Abstract Artificial neural networks (ANNs) may experience problems due to insufficient or uninformative predictors, and these problems are common for complex predictions such as those for rainfall. However, some studies point to the use of climate variables and anomalies as predictors to make the forecast more accurate. This research aimed to predict the monthly rainfall, one month in advance, in four municipalities of the metropolitan region of Belo Horizonte using an ANN trained with different climate variables; additionally, it aimed to indicate the suitability of such variables as inputs to these models. The models were developed using the MATLAB® software Version R2011a using the NNTOOL toolbox. The ANNs were trained by the multilayer perceptron architecture and the feedforward and backpropagation algorithm using two combinations of input data, with two and six variables, and one combination of input data with the three most correlated variables to observed rainfall from 1970 to 1999 to predict the rainfall from 2000 to 2009. The climate variable most correlated with the rainfall of the following month was the average compensated temperature. Even when using the variables most correlated with precipitation as predictors (0.66 ≤ nt index ≤ 1.26), there was no notable improvement in the predictive capacity of the models when compared to those that did not use climate variables as predictors (0.55 ≤ nt index ≤ 0.80).

Resumo As redes neurais artificiais (RNAs) podem apresentar problemas devido a preditores insuficientes ou não informativos, o que é comum para previsões complexas, como as de precipitação pluvial. No entanto, alguns estudos apontam para o uso de variáveis e anomalias climáticas como preditores para tornar a previsão mais precisa. Esta pesquisa teve como objetivo prever a precipitação mensal, com um mês de antecedência, em quatro municípios da região metropolitana de Belo Horizonte utilizando uma RNA treinada com diferentes variáveis climáticas; além disso, buscou indicar a adequação de tais variáveis como entrada para esses modelos. Os modelos foram desenvolvidos por meio do software MATLAB® versão R2011a utilizando a toolbox NNTOOL. As RNAs foram treinadas pela arquitetura multilayer perceptron e pelo algoritmo feedforward e backpropagation usando duas combinações de dados de entrada, com duas e seis variáveis, e uma combinação de dados de entrada com as três variáveis mais correlacionadas com precipitação observada de 1970 a 1999 para prever a precipitação de 2000 a 2009. A variável climática mais correlacionada com a precipitação do mês seguinte foi a temperatura média compensada. Mesmo utilizando as variáveis mais correlacionadas com a precipitação como preditores (0,66 ≤ índice nt ≤ 1,26), não houve melhora significativa na capacidade preditiva dos modelos quando comparado aos que não utilizaram variáveis climáticas como preditores (0,55 ≤ índice nt ≤ 0,80).

ABSTRACT Rainfall simulators are an important tool in many areas of geosciences. The authors of most of the studies published with rainfall simulators try to get the most uniform distribution of precipitation as possible. However, since this is very difficult, indexes are used to assess the greater or lesser uniformity of precipitation in the plot area under study. One of the most used indexes is the Christiansen uniformity coefficient. In this work, changes in the geometry of the wetted area of the plot were analyzed to improve the uniformity of precipitation. This was evaluated through the intensity of precipitation and Christiansen uniformity coefficient in the wet area. The tests were carried out using two models of spray nozzles and different operating pressures. The initial plot geometry was 0.7 x 1.0 m (0.7 m2). The Christiansen uniformity coefficient results were classified as low, while the best performance in terms of precipitation uniformity was obtained at a pressure of 48.3 kPa. Non-uniform precipitation was observable near the outer limits of the plot. Based on the best Christiansen uniformity coefficient results, it was proposed to reduce the effective area of the experimental plot from 0.70 to 0.56 m2, leading to a precipitation intensity of 114.07 and 149.20 mm·h−1, and a Christiansen uniformity coefficient of 81.6 and 83.8%, with the two models of spray nozzles. The results showed that adjusting the geometry of the plot can lead, in a simple and fast way, to a better uniformity of artificial rainfall.

RESUMO Os simuladores de chuva são uma importante ferramenta para várias áreas das geociências. Os autores da maioria dos estudos publicados com simuladores de chuva tentam conseguir uma distribuição da precipitação o mais uniforme possível. Contudo, sendo tal muito difícil, são utilizados índices que visam aferir a maior ou menor uniformidade da precipitação na área da parcela em estudo. Um dos mais utilizados é o coeficiente de uniformidade de Christiansen. Neste trabalho, foram analisadas possíveis alterações da geometria da área molhada da parcela para melhorar a uniformidade da precipitação. Isso foi avaliado através da intensidade da precipitação e do coeficiente de uniformidade de Christiansen na área molhada da parcela. Os testes foram realizados utilizando dois modelos de bicos pulverizadores e diferentes pressões de operação. A geometria inicial da parcela era de 0,7 x 1,0 m (0.70 m2). Os resultados do coeficiente de uniformidade de Christiansen foram classificados como baixos, enquanto o melhor desempenho em termos de uniformidade de precipitação foi obtido a uma pressão de 48,3 kPa. A precipitação com menor uniformidade foi observável próximo dos limites externos da parcela. Com base nos melhores resultados do coeficiente de uniformidade de Christiansen, propôs-se reduzir a área útil da parcela experimental de 0,70 para 0,56 m2, levando a uma intensidade de precipitação de 114.07 e 149.20 mm·h−1 e a um coeficiente de uniformidade de Christiansen de 81,6 e 83,8% para os dois modelos de bicos pulverizadores. Os resultados mostraram que proceder com ajustes na geometria da parcela pode conduzir, de forma simples e rápida, a uma maior uniformidade da precipitação artificial.

ABSTRACT This study was developed with the objective of evaluating the steady-state hydraulic behavior of gate, ball, and pressure valves with nominal diameters of ½” and ¾”, which are widely used in building water supply networks in Brazil. For this purpose, tests were performed to determine the head loss in ten different valves in four openings with five replicates. A hydraulic head loss testing apparatus was set up in a pipeline network that allowed for the control, monitoring, and acquisition of data. Mean values of the K coefficient of the minor head loss and the equivalent length were estimated for the conditions evaluated. The results were analyzed using box plots, correlation, principal components analysis, and hierarchical clustering. In general, the gate valves showed lower head loss for all the relative openings considered, while the pressure valves showed the greatest head loss. Of the clusters formed, for the second group, there was a predominance of treatments with pressure valves, which showed similarity in terms of the values of the hydraulic variables due to the geometry and construction of the valves.

RESUMO Este estudo foi desenvolvido com o objetivo de avaliar o comportamento hidráulico em regime permanente de registros de gaveta, esfera e pressão com diâmetros nominais de ½” e ¾”, amplamente utilizados em instalações hidráulicas prediais brasileiras. Para tanto, foram realizados testes para determinar a perda de carga em dez diferentes registros, em quatro aberturas, com cinco repetições. Foi montado um aparato hidráulico de ensaio de perda de carga em uma rede de tubulação que permitiu o controle, monitoramento e aquisição de dados. Foram estimados valores médios do coeficiente K de perda de carga localizada e de comprimento equivalente para as condições avaliadas. Os resultados foram analisados por meio de gráficos box-plot e análises de correlação, componentes principais e agrupamentos hierárquicos. Em geral, os registros de gaveta apresentaram menor perda de carga para todas as aberturas relativas consideradas, enquanto os registros de pressão, as maiores perdas. Dos agrupamentos formados, para o segundo grupo, houve predominância de tratamentos com registros de pressão, que apresentaram similaridade quanto aos valores das variáveis hidráulicas devido à geometria e à construção dos registros.

Irrigated agriculture has become a concern, given the scarcity of freshwater. To reduce its water consumption, new techniques and technologies have been proposed. Based on this, the objective of this work was to evaluate the influence of different soil water tensions at initiation of irrigation with magnetically treated water, on 'iceberg' lettuce Lucy Brown (Lactuca Sativa L.) development and production. The experiment was conducted in a greenhouse, using a completely randomized factorial design, to evaluate two water types (magnetically treated water - MW and ordinary water - OW) and four soil water tensions at initiation of irrigation (T1 - 15 kPa, T2 - 25 kPa, T3 - 40 kPa and T4 - 70 kPa), with three replicates. Tensiometers were used to estimate soil water tension. The evaluated parameters were: aerial part fresh and dry total mass; commercial head fresh and dry mass, root fresh and dry mass; stem fresh and dry mass; stem length and diameter; percentage of leaves with tip burn, total and commercial yield; water use efficiency related to total and commercial yield; plant exposed area; and dry matter content. Despite achieving greater water use efficiency, the magnetic treatment may have hindered the removal of water from the soil by the crop, especially at increased soil water tension at initiation of irrigation.

Resumo O bioma Cerrado brasileiro (BCB) está entre os 25 hotspots de biodiversidade identificados em todo o mundo, e abrange a área de recarga de importantes aqüíferos e rios da América do Sul. O aumento do desmatamento vem ameaçando a disponibilidade de água na região. A fim de auxiliar na gestão dos recursos hídricos da BCB, este estudo tem como objetivo modelar a vazão diária em uma bacia do Cerrado, utilizando duas abordagens: um modelo baseado em processo (Soil and Water Assessment Tool - SWAT) e um modelo orientado por dados (Artificial Neural Network - ANN). O desempenho dos modelos foi avaliado pelo coeficiente de Nash-Sutcliffe (NSE), coeficiente de determinação (R2) e curvas de duração de fluxo (FDC). Os resultados indicam que os modelos SWAT (NSE > 0,61; R2 > 0,68) e ANN (NSE > 0,91; R2 > 0,79) são ferramentas adequadas na modelagem diária de vazões da bacia estudada, sendo o modelo ANN o mais preciso. Com base no FDC, o modelo ANN também foi melhor do que o modelo SWAT para todas as frequências avaliadas. Assim, o modelo ANN é uma nova abordagem promissora para modelagem de fluxo diário nesta região. Além disso, os resultados deste estudo podem ajudar os gestores de recursos hídricos no planejamento e implementação de medidas adequadas de alocação e conservação de água no bioma Cerrado brasileiro.

Abstract The Brazilian Cerrado biome (BCB) is among 25 biodiversity hotspots identified worldwide, and covers the recharge area of important aquifers and rivers in South America. The increase in deforestation has been threatening water availability in this region. In order to assist in the water-resource management of the BCB, this study models the daily streamflow in a basin of the Cerrado, using two approaches: a process-based model (Soil and Water Assessment Tool - SWAT) and the data-driven model (Artificial Neural Network - ANN). The performance of the models was evaluated by the Nash-Sutcliffe coefficient (NSE), coefficient of determination (R2) and flow-duration-curves (FDC). The results indicate that SWAT (NSE > 0.61; R2 > 0.68) and ANN (NSE > 0.91; R2 > 0.79) models are suitable tools in daily streamflow modeling of the studied basin, with the ANN model being the most accurate. Based on FDC, the ANN model was also better than the SWAT model for all frequencies evaluated. Thus, the ANN model is a promising new approach for daily streamflow modelling in this region. Moreover, the results of this study can help water-resource managers in planning and implementing appropriate water allocation and conservation measures in the Brazilian Cerrado biome.

RESUMO Os critérios para a seleção de aspersores na irrigação por aspersão convencional baseiam-se, em primeira instância, na intensidade de aplicação do aspersor, que deve ser menor ou igual à velocidade de infiltração básica do solo. Porém, outros fatores relacionados às características de operação do aspersor devem ser considerados na seleção do aspersor, pois suas definições podem influenciar no custo total anual do sistema de irrigação. Sendo assim, este trabalho teve por objetivo avaliar a influência dos parâmetros operacionais de diferentes modelos comerciais de aspersores nos custos de um projeto de sistema de irrigação por aspersão convencional semifixo. As variáveis simuladas foram a pressão de serviço, o espaçamento entre aspersores, e a intensidade de aplicação de diferentes modelos de aspersores disponíveis no mercado brasileiro. Observou-se que a pressão de serviço e a vazão são as variáveis que mais influenciaram no custo total anual do sistema de irrigação por aspersão convencional, devendo-se levar em consideração na análise de custos do projeto para selecionar o aspersor que melhor se adeque ao projeto.

ABSTRACT The criterion used to select sprinklers in a conventional sprinkler irrigation system is based, in a first instance, on the water application intensity, which must be lower than or equal to the soil's basic infiltration velocity. However, other operating factors must be considered in the selection of sprinklers because these factors can influence the total annual cost of the irrigation system. Therefore, this paper aimed to evaluate the influence of the operation parameters of different commercial models of sprinklers on the cost of a conventional semifixed sprinkler irrigation system. The simulated variables were the operating pressure, the spacing between sprinklers, and the water application intensity of different sprinkler models available in the Brazilian market. We found that the operating pressure and flow variables most influenced the total annual cost of a conventional sprinkler irrigation system and must be considered in the project cost analysis so that the sprinklers that best suit the project can be selected.

Deficit irrigation consists of application of amounts of water less than plant requirements for satisfying water deficiencies of the crop, and this may maximize efficiency of water use. The aim of this study was to evaluate the effect of deficit irrigation on production of Tifton 85 grass. The experiment was carried out on the Santa Helena Farm in the municipality of Bom Despacho, MG, Brazil. Five levels of irrigation were used as treatments (28%, 42%, 57%, 71%, and 85% of the crop coefficient value) in randomized blocks with three replications. The following variables were evaluated: dry matter production (kg ha-1), leaf/stem ratio, height (cm), dead plant material (%), leaf area index, leaf area ratio (m² kg-1), leaf weight ratio (kg kg-1), and specific leaf area (m² kg-1). A difference was observed for Tifton 85 production in which the greatest average yield (6126.35 kg ha-1) was obtained through application of 71% Kc. For the other characteristics, there was no difference for any of the variables evaluated.

El riego deficitario consiste en la aplicación de láminas inferiores a las necesarias para satisfacer las deficiencias hídricas de un cultivo, además que puede maximizar la eficiencia en el uso del agua. El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto del riego deficitario en la producción del cultivo Tifton 85. El experimento fue realizado en la Hacienda Santa Helena situada en el municipio de Bom Despacho, Minas Gerais (MG) Brasil. Los tratamientos utilizados fueron: cinco láminas de riego (28%, 42%, 57%, 71% y 85% del valor de coeficiente de cultivo) en bloques aleatorios con tres repeticiones. Fueron evaluadas las siguientes variables: producción de materia seca (kg ha-1), relación hoja/altura, altura (cm), materia muerta (%), índice de área foliar, relación de área foliar (m² kg-1), relación de peso foliar (kg kg-1) y área foliar especifica (m² kg-1). Se observó una diferencia en la producción de Tifton 85, donde el mayor promedio de producción (6126.35 kg ha-1) se obtuvo con la aplicación de las láminas 71% Kc. Para las demás características no hubo diferencia en ninguna de las variables estudiadas.

conhecimento do comportamento probabilístico de dados de precipitação é extremamente importante para a elaboração de projetos de obras hidráulicas, tais como sistemas de drenagem, vertedores de barragens, entre outros. Assim, este trabalho teve como objetivo, estudar o comportamento de modelos estatísticos na predição da precipitação máxima diária anual, bem como dos modelos de chuvas intensas para o município de Formiga, MG, Brasil. Para tal, os dados de precipitação máxima diária anual foram ordenados de forma decrescente, com o objetivo de identificar uma distribuição estatística que melhor a descrevesse por meio da frequência de excedência. Quanto ao estudo de chuvas intensas, foi utilizada a metodologia de desagregação de chuvas, sendo ajustados os modelos Intensidade-Duração-Frequência (IDF) e Exponencial. Pelo teste do Qui-quadrado foi identificado que o modelo Gumbel para Máximos aderiu melhor às frequências dos dados observados. Para previsão de chuvas intensas, o modelo exponencial se adequou melhor aos dados observados.

Knowledge of the probabilistic behavior of rainfall is extremely important to the design of drainage systems, dam spillways, and other hydraulic projects. This study therefore examined statistical models to predict annual daily maximum rainfall as well as models of heavy rain for the city of Formiga - MG. To do this, annual maximum daily rainfall data were ranked in decreasing order that best describes the statistical distribution by exceedance probability. Daily rainfall disaggregation methodology was used for the intense rain model studies and adjusted with Intensity-Duration-Frequency (IDF) and Exponential models. The study found that the Gumbel model better adhered to the data regarding observed frequency as indicated by the Chi-squared test, and that the exponential model best conforms to the observed data to predict intense rains.

RESUMO A baixa qualidade de mudas pode advir de problemas na irrigação e/ou nutrição das mudas em sua fase de formação em viveiros. Em relação à irrigação, problemas podem surgir referentes à má distribuição da água ou mesmo seu manejo, levando ao deficit ou ao excesso de irrigação, enquanto o excesso pode lixiviar nutrientes, o deficit pode prejudicar o desenvolvimento da planta. Assim, o presente trabalho teve como objetivos avaliar a eficiência de irrigação de um sistema de irrigação por microaspersão já instalado em um viveiro de mudas de espécies florestais e também avaliar a eficiência de um sistema de subirrigação de mudas florestais nativas cultivadas em tubetes. A avaliação da eficiência da microaspersão foi realizada em um viveiro de mudas de espécies nativas florestais na cidade de Itutinga - MG, o delineamento utilizado foi o inteiramente casualizado (DIC) em esquema de parcelas subdivididas, estando o equipamento de irrigação na parcela (três níveis: MA-20, Rondo e Inverted Rotor Spray) e três espécies florestais na subparcela. Na avaliação de eficiência em tubetes de 300 cm³, as categorias da subparcela foram: araucária (Araucaria angustifolia (Bert.) O. Ktze.), jerivá (Syagrus romanzoffiana (Cham.) Glassman) e cutieira (Joannesia princeps Vell.). Em tubetes de 110 cm³ os três níveis da subparcela foram as espécies: mutamba (Guazuma ulmifolia Lam.), angico-vermelho (Anadenanthera macrocarpa Benth.) e peroba-rosa (Aspidosperma polyneuron Muell.). A avaliação da eficiência da subirrigação foi realizada em uma estufa localizada na Universidade Federal de Lavras, em dois tanques de subirrigação em três repetições. As maiores eficiências de aplicação foram obtidas para o emissor modelo MA-20. Não houve diferenças significativas entre a eficiência de aplicação dos microaspersores em relação às espécies estudadas, em ambos os tubetes. A eficiência de irrigação no tanque de tubetes de 300 cm³ foi 90,42%, enquanto para tubetes de 110 cm³ foi 92,17%. Os tanques de subirrigação mostraram-se como alternativa interessante para irrigação de mudas das espécies florestais testadas, apresentando alta eficiência para os dois tamanhos de tubetes avaliados.

ABSTRACT Seedlings low quality can result due to problems in irrigation and/or nutrition of seedlings in their nursery phase. Regarding irrigation, problems can arise related to low uniformity of water application or its management, leading to lack or excess of water. While the excess can leach nutrients, the deficit can affect plant growth. Thus, this work had as objective to evaluate irrigation efficiency of a microsprinkler irrigation system at a forest native species nursery and also at sub-irrigation of forest native species being raised in recipient tubes The microsplinkler irrigation efficiency evaluation was performed in a native forest nursery at Itutinga - MG city, held in completely randomized design in split plots scheme, with the irrigation equipment on the plot (three levels: MA-20, Rondo and Inverted Rotor Spray) and three forest species on subplot. For efficiency evaluation in large tubes, the categories of subplot were: Araucaria angustifolia (Bert.) O. Ktze., Syagrus romanzoffiana (Cham.) Glassman and Joannesia princeps Vell. In small tubes, the three levels of subplots were the species: Guazuma ulmifolia Lam., Anadenanthera macrocarpa Benth. and Aspidosperma polyneuron Muell. The sub-irrigation efficiency evaluation was conducted in a greenhouse located at UFLA, in two sub-irrigation tanks with three replications, through calculation of uniformity coefficients for each sub-irrigated species, done in three replications. The largest application efficiency was obtained for the MA-20 emitter. There were no significant differences between the application efficiency of the emitters relative to the cultivated species, in both tube sizes. The efficiency in 300 cm³ tubes irrigation tank was 90.42%, while for 110 cm³ tubes it was 92.17%. Sub-irrigation tanks proved to be an interesting alternative for irrigation of the tested forest species seedlings, with high efficiency for both tubes sizes.

A qualidade das mudas florestais produzidas em viveiros está relacionada a diversos fatores, entre eles a irrigação e o substrato utilizado. Ambos possuem como finalidade a produção de mudas de qualidade em um curto período de tempo, mas a irrigação em excesso pode influenciar negativamente no conteúdo de nutrientes do substrato. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar a dinâmica das características químicas de um substrato florestal submetido a sucessivas irrigações em tanques de subirrigação em dois tamanhos de tubetes. Para tal, foram colocados tubetes de 110 e 300 cm³ contendo substrato florestal novo, sem a presença de mudas, em dois tanques de subirrigação com recirculação, um para cada tamanho de tubete, construídos na Universidade Federal de Lavras. Foi montado um Delineamento Inteiramente Casualizado com duas repetições, sendo os níveis do tratamento 0, 6, 12, 18, 24 e 30 irrigações, cinco por dia. As características químicas avaliadas do substrato foram: pH em água, fósforo, potássio, ferro, zinco, manganês, cobre, cálcio, magnésio, alumínio, boro, enxofre, CTC efetiva, matéria orgânica e condutividade elétrica. Adicionalmente, foram coletadas, antes das irrigações contabilizadas como tratamento, amostras de água para verificação de possíveis alterações na qualidade da água de irrigação reciclada após as sucessivas irrigações. As subirrigações proporcionaram alterações na concentração apenas de potássio no substrato em ambos os tubetes, sendo que a maioria das características químicas avaliadas nos substratos permaneceu inalterada em função das subirrigações.

The quality of seedlings produced at forest nurseries is related to several factors, including irrigation and the used substrate. Both have as their purposes the production of quality seedlings in a short time period, but over-irrigation can negatively affect the substrate nutrient content. This work aimed to evaluate the chemical characteristics dynamics of a forest substrate subjected to successive irrigation at sub-irrigation tanks in two plastic tubes sizes. To this end, plastic tubes of 110 and 300 cm³ were placed, containing forest substrate without the presence of new seedlings at two sub-irrigation tanks with recirculation, one for each tube size, built at Universidade Federal de Lavras. It was set up completely randomized design with two replications, being the treatment levels 0,6, 12, 18, 24 and 30 irrigations, five per day. The substrate chemical characteristics were evaluated: pH, phosphorus, potassium, iron, zinc, manganese, copper, calcium, magnesium, aluminum, boron, sulfur, effective CEC, organic matter and electrical conductivity. Additionally, before the irrigations counted as treatment, water samples were taken to check for possible changes in the quality of irrigation recycled water after successive irrigations. The sub-irrigations provided only changes in the potassium concentration in the substrate in both tubes, and most of the chemical characteristics assessed on the substrate were unchanged as a sub-irrigation function.