Antônio Marciano da Silva

Continuidade espacial de chuvas intensas no estado de Minas Gerais

O mapeamento de variaveis climaticas, como chuvas intensas, e de fundamental importância para o manejo ambiental. Para isto, ferramentas estatisticas para interpolacao espacial devem ser devidamente analisadas e caracterizadas. Assim, objetivou-se com este trabalho analisar modelos e metodos de modelagem do semivariograma que melhor se ajustem a chuvas intensas com duracao de 20, 60, 360 e 1440 minutos e tempos de retorno de 5, 50 e 100 anos, fornecendo subsidios primordiais para espacializacao da mesma pelo interpolador geoestatistico, para o Estado de Minas Gerais. Foram testados os modelos esferico, exponencial e gaussiano pelos metodos de ajuste da Maxima Verossimilhanca (MV) e Minimos Quadrados Ponderados (MQP). Utilizou-se como criterio de escolha do melhor modelo, o menor erro medio gerado pela validacao cruzada, e em caso de similaridade, tambem foram considerados o maior grau de dependencia espacial e o menor efeito pepita, alem da analise visual do ajuste do modelo ao semivariograma experimental. O modelo exponencial se sobressaiu em nove das doze situacoes analisadas, o gaussiano em duas e o esferico em uma situacao. Quanto aos metodos de ajuste, o MQP sobressaiu em todos os casos estudados, o que permite sugerir o modelo exponencial ajustado pelo metodo dos minimos quadrados ponderados como sendo o mais adequado para o mapeamento da chuva intensa para as condicoes do Estado de Minas Gerais.

Hydrologic modeling in the Aiuruoca river basin, Minas Gerais State.

A simulacao do comportamento hidrologico de bacias hidrograficas consiste em uma das principais ferramentas na gestao dos recursos hidricos, devido a possibilidade de predicao do regime fluvial. A bacia em estudo esta localizada na regiao Alto Rio Grande, Sul de Minas Gerais, com area de drenagem de 2.094 km², constituindo uma das bacias fundamentais de drenagem para o reservatorio da Usina Hidreletrica de Camargos (UHE - Camargos/CEMIG). Neste contexto se objetivou desenvolver e aplicar um modelo hidrologico semi-conceitual, na forma semi-distribuida, para simular o comportamento hidrologico da bacia do Rio Aiuruoca, com apoio dos SIGs e sensoriamento remoto, disponibilizando uma ferramenta util para o gerenciamento e planejamento dos recursos hidricos na regiao. Os resultados do coeficiente estatistico de Nash-Sutcliffe (CNS) foram de 0,87 e 0,92 para as etapas de calibracao e verificacao, respectivamente, o que, de acordo com a classificacao proposta para modelos hidrologicos de simulacao, permite qualifica-lo para simulacao do comportamento hidrologico na bacia hidrografica do Rio Aiuruoca.

Variabilidade espacial de atributos físicos do solo associados ao uso e ocupação da paisagem

This work aimed to diagnose current agricultural soil use as well as its implications for the spatial variability of soil bulk density (Ds), organic matter (OM), particle-size distribution and water dispersible clay (WDC), in Ribeirao Marcela watershed, belonging to Alto Rio Grande region, using geostatistics tools, in order to observe occurrence patterns of these attributes in the landscape. Disturbed and undisturbed soil samples were collected in 0-0.15 m layer, in a grid of 240 x 240 m (macro-scale) and 60 x 60 m (micro-scale), resulting in 165 samples. Current soil use is not in accordance to soil class agricultural suitability. Soil bulk density presented values between 1.05 and 1.15 g cm-3, this range being above characteristic values for Oxisol (close to 0.95 g cm-3), with the highest values found in lands under pasture. Organic matter values ranges from 1.5 to 4.5 dag kg-1, detecting higher concentrations in lands under eucalyptus, cerrado and wetlands. Particle-size distribution presented behavior following the drainage pathways and WDC presented low values in the entire watershed. Kriging maps were shown to be important tools for the understanding of spatial variability of physical soil attributes in the watershed, indicating critical management areas.

Precipitação provável para a região de Madre de Deus, Alto Rio Grande: modelos de probabilidades e valores característicos

Nos dias atuais a irrigacao e uma das principais tecnicas a servico da agricultura. Entretanto, a consideracao da irrigacao como unica fonte de suprir a demanda de agua para as plantas pode acarretar em sistemas superdimensionados, o que contribui para elevar seu custo de implantacao. Uma das alternativas utilizadas na solucao desse problema consiste em considerar a precipitacao a um determinado nivel de probabilidade, ou seja, a precipitacao provavel, o que possibilitaria fazer a irrigacao complementar. Assim, objetivou-se com o presente trabalho, caracterizar a precipitacao provavel na regiao do municipio de Madre de Deus, MG, comparando quatro diferentes modelos de distribuicao de frequencia (Gama, Normal, Log-normal 2 e 3 parâmetros). As lâminas diarias foram totalizadas em periodos de 10, 15 e 30 dias, sendo avaliadas com 13 diferentes niveis de probabilidades, para series historicas de 57 anos de observacao, compreendido entre 1942 e 1999. Foi aplicado o teste de Kolmogorov-Smirnov a fim de avaliar a adequabilidade das mesmas e verificar qual modelo e mais adequado para cada uma das series historicas. Observou-se que os modelos de probabilidade adequaram-se melhor ao periodo chuvoso, sendo a distribuicao Log-normal 3 parâmetros a mais adequada para as series historicas de periodo mensal e a distribuicao Gama para os periodos quinzenal e decendial.

Modelos matemáticos para predição da chuva de projeto para regiões do Estado de Minas Gerais

O uso de modelos matematicos para predicao da chuva e uma forma pratica e precisa para determinacao do valor a ser aplicado em projetos, sendo util para localidades desprovidas de informacoes pluviometricas. Objetivou-se ajustar o metodo de Bell, que possui caracteristicas de regionalizacao para a chuva de projeto, com base em equacoes de chuvas intensas e modelos de probabilidade de Gumbel de estacoes meteorologicas do Estado de Minas Gerais ajustando, tambem, um modelo para cada regiao do estado. Avaliaram-se os modelos considerando-se o coeficiente de determinacao e os erros medios em relacao aos dados originais. Para validacao, trabalhou-se com tres estacoes meteorologicas da regiao Norte nao usadas para ajuste do respectivo modelo. Foram analisadas tres metodologias para estimativa da chuva intensa padrao (h(60,2)), que pondera o metodo usado, ressaltando-se a media aritmetica, a media ponderada pelo inverso do quadrado da distância e a predicao geoestatistica (krigagem). Observou-se que os modelos possuem bons indicadores estatisticos e a validacao produziu erros baixos, mostrando que os modelos podem ser aplicados, especialmente se a krigagem for usada para estimativa do parâmetro h(60,2).

Continuidade espacial de atributos físico-hídricos do solo em sub-bacia hidrográfica de cabeceira

O conhecimento da estrutura de continuidade espacial dos atributos fisico-hidricos de solos e uma importante ferramenta para o manejo solo em sub-bacias hidrograficas. No entanto, o mapeamento produzido nao pode apresentar-se enviesado, com tendencias, como acontece com aqueles puramente geometricos. Desta forma, neste trabalho, objetivou-se avaliar modelos de semivariogramas, bem como, metodos de ajuste, para volume total de poros (VTP), condutividade hidraulica do solo saturado (ko), porosidade drenavel (m), umidade volumetrica na capacidade de campo (qcc), umidade volumetrica no ponto de murcha permanente (qpmp) e capacidade total de armazenamento de agua (CTA), em uma sub-bacia hidrografica na cabeceira do Rio Grande, na Serra da Mantiqueira. Para isto, foram feitas amostragens em 198 pontos na camada de 0-0,15m em grids de 300m x 300m, 60m x 60m e 20m x 20m. Foram ajustados os modelos de semivariogramas esferico, exponencial e gaussiano ao semivariograma experimental, pelos metodos dos minimos quadrados ponderados (MQP) e maxima verossimilhanca (MV). A analise variografica mostrou que todos os atributos estudados apresentaram-se estruturados espacialmente. A maioria dos atributos apresentou melhor ajuste pela metodologia dos MQP, excecao feita aos atributos porosidade drenavel e qpmp. Nao houve predominância de nenhum modelo especifico de semivariogramas para os atributos avaliados.

Qualidade da água do Ribeirão Lavrinha na região Alto Rio Grande - MG, Brasil

Conduziu-se este trabalho, com principal objetivo de estudar o comportamento da qualidade da agua, ao longo do tempo, em uma bacia hidrografica de cabeceira do Rio Grande, MG. A bacia hidrografica apresenta uma area de 687 ha e esta situada na Serra da Mantiqueira. Foram amostrados seis pontos no Ribeirao Lavrinha no periodo de maio de 2006 a janeiro de 2007, totalizando sete amostragens. O mapa de uso atual do solo foi gerado a partir de levantamento em campo com auxilio de GPS. Os parâmetros analisados foram: potencial hidrogenionico (pH), oxigenio dissolvido (OD), condutividade eletrica, salinidade, temperatura, demanda bioquimica de oxigenio (DBO), demanda quimica de oxigenio (DQO), nitrato (NO3-), nitrogenio amoniacal (NH3), fosforo (PO4), turbidez, solidos totais, solidos totais dissolvidos (TDS), coliformes termotolerantes (Escherichia coli), coliformes totais. Para os dados calculou-se o Indice de Qualidade da Agua (IQA), proposto pelo Instituto Mineiro de Gestao das Aguas (IGAM) e fez-se o enquadramento em classes conforme Resolucao 357/05 CONAMA. As condicoes ambientais refletiram-se tanto nos valores do IQA quanto no processo de enquadramento. Constatou-se ainda que o principal fator causador do quadro critico e o NMP de coliformes, o qual se associa com a pecuaria. Em menor escala o OD e a DBO sao tambem fatores limitantes.

Coeficiente de cultura (Kc) do cafeeiro (Coffea arabica L.) no período de outono-inverno na região de Lavras - MG

Water balance is very important for evaluating inflow and outflow water in a soil block explored by a crop. This situation allows to estimate parameters associated to crop water schedule such as evapotranspiration and crop coefficient (kc), which are present as physical and biological indicators, especially when associated to the phenologic cycle. Therefore, the objective of this paper was to monitor water and climatic regime from April to Setember/2004 of an adult coffee crop of the cultivar Catuai pruned four years before, and to estimate crop evapotranspiration (ETc) and Kc, applying the water balance method. The results allowed concluding that the coffee crop presented ETc values between 1.23 and 4.39 mm day-1 and Kc from 0.59 to 1.16. Kc showed a relationship with coffee crop phenology; however, it indicated a decrease of the dormancy period and an anticipation of the coffee fruits formation and vegetative development.

Evapotranspiration and estimation of aerodynamic and stomatal conductance in a fragment of Atlantic Forest in mantiqueira range region, MG

Understanding hydrologic behavior in forested areas, not least the Brazilian Atlantic Forest, is of fundamental importance for environmental modeling. This work aimed to estimate evapotranspiration values in Atlantic Forest remnants of Mantiqueira Range region using water balance calculations, and to estimate parameters (stomatal and aerodynamic conductances) for this vegetation cover using the Penman-Monteith model. In terms of water balance, evapotranspiration accounted for 89% of total precipitation, deep percolation accounted for 13.6% and storage variation was slightly negative over the analysis period. Canopy aerodynamic conductance (ga) presented a minimum value of 0.0921 m s-1, a maximum value of 0.1000 m s-1 and an average value of 0.0993 m s-1. Stomatal conductance (gs) varied from 0.001 to 0.0046 m s-1, with an average value of 0.0022 m s-1, being influenced by environmental conditions, especially by soil water availability. It was observed that the application of the Penman-Monteith model with average parameter fit (ga and gs) provided good accuracy, especially over the dry season, therefore it can be applied to studies of forest hydrology in fragments of Atlantic Forest in the Mantiqueira Range region, Minas Gerais state.

Estimativa do escoamento superficial em uma bacia hidrográfica com base em modelagem dinâmica e distribuída

Knowledge on the surface runoff in watersheds is very important for a good conservation of natural resources. However, surface runoff is a complex and dynamic process, especially in the context of spatial variability. An application of the Geographical Information System (GIS) tools in small grid cells is therefore adequate. This way, it is possible to consider the spatial behavior of variables associated to the origin of surface runoff. This study aimed to program the Hydrological Models SCS-CN (SCS-Curve Number) and CN - MMS (CN - Modified) based on the PC Raster Programming Language and a reduced dataset, in distributed and dynamic approaches, to estimate the direct surface runoff in a watershed of Oxissols, in the county of Nazareno, region of Campos das Vertentes, Minas Gerais State. SCS-CN model was applied structuring a CN-map linked to the soil infiltration capacity in the PCRaster GIS format. For the CN - MMS model, we used other maps: saturated volumetric soil moisture content, initial volumetric soil moisture content and soil depth. For the simulation and evaluation of both models, 18 rainfall events that produced surface runoff in the hydrologic year 2004-2005 were used, and their respective surface runoff depths observed. The model performance was evaluated by sensitivity analyses, based on the mean error and Root Square Error. Based on these accuracy statistics, the calibration of the CN - MMS model was better than in the original SCS-CN model, since the initial soil moisture was taken into account. Nevertheless, the adjustment of the models in the SIG PCRaster allowed the development of an effective and useful computer tool to simulate surface runoff, due to the possibility of establishing computer routines considering the problems elated to the spatial variability of data entries of the model.