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Conversion of soil water infiltration rates between vegetated and non-vegetated land covers by using the Kostiakov-Lewis model
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Vieira, Nelson Otávio da Motta

; Zanoni, Diego Adania

; Carvalho, Glauber Altrão

; Anache, Jamil Alexandre Ayach

; Oliveira, Paulo Tarso Sanches de

; Sobrinho, Teodorico Alves

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2022, Volume 27 elocation e14

Resumo: Pt En | Texto: Pt En | PDF: Pt | PDF: En

RESUMO O conhecimento da taxa de infiltração de água no solo é fundamental para estudos hidrológicos, planejamento e projeto de sistemas de irrigação e drenagem, entre outras aplicações. Diversos trabalhos têm sido realizados em parcelas com e sem cobertura vegetal, objetivando identificar a influência da cobertura no processo de infiltração de água no solo. Porém, poucos trabalhos tem abordado a relação entre as taxas de infiltração com e sem cobertura vegetal. Avaliamos, neste trabalho, a capacidade de iteração entre as taxas de infiltração com e sem cobertura vegetal, buscando identificar potenciais correlações. O objetivo principal deste trabalho foi de propor um modelo empírico inovador, de fácil utilização, que permita a conversão de taxas de infiltração em sistemas com cobertura vegetal em taxas de infiltração sem cobertura e vice versa. A base de dados foi composta por 142 testes, sendo 71 testes com cobertura e 71 testes sem cobertura vegetal, compreendendo 6 diferentes tipos de solo e 18 tipos de coberturas e manejo. O modelo proposto tomou como base o modelo Kostiakov-Lewis, apresentando desempenho semelhante a outros modelos de infiltração, sendo eficaz em qualquer sistema de plantio e cobertura vegetal.

ABSTRACT Soil water infiltration rates are essential for hydrological studies, planning and design of irrigation and drainage systems, among other applications. Various studies have been carried out in plots with and without vegetation cover, aiming to identify the influence of the cover on the water infiltration process in soil. However, a few works have addressed the relationship between infiltration rates of a plot with and without vegetation cover. Here we investigated the ability to iterate between infiltration rates with and without vegetation cover, seeking to identify potential correlations. We propose an innovative and easy-to-use empirical model that allows the conversion of infiltration rates in systems with vegetation cover into infiltration rates without coverage and vice versa. Altogether, we used a dataset comprising 142 rainfall simulation experiments under plots with and without cover, including 6 different types of soil and 18 types of land cover and management. The proposed model was based on the Kostiakov-Lewis model, presenting performance similar to other infiltration models, which is effective in a variety of planting and vegetation cover systems.

https://doi.org/10.1590/2318-0331.272220220024

Curve number for runoff estimating in interlocking concrete pavement
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Lucas, Murilo Cesar

; Jodas, Gustavo Bonfim

; Bertotto, Luis Eduardo

; Oliveira, Paulo Tarso Sanches de

; Bail, Alessandro

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2022, Volume 27 elocation e38

Resumo: Pt En | Texto: Pt En | PDF: Pt | PDF: En

RESUMO A estimativa de valores Curva Número (CN) a partir de dados chuva-vazão é um tópico atrativo em hidrologia. No entanto, há carência de valores de CN para o material Pavimento de Concreto Intertravado (PCI), particularmente quando assentado sobre o solo exposto (não sobre uma estrutura de pavimentos permeáveis). Aqui, nós calculamos valores de CN para o PCI assentado sobre solo argiloso e usando dados medidos de chuva e capacidade de infiltração. Nós estimamos o escoamento superficial ( Q) usando dados de altura de chuva com duração de 24 horas ( P 24) junto com um modelo de infiltração, sob a hipótese do processo hortoniano de geração de Q. Para estimar o valor de CN para cada evento de chuva, nós adotamos a abordagem incremental do tipo chuva-vazão. Nós obtivemos valores de CN variando de 52 ( R M S E = 9,09 mm and R 2 = 0,03) a 63 ( R M S E = 1,45 mm and R 2 = 0,97). Resumidamente, os melhores valores de CN foram iguais a 52,2 e 60,1, considerando os dados P 24- Qordenados naturalmente e ranqueados, respectivamente. Nossos resultados indicam que é melhor usar um valor de taxa de abstração inicial ( λ) igual a 0,20 para o material PCI. As descobertas fornecem um melhor entendimento sobre o processo chuva-vazão no material PCI e ajudam a aprimorar projetos de sistemas de drenagem pluvial.

ABSTRACT Curve Number (CN) values estimating from rainfall-runoff data is an attractive topic in hydrology. However, CN values are lacking for Interlocking Concrete Pavement (ICP) material, mainly when seated over bare soil (not over a permeable pavement structure). Here, we compute CN values for the ICP seated over clayey soil using measured rainfall and infiltration capacity data. We estimated runoff ( Q) using 32 events of 24-hour rainfall depth ( P 24) and an infiltration model, assuming a hortonian runoff process. To estimate the CN for each P 24 event, we used the rainfall-runoff incremental approach. Overall, we obtained CN values ranging from 52 to 63. The best CN values to estimate Q were equal to 52.2 ( R M S E = 9.09 mm and R 2 = 0.03) and 60.1 ( R M S E = 1.45 mm and R 2 = 0.97), considering natural- and rank-ordered P 24- Q data, respectively. Our results indicate that it is more suitable to use the initial abstraction ratio ( λ) equal to 0.20 for the ICP material. The findings provide a better understanding of the rainfall-runoff process in ICP and help improve the design of stormwater drainage systems.

https://doi.org/10.1590/2318-0331.272220220035

A computational tool for hydrosedimentological and statistical calculations
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Santos, Bruno Bernardo dos

; Mauad, Frederico Fábio

; Miranda, Renato Billia de

; Alves Sobrinho, Teodorico

; Oliveira, Paulo Tarso Sanches de

Engenharia Sanitaria e Ambiental

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Jun 2021, Volume 26 Nº 3 Páginas 545 - 555

Resumo: Pt En | Texto: Pt En | PDF: Pt | PDF: En

RESUMO Este artigo apresenta uma nova ferramenta computacional chamada NH SEDIMENT AND STATISTIC, que realiza cálculos hidrossedimentológicos e estatísticos usando o Visual Basic. Essa ferramenta computacional foi desenvolvida para estudos relacionados a cálculos de transporte de sedimentos em rios. A ferramenta inclui métodos hidrossedimentológicos para calcular cargas de suspensão, cargas de leito e descarga total de sólidos. Além disso, fornece ao usuário a possibilidade de realizar testes estatísticos, como o teste de normalidade Kolmogorov-Smirnov, teste F e teste de variância do χ2, teste T de Student, teste não paramétrico de Wilcoxon e cálculos estatísticos de parâmetros. O NH SEDIMENT AND STATISTIC calcula e fornece automaticamente os principais resultados para cada um dos métodos, permitindo que o usuário tire suas próprias conclusões. Essa ferramenta computacional proposta suporta estudos hidrossedimentológicos e é confiável e fácil de usar, contribuindo para a redução de problemas relacionados a sedimentos nas áreas de engenharia hidráulica, geologia, conservação de solo e água. Além disso, essa ferramenta pode ser usada em áreas científicas transdisciplinares para um planejamento e gerenciamento completos dos recursos hídricos.

ABSTRACT This paper presents a new computational tool called NH SEDIMENT AND STATISTIC which performs hydrosedimentological and statistical calculations using Visual Basic. This computational tool was developed for studies related to calculations of sediment transport in rivers. The tool includes hydrosedimentological methods for calculating suspension loads, bed loads, and total solid discharge. In addition, it provides the user with the possibility of performing statistical tests such as the Kolmogorov-Smirnov normality test, F test and χ2 test of variance, Student's t-test, non-parametric Wilcoxon test, and statistical parameter calculations. The NH SEDIMENT AND STATISTIC automatically calculates and provides the main results for each of the methods, allowing the user to draw their own conclusions. This proposed computational tool supports hydrosedimentological studies, and is reliable and easy to use, contributing to the reduction of sediment-related problems in the areas of hydraulic engineering, geology, and soil and water conservation. Furthermore, this tool may be used in transdisciplinary scientific areas for complete planning and management of water resources.

https://doi.org/10.1590/s1413-415220200093 152 downloads

Soil physical properties and interrill erosion in agricultural production systems after 20 years of cultivation
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Pavei, Dorly Scariot

; Panachuki, Elói

; Salton, Júlio Cesar

; Sone, Jullian Souza

; Alves Sobrinho, Teodorico

; Valim, Wander Cardoso

; Oliveira, Paulo Tarso Sanches de

Revista Brasileira de Ciência do Solo

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2021, Volume 45 elocation e0210039

Resumo: En | Texto: En | PDF: En

ABSTRACT Agricultural management significantly influences soil physical properties and soil erosion. However, there are few studies investigating the long-term effects of agricultural management on soil erosion and physical properties. Here, we assessed the impacts of 20-year agricultural land uses under different management practices on soil physical properties and interrill erosion. This study was conducted on an experimental farm of the Embrapa Western Agriculture, Brazil, and the treatments consisted of soybean cropping under conventional tillage (CT) and no-tillage (NT), crop-livestock integration during the cropping phase (CL-C) and the livestock phase (CL-L), and Brachiaria decumbens pasture under rotational grazing (PP). Soil samples were taken to evaluate the soil physical properties, and 25 rainfall simulations with an intensity of 60 mm h-1 were carried out by using a portable rainfall simulator with runoff plots of 0.7 m2 to quantify surface runoff and interrill erosion. After two decades, the crop-livestock systems (CL-L and CL-C) presented better soil physical properties in the topsoil layer (0.00–0.05 m) with a higher level of aggregation. Soil and water losses ranged from 4.7 to 14.4 × 10-3 kg m-2 and 4.9 to 12.4 mm, respectively. A higher reduction in soil erosion was observed in NT, while CT showed the highest soil erosion rates. These findings indicate an opportunity for a reduction of soil erosion by 60 % by adopting crop-livestock integration comparing CL-C with CT, while livestock under an integrated system (CL-L) decreased water loss by 30 % compared with PP. This study is a starting point for future research, and the findings reveal the potential to minimize the agriculture footprint.

https://doi.org/10.36783/18069657rbcs20210039

Advances and challenges in the water sciences in Brazil: a community synthesis of the XXIII Brazilian Water Resources Symposium
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Paiva, Rodrigo Cauduro Dias de

; Chaffe, Pedro Luiz Borges

; Anache, Jamil Alexandre Ayach

; Fontes, Andrea Sousa

; Araujo, Ligia Maria Nascimento de

; Araujo, Anderson Nascimento de

; Bartiko, Daniel

; Bleninger, Tobias

; Amorim, Pablo Borges de

; Buarque, Diogo Costa

; Carlotto, Tomas

; Collischonn, Walter

; Detzel, Daniel Henrique Marco

; Fan, Fernando Mainardi

; Formiga-Johnsson, Rosa Maria

; Kobiyama, Masato

; Mannich, Michael

; Marques, Guilherme

; Michel, Gean Paulo

; Oliveira, Debora Yumi de

; Oliveira, Paulo Tarso Sanches de

; Pinheiro, Adilson

; Ruhoff, Anderson

; Siqueira, Vinicius Alencar

; Tassi, Rutineia

; Zanandrea, Franciele

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2020, Volume 25 elocation e50

Resumo: Pt En | Texto: Pt En | PDF: Pt | PDF: En

RESUMO Este artigo apresenta uma síntese das sessões especiais do XXIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2019, com o objetivo de compreender os principais avanços e desafios em recursos hídricos no Brasil. Foram analisados mais de 250 trabalhos e apresentações em 16 sessões especiais abrangendo temas como Variabilidade e Mudanças Climáticas, Desastres, Modelagem, Hidrologia de Grande Escala, Sensoriamento Remoto, Educação e Gestão de Recursos Hídricos. Esta avaliação destacou a diversidade única de atributos naturais e antrópicos dos recursos hídricos brasileiros, que oferece uma grande oportunidade para aprendizado sobre sistemas hidrológico e humano acoplados. A maioria das contribuições é relacionada a métodos e quantificação de fenômenos hídricos, existindo uma necessidade clara de incentivo a mais pesquisas em compreensão de fenômenos. Existe uma vasta rede de coautores, mas principalmente da academia e com certo grau de fragmentação regional. A comunidade da ABRhidro tem o desafio de aumentar a sua rede de colaboração, a cultura de análises de síntese, e construir uma agenda comum para a pesquisa em recursos hídricos. Também é o momento de alinhar esforços com a comunidade de recursos hídricos internacional, usando nossas experiências para contribuir ativamente na solução de questões relacionadas à água em nível global.

ABSTRACT In this paper we synthesize the special sessions of the XXIII Brazilian Water Resources Symposium 2019 in order to understand the major advances and challenges in the water sciences in Brazil. We analyzed more than 250 papers and presentations of 16 special sessions covering topics of Climate Variability and Change, Disasters, Modeling, Large Scale Hydrology, Remote Sensing, Education, and Water Resources Management. This exercise highlighted the unique diversity of natural and human water features in Brazil, that offers a great opportunity for understanding coupled hydrological and societal systems. Most contributions were related to methods and the quantification of water phenomena, therefore, there is a clear necessity for fostering more research on phenomena comprehension. There is a vast network of co-authorship among institutions but mostly from academia and with some degree of regional fragmentation. The ABRhidro community now has the challenge to enhance its collaboration network, the culture of synthesis analysis, and to build a common agenda for water resources research. It is also time for us to be aligned with the international water science community and to use our experiences to actively contribute to the tackling of global water issues.

https://doi.org/10.1590/2318-0331.252020200136 1129 downloads

Initial abstraction ratio and Curve Number estimation using rainfall and runoff data from a tropical watershed
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Valle Junior, Luiz Claudio Galvão do

; Rodrigues, Dulce Buchala Bicca

; Oliveira, Paulo Tarso Sanches de

RBRH

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2019, Volume 24 elocation e5

Resumo: Pt En | Texto: Pt En | PDF: Pt | PDF: En

RESUMO O método Curve Number (CN) é amplamente usado na predição do escoamento superficial a partir de eventos de chuva. No entanto, existem algumas incertezas no método tais como no uso da abstração inicial (λ) padrão igual a 0,2 e na escolha dos valores adequados de CN. Neste estudo, nós calculamos valores de λ e CN usando dados de chuva e vazão para uma bacia rural localizada no Centro-oeste do Brasil. Nós usamos 30 dados observados de eventos de chuva e vazão com precipitação maior que 25 mm para calcular valores de CN a partir de cinco métodos estatísticos. Encontramos valores de λ variando de 0,005 a 0,455, com uma mediana igual 0,045, sugerindo assim o uso de um valor de λ = 0,05 ao invés de 0,2. Encontramos uma taxa de conversão de S0,2 para S0,05 de 2,865. Também verificamos valores negativos de Nash-Sutcliffe Efficiency (para valores de escoamento superficial estimado e observado). Portanto, nossos resultados indicaram que o método CN não foi adequado para estimar o escoamento superficial na bacia estudado. Essa fraca performance sugere que os mecanismos de escoamento na área estudada sejam dominados pelo escoamento subsuperficial.

ABSTRACT The Curve Number (CN) method is extensively used for predict surface runoff from storm events. However, remain some uncertainties in the method, such as in the use of an initial abstraction (λ) standard value of 0.2 and on the choice of the most suitable CN values. Here, we compute λ and CN values using rainfall and runoff data to a rural basin located in Midwestern Brazil. We used 30 observed rainfall-runoff events with rainfall depth greater than 25 mm to derive associated CN values using five statistical methods. We noted λ values ranging from 0.005 to 0.455, with a median of 0.045, suggesting the use of λ = 0.05 instead of 0.2. We found a S0.2 to S0.05 conversion factor of 2.865. We also found negative values of Nash-Sutcliffe Efficiency (to the estimated and observed runoff). Therefore, our findings indicated that the CN method was not suitable to estimate runoff in the studied basin. This poor performance suggests that the runoff mechanisms in the studied area are dominated by subsurface stormflow.

https://doi.org/10.1590/2318-0331.241920170199 4515 downloads

Previsão probabilística de enchentes para uma pequena bacia hidrográfica do Pantanal
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Cristaldo, Marcia Ferreira

; Souza, Celso Correia de

; Jesus, Leandro de

; Oliveira, Paulo Tarso Sanches de

; Padovani, Carlos Roberto

; Viganó, Hevelyne Henn da Gama

Revista Ambiente & Água

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2018, Volume 13 Nº 4 elocation e1988

Resumo: Pt En | Texto: Pt En | PDF: Pt | PDF: En

Resumo O monitoramento para a previsão de cheias de pequenas bacias hidrográficas é de grande importância tendo em vista a relação dos recursos hídricos com a sociedade, pois pode garantir o uso sustentável às comunidades urbanas de cidades lindeiras à bacia. O rio Aquidauana está inserido na planície Pantaneira sendo considerado vulnerável à inundações, no entanto, falta de um sistema eficiente para previsões de cheias e inundações. Assim, este estudo propõe um sistema de previsão probalística de enchentes para a bacia do Rio Aquidauana. Para tanto foram utilizadas as redes neurais artificiais (RNAs) do tipo MultiLayer Perceptron (treinamento back-propagation) com parâmetros otimizados pelos Algoritmos Genéticos. A RNA foi treinada e avaliada com base em dados de chuva acumulada (mm) e nível de rio (cm) à montante entre os anos de 1995 a 2014. A previsão realizada foi de 1 a 5 dias, tendo como melhor desempenho o modelo para 1 dia de previsão, com resultado de coeficiente de determinação e erro quadrático médio de 0,93 e 30 (cm), respectivamente.

Abstract Monitoring for flood forecasting in small hydrographic basins is of great importance in view of the relationship of water resources with society, as it can guarantee the sustainable use of urban communities in cities bordering the basin. The Aquidauana River, classified as a small basin, belongs to the Paraguay River basin and is an affluent of the Miranda River, forming part of the Pantanal plain, being inserted in the mapping of rivers vulnerable to flooding in the Central-West region of Brazil. This study deals with the monitoring of the river Aquidauana and uses artificial neural networks (RNAs) of the MultiLayer Perceptron type (training back-propagation) with parameters optimized by Genetic Algorithms. The RNA was trained and tested based on hydrological data between 1995 and 2014, accumulated rainfall (mm) and river level (cm) upstream. The forecast was 1 to 5 days, with the best performance of the model for 1 day of forecast, with a coefficient of determination and mean square error of 0.93 and 30 (cm), respectively.

https://doi.org/10.4136/ambi-agua.1988 1690 downloads

Analysis and Distribution of the Rainfall Monitoring Network in a Brazilian Pantanal Region
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Cristaldo, Marcia Ferreira

; Souza, Celso Correia de

; Jesus, Leandro de

; Padovani, Carlos Roberto

; Oliveira, Paulo Tarso Sanches de

; Viganó, Hevelyne Henn da Gama

Revista Brasileira de Meteorologia

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Jun 2017, Volume 32 Nº 2 Páginas 199 - 205

Resumo: Pt En | Texto: Pt En | PDF: Pt | PDF: En

Resumo Para entender melhor a dinâmica de seca e inundação no Pantanal é fundamental uma rede de monitoramento hidrometeorológico adequada. No entanto, poucos estudos têm investigado se os atuais sistemas de monitoramento são adequados nesta região. Aqui, analisamos a rede de monitoramento hidrometeorológico da região de Aquidauana, composta por estações pluviométricas, meteorológicas e fluviais. Obtivemos dados de todos os medidores hidrometeorológicos disponíveis nesta região para comparação conforme a recomendação da Organização Meteorológica Mundial (OMM). Constatou-se que, embora o número de estações em operação seja satisfatório quando comparado com o estabelecido pela OMM, a densidade da rede não é satisfatória nas estações de operação por falta de manutenção, criando assim a necessidade de estações adicionais. Esse fato também foi observado na análise da rede meteorológica. O uso de dados de sensoriamento remoto pode ser possível para preencher essa lacuna de dados. No entanto, para melhorar o conhecimento sobre os processos hidrológicos nesta região ainda é necessário instalar estações terrestres adicionais.

Abstract To better understand drought and flood dynamics in the Pantanal is crucial an adequate hydrometeorological monitoring network. However, few studies have investigated whether the current monitoring systems are suitable in this region. Here, we analyzed the hydrometeorological monitoring network of the Aquidauana region, composed of pluviometric, meteorological and fluviatile gauging stations. We obtained data of all hydrometeorological gauges available in this region to compare with the World Meteorological Organization (WMO) recommendation. We found that although the number of stations in operation is satisfactory when compared with that established by the WMO, the network is not satisfactory in the operating stations because of lack of maintenance, thus creating a need for additional stations. This fact was also observed when analyzing the meteorological network. Using remote sensing data may be possible to fill these data gap. However, to improve the knowledge on hydrological processes in this region is still necessary to install additional ground-based stations.

https://doi.org/10.1590/0102-77863220007 1802 downloads

Multivariate Analysis of Erosivity Indices and Rainfall Physical Characteristics Associated with Rainfall Patterns in Rio de Janeiro
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Machado, Roriz Luciano

; Carvalho, Daniel Fonseca de

; Rouws, Janaina Ribeiro Costa

; Almeida, Wilk Sampaio de

; Oliveira, Paulo Tarso Sanches de

Revista Brasileira de Ciência do Solo

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2017, Volume 41 elocation e0160378

Resumo: En | Texto: En | PDF: En

ABSTRACT The identification of areas with greater erosive potential is important for planning soil and water conservation. The objective of this study was to evaluate the physical characteristics of rainfall events in the state of Rio de Janeiro, Brazil, and their interactions with rainfall patterns through multivariate statistical analysis. Rainfall depth, kinetic energy, 30-min intensity (I30), duration of rainfall events, and the erosivity indices KE >10, KE >25, and EI30 in 36 locations (stations) were subjected to principal component analysis (PCA) and canonical discriminant analysis (CDA). Based on evaluation of the respective historical series of hyetographs, it was found that the advanced pattern occurs with highest frequency (51.8 %), followed by the delayed pattern (26.1 %), and by the intermediate pattern (22.1 %). All the evaluated rainfall characteristics have high response capacity in describing localities and rainfall patterns through PCA and CDA. In CDA, the Tukey test (p<0.05) applied to the scores of the first canonical discriminant function (CDF1) allowed differentiation of the stations with respect to the rainfall and erosivity characteristics for the advanced and delayed patterns. In the delayed pattern, the localities of Angra dos Reis, Campos, Eletrobrás, Manuel Duarte, Santa Isabel do Rio Preto, Tanguá, Teresópolis, Vila Mambucaba, and Xerém had the highest CDF1 scores, indicating that they have rainfalls with higher depth, I30, and duration because the standardized canonical coefficient (SCC) and the correlation coefficient (“r”) of these characteristics were positive. The rainfall events in the state of Rio de Janeiro differ from one locality to another in relation to the advanced and delayed rainfall patterns, mainly due to the physical characteristics of rainfall depth, I30, and duration, indicating a higher risk of soil loss and runoff in the localities where rainfall events with the delayed pattern prevail.

https://doi.org/10.1590/18069657rbcs20160378 739 downloads

10.

Variabilidade espacial da erosividade das chuvas no Brasil
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Trindade, Ana Luíza Ferreira

; Oliveira, Paulo Tarso Sanches de

; Anache, Jamil Alexandre Ayach

; Wendland, Edson

Pesquisa Agropecuária Brasileira

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Dez 2016, Volume 51 Nº 12 Páginas 1918 - 1928

Resumo: Pt En | Texto: Pt En | PDF: Pt | PDF: En

Resumo: O objetivo deste trabalho foi elaborar um novo mapa de erosividade da chuva para o Brasil, utilizando séries pluviométricas superiores a 20 anos, e analisar a distribuição espacial dos valores de erosividade. Dados de chuvas de 1.521 estações foram aplicados a 75 equações de regressão que relacionam a precipitação média anual (P) e o coeficiente de chuvas (Rc) com o índice de erosividade (EI30). Os valores de erosividade para os locais não amostrados foram obtidos por interpolação, com uso do método de krigagem ordinária. Os índices mais elevados foram observados entre novembro e fevereiro. Os resultados consistem de interpolações que apresentam desempenho satisfatório para a estimativa da distribuição espacial da erosividade média anual das chuvas e do EI30, ao longo dos meses do ano. Assim, estes mapas podem auxiliar no planejamento da conservação do solo e da água, a partir do delineamento das regiões e das épocas do ano mais críticas quanto à erosividade da chuva.

Abstract: The objective of this work was to develop a new rainfall erosivity map for Brazil, using rainfall time series longer than 20 years, and to analyze the spatial distribution of erosivity values. Rainfall data from 1,521 rain gauges were applied to 75 regression equations that relate the mean annual precipitation (P) and the rainfall coefficient (Rc) with the rainfall erosivity index (EI30). Rainfall erosivity values for ungauged regions were obtained by interpolation using the ordinary kriging method. The highest indices were observed between November and February. The results are interpolations that show satisfactory performance for estimating the spatial distribution of the mean annual rainfall erosivity and the EI30 during the months of the year. Therefore, those maps can help on soil and water conservation planning, considering the design of those areas and periods of the year that are considered more critical for rainfall erosivity in Brazil.

https://doi.org/10.1590/s0100-204x2016001200002 2992 downloads

11.

EFFECT OF SOIL TILLAGE AND PLANT RESIDUE ON SURFACE ROUGHNESS OF AN OXISOL UNDER SIMULATED RAIN
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Panachuki, Elói

; Bertol, Ildegardis

; Alves Sobrinho, Teodorico

; Oliveira, Paulo Tarso Sanches de

; Rodrigues, Dulce Buchala Bicca

Revista Brasileira de Ciência do Solo

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Fev 2015, Volume 39 Nº 1 Páginas 268 - 278

Resumo: Pt En | Texto: Pt En | PDF: Pt | PDF: En

A rugosidade superficial do solo é formada pelo preparo mecânico, sendo influenciada também pelo tipo e pela quantidade de resíduo vegetal, entre outros fatores, enquanto sua persistência temporal depende principalmente de características fundamentais da chuva e do tipo de solo. No entanto, poucos estudos têm sido desenvolvidos no sentido de avaliar esses fatores em Latossolos. Neste estudo, foi avaliado o efeito do preparo do solo e de doses de resíduos vegetais sobre a rugosidade da superfície de um Latossolo, sob chuvasimulada. Os tratamentos consistiram da combinação dos sistemas semeadura direta (SD), preparo convencional (PC) e preparo mínimo (PM) com doses de resíduos vegetais correspondentes a 0; 1; e 2 Mg ha-1 de aveia (Avena strigosa Schreb) e 0; 3; e 6 Mg ha-1 de milho (Zea mays L.). Em cada parcela experimental, foram aplicadas sete chuvas, com intensidade de 60±2 mm h-1 e duração de 1 h, em intervalos semanais. Os valores do índice de rugosidade ao acaso variaram de 2,94 a 17,71 mm na aveia e de 5,91 a 20,37 mm no milho, demonstrando que o PC e PM são eficientes em aumentar a rugosidade da superfície do solo. Verificou-se que as operações de preparo do solo realizadas com o escarificador e a grade niveladora são mais eficientes no aumento da rugosidade do solo do que aquelas realizadas com grade aradora e grade niveladora. O índice de rugosidade da superfície do solo diminui exponencialmente com o aumento do volume de chuvas aplicadas, em condições de semeadura direta sem cobertura do solo, preparo convencional e preparo mínimo. Os resíduos culturais de aveia e milho presentes na superfície do solo são eficientes em manter a estabilidade da rugosidade da superfície do solo submetido a semeadura direta.

Surface roughness of the soil is formed by mechanical tillage and is also influenced by the kind and amount of plant residue, among other factors. Its persistence over time mainly depends on the fundamental characteristics of rain and soil type. However, few studies have been developed to evaluate these factors in Latossolos (Oxisols). In this study, we evaluated the effect of soil tillage and of amounts of plant residue on surface roughness of an Oxisol under simulated rain. Treatments consisted of the combination of the tillage systems of no-tillage (NT), conventional tillage (CT), and minimum tillage (MT) with rates of plant residue of 0, 1, and 2 Mg ha-1 of oats (Avena strigosa Schreb) and 0, 3, and 6 Mg ha-1 of maize (Zea mays L.). Seven simulated rains were applied on each experimental plot, with intensity of 60±2 mm h-1 and duration of 1 h at weekly intervals. The values of the random roughness index ranged from 2.94 to 17.71 mm in oats, and from 5.91 to 20.37 mm in maize, showing that CT and MT are effective in increasing soil surface roughness. It was seen that soil tillage operations carried out with the chisel plow and the leveling disk harrow are more effective in increasing soil roughness than those carried out with the heavy disk harrow and leveling disk harrow. The roughness index of the soil surface decreases exponentially with the increase in the rainfall volume applied under conditions of no tillage without soil cover, conventional tillage, and minimum tillage. The oat and maize crop residue present on the soil surface is effective in maintaining the roughness of the soil surface under no-tillage.

https://doi.org/10.1590/01000683rbcs20150187 1978 downloads

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Water infiltration in an ultisol after cultivation of common bean
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Santos, Maria Aparecida do Nascimento dos

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Revista Brasileira de Ciência do Solo

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Out 2014, Volume 38 Nº 5 Páginas 1612 - 1620

Resumo: Pt En | Texto: Pt En | PDF: Pt | PDF: En

A infiltração de água no solo é um importante processo hidrológico que ocorre na interface solo-atmosfera; assim, o manejo do solo tem forte influência nesse processo. Este estudo teve por objetivos avaliar a infiltração de água no solo e comparar as equações para estimativa da sua taxa de infiltração de água em Argissolo Vermelho distrófico típico, após a colheita da cultura do feijão (Phaseolus vulgaris L.) sob chuva simulada. Os testes de campo, com uso de simulador de chuvas, foram realizados nos sistemas de manejo do solo: cultivo mínimo (CM), preparo convencional (PC) e plantio direto (PD). No PD, foram feitas avaliações sobre quatro níveis de resíduo vegetal na superfície do solo: 0, 3, 6 e 9 Mg ha-1. Os modelos de Kostiakov-Lewis, Horton e Philip foram utilizados para estimativa da taxa de infiltração. No CM, a taxa de infiltração final foi de 54 mm h-1, enquanto no PC e no PD, com até 3 Mg ha-1 de resíduo vegetal na superfície, a taxa foi próxima de 17 mm h-1. No PD, houve aumento na taxa de infiltração com cobertura de resíduo acima de 6 Mg ha-1, ou seja, houve correlação positiva entre cobertura vegetal e taxa de infiltração de água. O modelo de Horton foi o mais adequado para representar o comportamento da taxa de infiltração de água no solo, podendo ser recomendado para a estimativa dessa variável independente do sistema de manejo de solo utilizado.

Water infiltration in the soil is an important hydrological process that occurs at the interface of the soil-atmosphere system; thus, the soil management practice used has a strong influence on this process. The aim of this study was to evaluate water infiltration in the soil and compare equations for estimating the water infiltration rate in an Ultisol after harvesting common bean (Phaseolus vulgaris L.) under simulated rainfall. Field tests with a rainfall simulator were carried out in three soil management systems: minimum tillage (MT), conventional tillage (CT), and no tillage (NT). In NT, four levels of plant residue on the soil surface were evaluated: 0, 3, 6, and 9 t ha-1. The models of Kostiakov-Lewis, Horton, and Philip were used to estimate the infiltration rate. In the MT system, the final infiltration rate was 54 mm h-1, whereas in the CT and NT systems with up to 3 t ha-1 of plant residue on the soil surface, the rate was near 17 mm h-1. In addition, the results indicated that in the NT system the infiltration rate increased with plant residue coverage greater than 6 t ha-1, i.e., there was a positive correlation between plant cover and the water infiltration rate. The Horton model was the most suitable in representing the water infiltration process in the soil. Therefore, this model can be recommended for estimation of this variable regardless of the soil tillage system used.

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13.

Predicting soil erosion using Rusle and NDVI time series from TM Landsat 5
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Pesquisa Agropecuária Brasileira

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Mar 2014, Volume 49 Nº 3 Páginas 215 - 224

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O objetivo deste trabalho foi avaliar a variação estacional da cobertura do solo e da erosividade da chuva e suas influências na equação universal de perda de solo revisada (Rusle), para estimar as perdas de solo em uma microbacia, em escala temporal. Vinte e duas imagens Landsat 5 TM, do período de 1986 a 2009, foram utilizadas para estimar o fator de uso e cobertura do solo (fator C). Para cada imagem, foi considerado o valor de erosividade da chuva correspondente (fator R), e os demais fatores foram obtidos utilizando-se o método-padrão da Rusle. As perdas de solo foram agrupadas em classes e variaram de 0,13 Mg ha-1 , em 24/5/2009 (estação seca), a 62,0 Mg ha-1 , em 11/3/2007 (estação chuvosa). Nessas datas, os valores máximos de perda de solo na bacia foram de 2,2 e 781,5 Mg ha-1 , respectivamente. A perda de solo média anual na bacia hidrográfica foi de 109,5 Mg ha-1 , mas a área central da bacia, com perdas de aproximadamente 300,0 Mg ha-1 , foi considerada como de alto risco à erosão pela água. O uso do fator C obtido a partir da técnica de sensoriamento remoto, associado ao fator R correspondente, é fundamental para avaliar as perdas de solo estimadas pela Rusle em diferentes épocas do ano, diferentemente de outros estudos em que estes fatores são mantidos constantes ao longo do tempo.

The objective of this work was to evaluate the seasonal variation of soil cover and rainfall erosivity, and their influences on the revised universal soil loss equation (Rusle), in order to estimate watershed soil losses in a temporal scale. Twenty-two TM Landsat 5 images from 1986 to 2009 were used to estimate soil use and management factor (C factor). A corresponding rainfall erosivity factor (R factor) was considered for each image, and the other factors were obtained using the standard Rusle method. Estimated soil losses were grouped into classes and ranged from 0.13 Mg ha-1 on May 24, 2009 (dry season) to 62.0 Mg ha-1 on March 11, 2007 (rainy season). In these dates, maximum losses in the watershed were 2.2 and 781.5 Mg ha-1 , respectively. Mean annual soil loss in the watershed was 109.5 Mg ha-1 , but the central area, with a loss of nearly 300.0 Mg ha-1 , was characterized as a site of high water-erosion risk. The use of C factor obtained from remote sensing data, associated to corresponding R factor, was fundamental to evaluate the soil erosion estimated by the Rusle in different seasons, unlike of other studies which keep these factors constant throughout time.

https://doi.org/10.1590/S0100-204X2014000300008 10879 downloads

14.

Zoneamento ambiental aplicado à conservação do solo e da água
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Out 2011, Volume 35 Nº 5 Páginas 1723 - 1734

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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.

The environmental zoning for soil and water conservation provides useful information about land use and management. Thus, this study proposes (i) an environmental zoning, based on the combination of Universal Soil Loss Equation (USLE), soil loss tolerance (T) estimates adapted to Brazilian soils and environmental legislation; and (ii) qualitative-quantitative monitoring of water resources using Total Maximum Daily Load curves (TMDLs). The study area was the Ribeirão Salobra Basin (Terenos, MS, Brazil), located in the transition between the biomes Cerrado and Pantanal. Several information plans were crossed resulting in the division of the total area into five zones with different land use profiles, determined according to the conservation and preservation of native vegetation, occurrence of wet areas and springs, adequate land use and eroded area recovery. In a next step, the TMDL curves were obtained from duration curves and water quality standards. In about 6% of the study area, soil losses exceeded the threshold, defining areas of priority to be recovered in the focus of environmental planning. The proposed methodology was suited for the determination of specific land use zones, as well as the identification of conservation priorities and irregularities. Furthermore, the TMDL curves indicate critical conditions of water bodies and represent an alternative tool for water monitoring.

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15.

Perdas de solo e de água e infiltração de água em latossolo vermelho sob sistemas de manejo
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Out 2011, Volume 35 Nº 5 Páginas 1777 - 1786

Resumo: Pt En | Texto: Pt En | PDF: Pt | PDF: En

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.

The soil management systems change the microrelief and the crop residue cover, influencing the soil and water losses. In this study evaluated the soil and water losses and estimated the water final infiltration rate in different soil managements models under simulated rainfall. Crop residues were evaluated in the field after harvest of soybean (Glycine max L. Merrill). Three soil managements systems were studied: no-tillage, disk harrow and chisel plow associated with three levels of dry soybean residue: 0; 2; and 4 Mg ha-1. In the experimental units, the soil bulk density, macroporosity, aggregate stability, initial moisture content, cover percentage and surface roughness were determined. Artificial rain was applied to each plot at an intensity of 60 mm h-1 by a portable rainfall simulator. The treatments were arranged in a completely randomized, factorial 3 x 3 design with three replications. Soil loss ranged from 1.40 to 116.30 x 10-3 Mg ha-1 h-1, while water loss ranged from 1.60 to 106.94 m³ ha-1 h-1. The water final infiltration rate ranged from 23 to 52 mm h-1. Soil and water losses were highest and the final infiltration rate lowest in the treatments under no-tillage without soil cover and tilled with disk harrow.

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