,0 m (AA), e (d) cultivo mínimo, com preparo de covas em nível (CM). Avaliaram-se também os teores desses metais nos sedimentos de fundo e na água do córrego principal que drena a microbacia de Caetés. As perdas mais elevadas de metais pesados por erosão foram verificadas no tratamento MAQ, típico da região. Os sedimentos e a água do córrego da microbacia de Caetés mostraram incrementos nos teores totais de Cd, Ni, Pb, Zn e Mn de acordo com a posição de coleta na área. A água coletada no córrego e no açude apresentou concentrações de Cd, Mn e Pb acima dos padrões máximos estabelecidos para água potável. Os resultados obtidos neste trabalho permitem concluir que o uso intensivo de agroquímicos e as elevadas perdas de solo por erosão podem acarretar sérios riscos de contaminação da água do córrego da microbacia que é utilizada pelos animais e para irrigação.

Importantes características de chuva para a conservação do solo e da água no município de São Manuel (SP)

Os modelos matemáticos preditivos da erosão do solo, como a Equação Universal de Perda de Solo (EUPS), são de muita valia no planejamento de uso agrícola da terra. Tal equação, desenvolvida para estimar as perdas médias anuais de solo esperadas em dado local, para determinado sistema de manejo, apresenta como variáveis os fatores erosividade da chuva (R), erodibilidade do solo (K), comprimento do declive (L), grau do declive (S), cobertura e manejo (C) e práticas conservacionistas de suporte (P). Com o objetivo de contribuir para o planejamento conservacionista de uso do solo local, foi estimado, de forma simplificada, o fator erosividade da chuva (R) da EUPS para o município de São Manuel (SP), para uma série pluviométrica contínua de 49 anos de dados de chuva diária. Além disso, foram também calculados o período de retorno, a freqüência de ocorrência dos índices de erosividade anuais e as quantidades máximas diárias das chuvas necessárias para o dimensionamento mais adequado de canais de terraços agrícolas em nível. O valor calculado do fator R foi de 7.487 MJ mm ha-1 h-1 ano-1, esperado ocorrer no local, pelo menos, uma vez a cada 2,33 anos, com uma probabilidade de 42,92 %. Observou-se uma concentração de 81,48 % do valor total deste fator no semestre de outubro a março, indicando que, potencialmente, as maiores perdas anuais de solo por erosão são esperadas neste período. Os valores anuais do índice EI30, esperados para os períodos de retorno de 2, 5, 10, 20, 50 e 100 anos, foram de 7.216, 8.675, 9.641, 10.568, 11.768 e 12.667 MJ mm ha-1 h-1 ano-1, respectivamente. Com relação às quantidades máximas de chuva diária, para os mesmos períodos de retorno, os valores foram de 73, 98, 115, 131, 151 e 167 mm, respectivamente.

Escarificação em plantio direto como técnica de conservação do solo e da água

O plantio direto (PD) é, comprovadamente, uma técnica de manejo do solo eficiente no controle à erosão, minimizando as perdas de solo. No entanto, o não-revolvimento do solo, aliado ao tráfego de máquinas, acarreta alterações na sua estrutura que, associada à reduzida rugosidade superficial, podem ser desfavoráveis à infiltração de água, modificando a sua dinâmica nesse sistema. O objetivo deste trabalho foi avaliar as alterações nas propriedades físico-hídricas do solo sob PD e plantio direto escarificado (PDE), após seis anos sob PD, e os efeitos de sulcadores de semeadoras-adubadoras no solo. Avaliaram-se a densidade do solo, a porosidade total, a macroporosidade e a infiltração da água no solo antes da semeadura da soja, a rugosidade superficial e o percentual da superfície do solo coberto com restos culturais antes e depois da semeadura e a condutividade hidráulica do solo saturado após 12 meses da escarificação. O PDE apresentou uma densidade do solo menor que o PD e uma maior infiltração de água, condutividade hidráulica do solo saturado e rugosidade superficial, demonstrando ser uma técnica eficaz para melhorar a conservação do solo e da água, apresentando efeito residual da escarificação transcorrido um ano da operação. A porosidade total e a macroporosidade não apresentaram diferença significativa entre os manejos. Nos dois manejos, a cobertura do solo apresentou-se similar antes da semeadura, isto é, após seis meses da escarificação. Durante a semeadura da soja, os mecanismos sulcadores de adubo apresentaram ação distinta, tendo o tipo guilhotina incorporado significativamente mais restos culturais do que o duplo disco.

Zoneamento ambiental aplicado à conservação do solo e da água

O zoneamento ambiental auxilia na gestão do solo e da água, pois fornece informações de uso e manejo do solo de forma adequada. Assim, propõe-se neste estudo: (i) a aplicação do zoneamento ambiental, baseado em valores de perda de solo, tolerância à perda de solo e à legislação ambiental; e (ii) etapa de monitoramento das características quali-quantitativas dos cursos d'água a partir do uso de curvas Total Maximum Daily Loads (TMDL). O estudo foi realizado na bacia hidrográfica do ribeirão Salobra, localizada na transição entre os biomas Cerrado e Pantanal. A partir do cruzamento dos planos de informação, obteve-se a divisão da área em cinco zonas de uso do solo, determinadas de acordo com a conservação e preservação da vegetação nativa, ocorrência de áreas úmidas e nascentes, uso adequado do solo e recuperação de áreas erodidas. Paralelamente, as curvas TMDL foram obtidas a partir da curva de permanência e de padrões de qualidade da água. Verificou-se que cerca de 6 % da área em estudo apresentou perda de solo superior ao limite tolerável e foi definida como área prioritária de recuperação no contexto do planejamento ambiental. O método aplicado permitiu a determinação de zonas específicas de uso do solo, identificação de irregularidades e de prioridades de conservação do solo. Além disso, as curvas TMDL constituem boa alternativa de monitoramento da água, pois produzem informações em condições críticas do corpo d'água.

Perdas de solo e de água e infiltração de água em latossolo vermelho sob sistemas de manejo

Os sistemas de manejo do solo alteram o microrrelevo e a cobertura por resíduos vegetais, influenciando a perda de solo e de água. Assim, os objetivos deste estudo foram avaliar as perdas de solo e de água e estimar a taxa de infiltração estável de água no solo (TIE) em diferentes sistemas de manejo, sob chuva simulada. As avaliações de campo foram conduzidas sobre resíduos vegetais, após a colheita da cultura da soja (Glycine max L. Merril). Estudaram-se três sistemas de manejo do solo: semeadura direta, preparo com grade aradora e com escarificador associados a três níveis de cobertura do solo com resíduo vegetal: 0,0; 2,0; e 4,0 Mg ha-1. Para caracterizar a área experimental foram feitas análises de densidade do solo, macroporosidade, estabilidade de agregados, umidade inicial do solo, percentual de cobertura e rugosidade superficial do solo. Por meio do uso do simulador de chuvas portátil, as parcelas receberam aplicação de precipitações de 60 mm h-1. Os tratamentos foram dispostos segundo o delineamento inteiramente casualizado, arranjados em esquema fatorial 3 x 3, com três repetições. As perdas de solo variaram de 1,40 a 116,30 x 10-3 Mg ha-1 h-1, enquanto as de água, de 1,60 a 106,94 m³ ha-1 h-1. Os valores da TIE apresentaram variação entre 23 e 52 mm h-1. Os tratamentos sob semeadura direta sem cobertura do solo e sob preparo com grade aradora apresentaram maiores perdas de solo e de água e valores mais baixos de TIE.

Perdas de solo e de água em sistemas de captação in situ no Semi-Árido brasileiro

Os sistemas de cultivo utilizados no semi-árido brasileiro apresentam riscos de perda devido à irregularidade das chuvas, devendo-se associá-los a práticas que propiciem maior infiltração e, conseqüentemente, menor erosão, o que pode ser obtido por meio de técnicas de captação de água de chuva in situ. Neste trabalho, teve-se o objetivo de avaliar as perdas de água e de solo em área cultivada com milho (Zea mays L.), submetida a diferentes sistemas de preparo do solo, correspondendo aos tratamentos Guimarães Duque (T1); aração profunda (T2); aração parcial (T3) e sulcos barrados (T4), comparados com o sistema tradicional (T5), que corresponde ao plantio sem preparo do solo. Após cada evento de chuva, a água e o solo escoados foram coletados e medidos. A umidade do solo em diferentes profundidades foi monitorada durante o ciclo de produção da cultura e avaliada a produtividade dos grãos por meio da análise de variância. A partir dos resultados, pode-se observar que o método Guimarães Duque (T1) proporcionou maiores perdas de água (6.696 L) e de solo (15.225 kg ha-1), enquanto as menores perdas foram obtidas com os sulcos barrados (T4), correspondendo a 1.066 L e 1.022 kg ha-1, respectivamente. Nesse tratamento (T4), também foi obtida a maior produtividade de grãos (606 kg ha-1), apresentando-se como o sistema mais indicado para as condições analisadas.

Persistência do herbicida clomazone no solo e na água quando aplicado na cultura do arroz irrigado, sistema pré-germinado

A persistência do herbicida clomazone aplicado diretamente na lâmina d'água de arroz irrigado foi avaliada em três experimentos conduzidos em um solo do tipo argilo-siltoso, na Estação Experimental da EPAGRI em Itajaí-SC, a partir de duas formulações do herbicida clomazone, 500 CE (concentrado emulsionável) e 360 CS (concentrado solúvel), na mesma dose do ingrediente ativo. Os experimentos com arroz irrigado em sistema pré-germinado foram conduzidos, durante três anos consecutivos, nas safras de 1996/97 a 98/99; o herbicida foi quantificado em solo e água, antes e após a aplicação, sendo após a aplicação retiradas diversas amostras de solo e água para análise até a colheita da cultura do arroz. As amostras foram analisadas através de cromatografia gasosa. No ano de 1996/97 foi avaliado o herbicida clomazone na formulação 500 CE, o qual foi detectado no solo até oito dias após a aplicação (DAA) e, na água, até 32 DAA. Na safra 1996/97 os teores de herbicida na água aos 16 dias foram em torno de 3% da quantidade aplicada. O clomazone, na formulação CS, foi detectado na água e no solo até 24 DAA, sendo o período residual desta formulação superior ao da formulação CE. Esses resultados sugerem que até três a quatro semanas após a aplicação do herbicida, nas formulações CE e CS, a água deve ser mantida dentro dos quadros, a fim de minimizar os riscos de arrastamento do produto para fora da lavoura e a conseqüente contaminação das águas superficiais.

Lixiviação de herbicidas no solo aplicados com água de irrigação em plantio direto

O objetivo deste trabalho foi avaliar a lixiviação no solo dos herbicidas metolachlor e fomesafen aplicados com água de irrigação de pivô central, nos plantios direto (palha de milho e de plantas daninhas) e convencional, na cultura do feijão (Phaseolus vulgaris) em um Argissolo Vermelho-Amarelo câmbico. Foi conduzido um experimento, com três repetições, no qual o metolachlor (2,4 kg ha-1) foi aplicado, em pré-emergência, com lâminas de água de 5, 10 e 15 mm, e o fomesafen (0,225 kg ha-1), em pós-emergência, com 3, 6 e 9 mm. Os herbicidas também foram aplicados com pulverizador costal. Para a avaliação da lixiviação, foram conduzidos bioensaios em casa de vegetação, coletando-se amostras de solo, quinzenalmente, nas camadas de 0-5, 5-10 e 10-15 cm de profundidade, num total de três repetições. A primeira amostra, de um total de quatro, foi retirada 15 dias após a aplicação. Como planta-teste foi utilizado sorgo (Sorghum bicolor), híbrido BR 304. Quinze dias após a semeadura, as plantas foram coletadas inteiras (parte aérea e raízes) para a determinação da massa seca. No plantio direto, o metolachlor, independentemente do método de aplicação, não sofreu lixiviação nem apresentou atividade no solo aos 15 dias após a aplicação. No plantio convencional, a herbigação do metolachlor só afetou o crescimento do sorgo cultivado na camada de solo mais superficial (0-5 cm de profundidade) aos 15 dias após a aplicação. O fomesafen, independentemente do método de aplicação e do sistema de plantio, foi lixiviado até 10 cm de profundidade e detectado até na última data de amostragem (60 dias após a aplicação). A aplicação do metolachlor e do fomesafen com água de irrigação apresentou-se segura em relação à movimentação no solo.