Demetrius David da Silva

Hydrological simulation using SWAT model in headwater basin in Southeast Brazil

Hydrological models are important tools that have been used in water resource planning and management. Thus, the aim of this work was to calibrate and validate in a daily time scale, the SWAT model (Soil and Water Assessment Tool) to the watershed of the Galo creek , located in Espirito Santo State. To conduct the study we used georeferenced maps of relief, soil type and use, in addition to historical daily time series of basin climate and flow. In modeling were used time series corresponding to the periods Jan 1, 1995 to Dec 31, 2000 and Jan 1, 2001 to Dec 20, 2003 for calibration and validation, respectively. Model performance evaluation was done using the Nash-Sutcliffe coefficient (ENS) and the percentage of bias (PBIAS). SWAT evaluation was also done in the simulation of the following hydrological variables: maximum and minimum annual daily flowsand minimum reference flows, Q90 and Q95, based on mean absolute error. ENS and PBIAS were, respectively, 0.65 and 7.2% and 0.70 and 14.1%, for calibration and validation, indicating a satisfactory performance for the model. SWAT adequately simulated minimum annual daily flow and the reference flows, Q90 and Q95; it was not suitable in the simulation of maximum annual daily flows.

NetErosividade MG: erosividade da chuva em Minas Gerais

Rainfall erosivity represents the potential of rainfall causing soil erosion. This study aimed to develop a software to estimate rainfall erosivity in the state of Minas Gerais based on Artificial Neural Networks (ANNs). The annual value of the rainfall erosivity is given by the sum of the monthly values of the erosivity indexes EI30 or KE > 25. Two methodologies were used to estimate the kinetic energy for each index. Thus, four erosivity values were evaluated for each month, resulting in the development of 48 ANNs. These ANNs were implemented using the software Borland Delphi 7.0. The new software was called NetErosividade MG. The program calculates the monthly and annual values of rainfall erosivity for any location in the state of Minas Gerais in an easy and fast way.

Modeling of water infiltration in soil under stratified conditions using the Green-Ampt equation

Soil water infiltration is one of the most important processes of the hydrological cycle. The Green and Ampt equation (GA) is quite used to simulate the infiltration process, however, several authors showed the necessity of some adaptations in the GA parameters: saturation moisture (qs), hydraulic conductivity (K0) and mean suction in the wetting front (y). An evaluation was made of the GA model and of the several correction propositions of K0 and y, applied in a stratified Red-Yellow Latosol. A soil box filled with soil material belonging to three horizons of the studied soil was used. The accumulated infiltration (I), infiltration rate (Ti), as well as the physical characteristics of the profile needed for the application of the model were determined. Simulations based on the combination among six methodologies for the determination of y was made and three for the determination of hydraulic conductivity in the transmission zone (Kw). The following combinations simulated well the infiltration process: Kw equal to 0,5 K0 associated to y relative to the initial moisture content (y(qi)); Kw equals to the stable infiltration rate (Tie) associated to y equal to the mean among y (qi) and y relative to the saturation field moisture (y (qw)); Kw equal to K0 associated to y calculated with base in the texture and porosity of the soil and Kw equal to Tie associated to y calculated on the basis of texture and porosity of the soil.

Programa computacional para geração de séries sintéticas de precipitação

A computational model was developed to generate synthetic series of rainfall using the method developed by OLIVEIRA (2003). The software was developed in Borland Delphi 6.0 environment. The input data come from the daily precipitation data in the standardized format of the National Water Agency (ANA). The software is capable to generate synthetic series of daily rainfall containing the amount and the duration of the rainfall, and the standardized event time of the maximum instantaneous intensity. The generated synthetic series are stored in text-formatted files that may be accessed by others softwares and/or electronic datasheets. There were also presented graphs and tables format, to easily evaluate the performance of the method developed.

Modelo para a determinação do espaçamento entre desaguadouros em estradas não pavimentadas

As estradas nao pavimentadas sao de fundamental importância para o desenvolvimento social e economico do Brasil, sendo a erosao provocada pela agua no leito e nas margens destas estradas um dos principais fatores para sua degradacao. Neste artigo, apresenta-se um novo modelo para a determinacao do espacamento entre desaguadouros em estradas nao pavimentadas e, consequentemente, para a reducao dos problemas associados a erosao hidrica. Utilizando o modelo de ondas cinematicas, determina-se o hidrograma de escoamento superficial no canal de drenagem da estrada e, a partir deste, e calculada a tensao provocada pelo escoamento. Sempre que a tensao cisalhante causada pelo escoamento supera a tensao critica para cisalhamento do solo ocorre o seu desprendimento. A diferenca entre essas tensoes cisalhantes e multiplicada pela erodibilidade do solo e pela area em que ocorre a aplicacao da tensao cisalhante para estimar a perda de solo provocada pelo escoamento. O espacamento maximo entre desaguadouros e obtido, comparando-se a perda de solo provocada pelo escoamento com a perda de solo toleravel. O comprimento maximo do canal e aquele para o qual a perda toleravel e atingida. O modelo permite determinar o espacamento entre desaguadouros considerando as caracteristicas das areas que contribuem para o escoamento e a resistencia do solo. As simulacoes realizadas mostraram que o modelo e sensivel as alteracoes na erodibilidade e na tensao critica de cisalhamento do solo, bem como a declividade do canal, permitindo ainda que, por meio da alteracao no aprofundamento toleravel para o canal, os espacamentos possam ser ampliados ou reduzidos.

Precipitação média anual e vazão específica média de longa duração, na Bacia do São Francisco

O Rio Sao Francisco abrange uma area de drenagem da ordem de 640.000 km2 e e responsavel pela sustentabilidade de 503 municipios situados na bacia, onde vivem cerca de 14 milhoes de pessoas. Neste trabalho analisou-se a variacao da precipitacao media anual e da vazao especifica media de longa duracao na Bacia do Sao Francisco. Foram analisados os dados hidrologicos de 178 estacoes pluviometricas e 77 estacoes fluviometricas, sendo a vazao especifica media de longa duracao obtida dividindo-se a vazao media anual pela area de drenagem da estacao fluviometrica considerada e a precipitacao media em cada area de drenagem, calculada pelo metodo do Poligono de Thiessen. Os resultados obtidos permitiram as seguintes conclusoes: as precipitacoes diminuem da nascente para a foz do Sao Francisco, e as vazoes especificas medias de longa duracao diminuem ao longo do Rio Sao Francisco, sendo a maxima vazao especifica igual a 22,61xa0Lxa0s-1xa0km-2, em Iguatama, primeira estacao situada neste, e a minima, igual a 4,22xa0Lxa0s-1xa0km-2, em Traipu, ultima estacao desse rio.

ComparaÇÃo Entre Dois Métodos Para a DeterminaÇÃo do Volume de Escoamento Superficial

The estimative of the maximum surface runoff volume is fundamental to design several types of hydraulic structures as, for example, level terracing systems. The incorrect estimative of the surface runoff volume causes a wrong design of these systems and when overestimated present high installation cost. Considering these aspects, the present study aimed to compare the values of the surface flow maximum volume obtained by the empiric method of the curve number and developed by the USA Soil Conservation Service, with those obtained by application of the methodology developed by Pruski and collaborators, based on hydrology-consecrated principles. The performance of the two methods was analyzed by considering a 10-year return period and the rain pluviometric conditions corresponding to Belo Horizonte and Uberlândia cities. Great differences were evidenced among the values of the surface flow volume obtained by both methods, which were shown more accentuated for soil water intake rates, and the method proposed by Pruski and his collaborators presented behavior according to reality.

Regionalização de vazões com base em modelo digital de elevação para a bacia do Rio Paraíba do Sul

The stream-flow regionalization is made in locations where the hydrologic information is not available, however the determination of the physical characteristics to each place of interest considerably limits the application of the results of a conventional study of the stream-flow regionalization. One of the solutions for this problem is the automation of the process using a hidrologically consistent digital elevation model (HCDEM). The main objective of this paper was the regionalization of the mean, maximum and minimum stream-flow in South Paraiba River using a HCDEM. The duration curve also was regionalized. The digital elevation model was shown hidrologically consistent making possible the automation of the process to estimate the physical characteristics. Four hidrologically homogeneous areas were identified for this studied area and the regression equations were obtained. The drainage area and the length of the main river were the most important variables to represent the regionalysed functions.

Influência de práticas conservacionistas na umidade do solo e no cultivo do milho (Zea mays L.) em semiárido nordestino

O semiarido brasileiro possui capacidade produtiva limitada em razao das suas caracteristicas intrinsecas em relacao a vegetacao, ao clima e ao solo. A cobertura do solo, uma pratica recomendada para essa regiao, favorece a infiltracao, proporcionando melhor aproveitamento da agua da chuva e contribuindo para o desenvolvimento das culturas, ao reduzir a perda de agua por escoamento superficial. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos de diferentes tipos de cobertura na manutencao da umidade do solo, sob condicao de chuva natural, bem como nas caracteristicas agronomicas da cultura do milho (Zea mays L.), em regime de sequeiro. Para isso, desenvolveu-se experimento em campo, na encosta representativa da Bacia do Alto Ipanema, no semiarido pernambucano. Para monitorar a umidade do solo e o desempenho do cultivo, cinco parcelas com 4,5 m de largura e 11 m de comprimento foram instaladas, adotando-se os seguintes tratamentos: solo descoberto, cultivo do milho com cordao vegetativo de palma forrageira, solo com cobertura natural, cultivo do milho em nivel e com barramento em pedras associado com cobertura morta e cultivo do milho morro abaixo. Em cada parcela, foram instalados oito tubos de acesso de PVC, para fins de monitoramento da umidade do solo nas profundidades de 0,20 e 0,40 m, utilizando sonda de neutrons. A cultura do milho (AG 1051) foi cultivada no periodo de abril a julho de 2011, com adubacao realizada no dia do plantio e 30 dias apos; a colheita foi realizada aos 96 dias apos o plantio. A umidade do solo foi monitorada quinzenalmente, durante os meses de janeiro a julho de 2011. Dentre as caracteristicas agronomicas do milho, foram avaliadas: altura do colmo, altura da insercao da primeira espiga, diâmetro basal do colmo, diâmetro da espiga com e sem palha, numero de fileiras de graos, numero de graos, comprimento da espiga com e sem palha, peso da espiga com e sem palha e peso da materia fresca e da materia seca do milho ralado. Os tratamentos conservacionistas (cultivo do milho em nivel com barramento em pedras associado com cobertura morta e o cultivo do milho com cordao vegetativo de palma forrageira) promoveram maiores valores de umidade do solo e de materia seca de graos de milho, em relacao ao cultivo morro abaixo, evidenciando-se a importância da disponibilidade de agua no solo para suprir a necessidade hidrica da cultura do milho, em regime de sequeiro. O cultivo do milho em nivel com barramento em pedras associado com cobertura morta ou com cordao vegetativo de palma forrageira atua eficientemente na reducao das perdas de agua, quando comparado ao solo descoberto, contribuindo para melhor aproveitamento da agua da chuva e maior produtividade de graos.

Desprendimento e arraste do solo pelo escoamento superficial

O presente trabalho teve como objetivo analisar o efeito de diferentes vazoes de escoamento superficial e declividades nas perdas de solo resultantes. Na realizacao do experimento utilizou-se um canal, no qual foi colocada uma camada de solo (Latossolo Vermelho-Amarelo) com espessura de 12xa0cm. Para a analise da capacidade de desprendimento e arraste de particulas de solo pelo escoamento superficial a aplicacao de agua foi feita de maneira uniforme ao longo de toda a largura do canal. Foram utilizadas as declividades de 2, 4, 6, 8 e 10%, e seis vazoes distintas para cada uma destas declividades. Em cada teste foi determinada a perda de solo pelo metodo direto e, com base nos dados de taxas de perdas de solo obtidos a partir das diferentes declividades e vazoes de escoamento superficial utilizadas nos testes foram ajustadas equacoes de regressao. Os resultados obtidos permitiram as seguintes conclusoes: a)xa0a declividade apresentou um efeito mais expressivo nas taxas de perdas de solo do que a vazao; b)xa0observou-se tendencia de declinio das taxas de perdas de solo com o tempo; e c)xa0a equacao linear foi a que melhor se ajustou aos dados de perdas de solo ao longo do tempo para a declividade de 2%, enquanto, o ajuste da equacao do tipo potencial se mostrou mais adequado para as declividades de 8 e 10%. Nas declividades de 4 e 6%, entretanto, nao se observaram diferencas expressivas entre os ajustes das equacoes linear e potencial.