Balanço hídrico de uma bacia hidrográfica localizada no oeste do estado do Paraná / Water balance of a river basin located in the west of the state of Paraná, Brazil

RESUMO Balanço hídrico é uma análise realizada com base em estudos sobre as entradas e saídas de água de uma bacia hidrográfica, e que tem grande importância por identificar o regime hidrológico e as possibilidades de utilização da bacia. Neste trabalho foi realizado o balanço hídrico de uma secção de bacia hidrográfica localizada no oeste do Paraná, em uma área de plantio de eucaliptos para corte, obtendo-se também os valores para o escoamento superficial por meio do método racional.

ABSTRACT Water balance consists in an analysis carried out based on studies on the inflows and outflows of a hydrographic basin, which is fundamental to identify the hydrological regime and the possibilities of using this basin. This study aims to verify the water balance of a section of a hydrographic basin located in Western Paraná, Brazil, in addition to obtaining the values for runoff by the rational method.

Uso de coberturas alternativas do solo para o controle das perdas de solo em regiões semiáridas / Use of alternative soil covers for the control of soil loss in semiarid regions

RESUMO A região semiárida do nordeste brasileiro é marcada por elevadas incertezas quanto à ocorrência de chuvas intensas, bem como por anos sequenciados de secas. Esses fenômenos naturais, somados à reduzida utilização de práticas conservacionistas, podem gerar degradação dos solos. Nesse contexto, o presente estudo objetivou avaliar a importância do uso de cobertura morta e espécies de oleaginosas não convencionais perenes (Moringa oleifera Lam. e Azadirachta indica A. Juss.) no controle da erosão do solo em parcelas de erosão, em condições de chuvas naturais. O estudo realizou-se durante os anos de 2016 e 2017 na bacia representativa do Mimoso, localizada no município de Pesqueira (PE), Brasil. Na área de estudo, instalaram-se três parcelas de erosão, cada uma com área igual a 40 m2 (2 × 20 m), que foram intensamente monitoradas no tocante à intensidade de precipitação, à umidade e à temperatura do solo, ao escoamento superficial e à produção de sedimentos. Para cada parcela experimental, adotaram-se os seguintes tratamentos: oleaginosas; oleaginosas + cobertura morta; solo descoberto. A cobertura do solo com oleaginosas e cobertura morta resultou em maior retenção de umidade do solo e menores valores de escoamento superficial e perdas de solo. O desenvolvimento da estrutura das oleaginosas diminuiu o impacto direto das gotas de chuva no solo, reduzindo as perdas de solo quando comparadas ao descoberto.

ABSTRACT The semiarid region of the Brazilian Northeast is marked by strong uncertainties regarding the occurrence of extreme rainfall, as well as the occurrence of sequenced year droughts. These natural phenomena, together with limited use of soil and water conservation practices, can generate soil degradation. In this context, the present study aimed to evaluate the importance of the use of mulch and non-conventional perennial oleaginous species (Moringa oleifera Lam. and Azadirachta indica A. Juss.) in soil erosion plots under natural rainfall. The study was conducted during the years of 2016 and 2017 in the representative basin of Mimoso, located in the municipality of Pesqueira, Pernambuco, Brazil. Three erosion plots each with an area of 40 m2 (2 m × 20 m), were installed in the study area, which were intensively monitored for rainfall intensity, soil moisture and temperature, runoff and sediment production. For each experimental plot, the following treatments were adopted: Oleaginous; Oleaginous + mulch; Bare soil. Soil cover with oleaginous species and mulch resulted in higher soil moisture and lower amounts of runoff and soil loss. The development of the tree structure of the oleaginous reduced the direct impact of raindrops on the soil surface, reducing the soil losses when compared to the bare soil.

Transporte de material dissolvido em superfície impermeável sob chuva artificial analisado com a aplicação do delineamento experimental das faces centradas / Transport of dissolved material on impermeable surface under artificial rainfall analyzed with the application of face-centered experimental design

RESUMO O estudo do escoamento superficial e transporte de poluentes é de grande importância, pois ajuda na prevenção de impactos ambientais, auxiliando em planejamentos a serem realizados pelo poder público. Neste trabalho, teve-se como objetivo estudar, em laboratório, a dinâmica do transporte de material (cloreto de sódio - NaCl) disposto sobre uma superfície impermeável, dissolvido pela aplicação de água via simulador de chuva, tendo como fonte de variação três variáveis independentes: declividade, intensidade de precipitação e posição do material. Utilizou-se o delineamento experimental de faces centradas, que contemplou diferentes cenários reproduzidos nos experimentos, onde se avaliou a influência das três variáveis independentes sobre às dependentes (tempo de transporte, valor de pico, tempo de pico e massa total transportada), cujas respostas foram monitoradas no exutório do modelo experimental. A análise de resultados obtidos permitiu identificar o efeito significativo da declividade e posição do material sobre todas as variáveis dependentes estudadas e ainda o efeito quadrático da declividade para o tempo de transporte e a massa total transportada. Já para a intensidade de precipitação, verificou-se influência apenas para o tempo de transporte, dentro dos intervalos de estudo com nível de significância de 95%. O modelo produzido para o tempo de transporte é capaz de explicar 90% da variabilidade dos dados, enquanto o para o valor de pico possui uma capacidade de explicação de 67,9%. O tempo de pico possui um modelo capaz de explicar 74,2% da variabilidade dos dados, e o modelo produzido para a massa total transportada possui uma capacidade de explicação de 62,4% da variabilidade dos dados.

ABSTRACT The study of surface runoff and transport of pollutants is of major importance, as it helps preventing environmental impacts, and supports planning tasks carried out by public authorities. The goal of this research was to study the dynamics of the transport of material (NaCl) on an impermeable surface, dissolved by the application of water through a rainfall simulator, having as its source of variation three independent variables: slope, rainfall intensity and position of the material. Face-centered experimental design was used, which contemplated different scenarios reproduced in the experiments, where the influence of the three independent variables on the dependent variables (transport time, peak value, peak time and total mass transported) was evaluated, whose responses were monitored at the outlet of the experimental model. The analysis of the results allowed to identify the significant effect of the slope and position of the material on all the dependent variables studied, as well as the quadratic effect of the slope for the transportation time and total mass transported. As for the rainfall intensity, only influence was observed for transportation time, within the study intervals with a level of significance of 95%. The resulting model is capable of explaining: 90% for transport time, 67.9% for peak value, 74.2% for peak time and 62.4% total mass transported.

Losses of water, soil, and nutrients during high-intensity simulated rainfall in two soil management systems different sources of fertilization / Perdas de água, solo e nutrientes durante chuva simulada de alta intensidade, em dois sistemas de manejo do solo e diferentes fontes de adubação

ABSTRACT: The goal of this study was to quantify the water, soil, and soluble nutrient losses during high-intensity rainfall simulated in two soil preparation systems with four sources of fertilization. Forty-five days after the corn seeding, a 120 mm h-1 intensity rainfall was simulated during 90 min in field plots with conventional tillage (CT) or no-tillage (NT). Each system had four repetitions with the fertilizer treatments, including without fertilization, mineral, urban waste compost (UWC), and pig slurry. P, K, Ca, and K concentrations were measured in soluble form, in addition to electrical conductivity, pH, water, and soil losses. As expected, the greatest soil losses occurred with CT; however, the greatest water losses occurred with NT. Among the fertilizers, UWC was more efficient because it had the highest infiltration rates. The concentrations of P, K, Ca, and Mg did not exhibit any interaction between fertilization and soil tillage treatments. K was the nutrient that presented the greatest losses (kg ha-1) at the end of the simulated rainfall because of the highest concentrations (mg L-1) added to high runoff coefficients of 45% for CT and 77% for NT. Thus, the evaluated system with cover crops and minimum soil tillage was not sufficient to control nutrient transfer in the soluble form during intense rainfall events.

RESUMO: O objetivo do trabalho foi quantificar as perdas de água, solo e nutrientes na forma solúvel durante chuva simulada de alta intensidade, em dois sistemas de preparos do solo e quatro fontes de adubação. Quarenta e cinco dias após a semeadura do milho, uma chuva com intensidade de 120 mm h-1 foi simulada durante 90 minutos, em parcelas de campo sob preparo convencional (PC) e plantio direto (PD). Em cada preparo há quatro repetições dos tratamentos com adubação: sem fertilização, mineral, composto de lixo urbano (CO), e dejetos de suíno. Foram mensuradas as concentrações de P, K, Ca, Mg na forma solúvel, além da condutividade elétrica - Ce, pH, perda de água e solo. Conforme esperado as maiores perdas de solo ocorreram para o PC, entretanto, as maiores perdas de água no PD. Entre as adubações, o CO foi o mais eficiente, pois apresentou as maiores taxas de infiltração. As concentrações de P, K, Ca e Mg não apresentaram interação entre os tratamentos de adubação e os tratamentos de preparo do solo. O K foi o nutriente que apresentou as maiores perdas (kg ha-1) ao final da chuva simulada, devido as maiores concentrações (mg L-1) somado aos altos coeficientes de escoamento superficial sendo 45% para o preparo convencional e 77% para o plantio direto. Ao final, o sistema avaliado com plantas de cobertura e mínimo revolvimento do solo não foi suficiente para controlar a transferência de nutrientes na forma solúvel durantes eventos de chuvas intensas.

Um método de ensaio para determinação da concentração de óleo em amostras de águas contaminadas com óleos e graxas / A test method for determining the oil concentration in water samples contaminated with oil and grease

RESUMO A concentração de óleos e graxas em amostras de águas contaminadas com resíduos oleosos pode ser determinada pelos procedimentos estabelecidos no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. No entanto, sua aplicação nem sempre resulta em valores adequados ou níveis de precisão satisfatórios para atendimento de padrões normativos. Nesse sentido, este artigo apresenta uma proposta de ensaio para determinação da concentração de óleos minerais em águas provenientes de áreas pavimentadas, sujeitas ao derramamento de óleos e graxas. Tal método tem por base o método de partição gravimétrica (5520 B), estabelecido pelo Standard Methods. No novo procedimento, a etapa de separação entre o solvente de extração contendo os resíduos e o restante da fase aquosa foi substituída pela evaporação de toda a água da amostra, em estufa a 85ºC. Para avaliar a eficiência do método, foram preparadas amostras com concentrações conhecidas de óleo de 200, 100, 50, 25 e 15 mg.L-1 em água destilada e realizados ensaios de laboratório para determinação do teor de óleo, conforme tal procedimento. Os valores obtidos para as concentrações de óleo são bastante satisfatórios, apresentando comportamento linear em relação às concentrações de referência. Esse fato evidencia a confiabilidade do método proposto e sua aplicabilidade na determinação da concentração de óleos em amostras de águas contaminadas provenientes do escoamento superficial em pavimentos.

ABSTRACT Oil and grease concentration in water samples contaminated by oily residues can be determined by the procedures established in the Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. However, its application does not always result in adequate values or satisfactory accuracy levels in order to meet regulatory standards. In this sense, this paper presents a test-method proposal for determining mineral oil concentration in water samples from runoff of paved areas subject to oil and grease spillages. This method is based on the partition-gravimetric method (5520 B) established by the Standard Methods. In the new procedure, the separation between the extraction solvent containing residues and the aqueous phase remainder was replaced by the whole water sample evaporation in an oven at 85ºC. In order to assess the proposed method's efficiency, samples were prepared with known oil concentrations of 200, 100, 50, 25 and 15 mg.L-1, in distilled water and laboratory tests were performed to determine the oil content, according to the new procedure. The values obtained for the oil concentrations through the proposed procedure are quite satisfactory, presenting linear behavior in relation to the reference concentrations. This fact evidences the reliability of the new method and its applicability in determining the oil concentration in contaminated water samples from runoff in pavement surfaces.

Avaliação do escoamento superficial de águas pluviais em pavimento de blocos de solo-cimento / Assessment of stormwater runoff in pavement of soil-cement blocks

RESUMO Avaliou-se o coeficiente de escoamento (volume escoado/volume precipitado), que define a capacidade de redução do escoamento superficial de um pavimento com blocos de solo-cimento intertravados (20,7 m de comprimento e 3 m de largura) dentro de uma estrutura de vigas de concreto transversais implantada em uma área de declividade de 6% e solo de baixa permeabilidade, e condições similares em áreas de ocupação de populações de baixa renda. Cento e oitenta e quatro eventos (precipitações) foram registrados, mas somente foram considerados eventos com volume precipitado maior que a capacidade máxima de armazenamento do pavimento (≈ 1.500 L) e temperatura menor a 23ºC para manter a precisão do sensor de medição. Os valores experimentais do coeficiente C oscilaram na faixa de 0,47 a 0,79, que confirmam que o pavimento de bloco de solo-cimento é semipermeável.

ABSTRACT In this article, the authors assessed the runoff coefficient C (drained volume/volume precipitate), which defines the capacity reduction of runoff, of a pavement with soil-cement interlocking blocks (20.7 m long and 3 m wide) within a structure of transverse concrete beams deployed in an area with slope of 6% and low permeability soil, and similar conditions in areas occupied by poor populations. One hundred and eighty-four events (rainfall) were recorded, but only events with a precipitate volume greater than the maximum capacity storage of pavement (≈ 1,500 liters) and a temperature less than 23ºC, to maintain the accuracy of the measurement sensor, were considered. The experimental values of the coefficient C varied in the range of 0.47 to 0.79, confirming that the soil-cement block pavement is semi permeable.

Colmatação e desempenho de sistemas alagados construídos de escoamento horizontal subsuperficial ao longo de oito anos de operação / Clogging and performance of horizontal subsurface flow constructed wetlands over eight years of operation

RESUMO O presente trabalho objetivou avaliar as condições de funcionamento de dois sistemas alagados construídos de escoamento horizontal subsuperficial (SACs-EHSS), um plantado (SACP) com taboa (Typha latifolia) e outro mantido sem plantas (SACNP), ao longo de oito anos de operação, no tratamento de esgoto sanitário. Mediu-se a extensão do escoamento superficial, como indicativo da colmatação do meio poroso ao longo do tempo, além de diversas variáveis que possibilitem inferências sobre as possíveis perdas de eficiência do sistema na remoção de poluentes dessa água residuária. As avaliações indicaram que o meio poroso dos dois SACs se encontra colmatado (mais de 80% do leito apresentando escoamento superficial), estando o SACNP, atualmente, em pior situação, tendo havido prejuízo do seu potencial de remoção de sólidos e nitrogênio em relação ao SACP. Apesar disso, o desempenho em ambos os sistemas permanece satisfatório, não existindo tendência de decréscimo acentuado nas suas capacidades de remoção de poluentes, contrariando a expectativa e corroborando resultados obtidos em trabalhos de monitoramento desses sistemas por longos períodos de tempo. A carga aplicada e o tipo de pré-tratamento a que o esgoto foi submetido parecem ter sido mais decisivos na eficiência dos sistemas em remover nutrientes/poluentes do que o próprio período de operação das unidades, sobretudo no que se refere ao SACP.

ABSTRACT The objective of this work was to evaluate the conditions of operation of two horizontal subsurface flow constructed wetlands (HSSF-CW), one planted (PCW) with cattail (Typha latifolia), and another, maintained without plants (NPCW), along eight years of operation in sewage treatment. The extent of the overland surface flow was measured as an indicative of the clogging of the pore medium over time, besides several variables that allow to infer possible losses of treatment efficiency in the pollutants removal from wastewater. Evaluations indicated that the porous medium of the two CWs is clogged (more than 80% of the bed with overland surface flow), and that the NPCW is currently in a worse condition, with a reduction of its solids and nitrogen removal potential in relation to the PCW. Despite this, the performance in both systems remains satisfactory, and there is no tendency of decrease in the capacity to remove pollutants, contrary to expectations, and corroborating the results obtained in works that monitored these systems for long periods of time. The load applied and the type of pretreatment to which the influent was submitted seem to have been more decisive in the systems' efficiency in removing nutrients/pollutants than the operating period of the unit, especially for the PCW.

Distribuição das taxas de infiltração em áreas afetadas por processos erosivos acelerados e recobertas por materiais antropogênicos / Infiltration distribution rates on areas affected by rapid erosive process and covered by anthropogenic materials

RESUMO Este artigo busca avaliar a distribuição das taxas de infiltração na dinâmica de áreas afetadas por processos erosivos acelerados e recobertas por material antropogênico. Foram realizados ensaios de infiltração com o uso de infiltrômetro em pontos distribuídos na área de investigação. Os dados foram ajustados à função de decaimento de Horton, e seus parâmetros, correlacionados com atributos do meio físico e do modelo digital do terreno por meio do coeficiente de correlação de Pearson. Os resultados permitiram constatar grande variabilidade das taxas de infiltração, decorrentes das complexidades geradas pelas diversas obras de contenção, com diferentes variáveis morfológicas, granulométricas e de uso da terra, nos diferentes setores amostrados. Apesar da variação espacial dessas taxas, a avaliação setorizada, coerente com as características do meio físico, permitiu a constatação das principais variáveis que interferem nos parâmetros representativos das taxas de infiltração. Assim, em setores de baixa vertente, há correlação forte entre as taxas de infiltração e a areia fina, assim como entre essas taxas e a distância do rio. Já nos setores de alto declive e pastagem, tais correlações são altas entre as taxas de infiltração final e os materiais finos (argila e argila + silte). Em setores de alta vertente, sem cobertura vegetal, as correlações mais fortes ocorrem entre a infiltração final e o fluxo de escoamento superficial acumulado. Tais dados apontam, portanto, para a complexidade do próprio fenômeno, que depende tanto das características dos materiais de superfície e da morfologia dos terrenos quanto da situação específica da área.

ABSTRACT In this paper, infiltration distribution rates were evaluated on areas affected by accelerated erosive processes and covered by anthropogenic material. Infiltration tests were performed at several samples distributed in the area. The data were adjusted to the Horton decay function, and its parameters were correlated with attributes of the physical environment and the terrain digital model, using the Pearson correlation coefficient (r). Results pointed out great variability of infiltration rates, due to the complexities generated by several structural interventions in the different sectors sampled, with different morphological, granulometric and land use variables. The analysis made sector by sector here proposed allowed verifying the main variables that interfere in the parameters that represent the infiltration rates, in spite of the spatial variability for infiltration rates. In low-slope sectors, there was a strong correlation between infiltration rates and sand, as well as between these rates and river distance. In high slope and grassland areas, such correlations are high between the final infiltration rates and the fine materials (clay and clay + silt). In high-slope areas with no vegetation coverage, the strongest correlations occur between the final infiltration and the cumulative runoff flow. Therefore, results here presented emphasize that both the characteristics of the cover materials and the morphology of the land are determinant for data analysis.

Tratamento de esgoto sanitário por escoamento superficial no solo: remoção de metais / Wastewater treatment by overland flow: removal of metals

RESUMO Com o objetivo de avaliar a remoção e a concentração dos metais cádmio (Cd), cromo (Cr), cobre (Cu), chumbo (Pb), ferro (Fe), níquel (Ni) e zinco (Zn) em águas residuais municipais, foram conduzidos ensaios de campo utilizando o método do escoamento em duas taxas de aplicação superficial, 0,30 e 0,20 m3.m-1.h-1, em uma rampa de 4,25 × 40 m, com 3,5% de declividade, plantada com Tifton 85 (Cynodon spp.). Em amostras coletadas durante o estudo de 15 meses, apenas Cu, Cr e Pb excederam os limites de lançamento de acordo com a Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) nº 430/2011 (BRASIL, 2011). A taxa de aplicação não influencia na remoção superficial de Cd, Cr, Cu, Fe, Ni e Pb, no entanto maior remoção de Zn ocorreu ao empregar taxas de aplicação superficial de 0,30 m3.m-1.h-1. A taxa de aplicação não influencia a incorporação de Cd, Cr, Fe, Ni e Zn na biomassa, porém maior incorporação de Pb ocorreu ao aplicar 0,20 m3.m-1.h-1.

ABSTRACT In order to evaluate the removal and concentration of the metals cadmium (Cd), chrome (Cr), copper (Cu), lead (Pb), iron (Fe), nickel (Ni) and zinc (Zn) in municipal wastewater, we conducted field tests using the method of overland flow under two rates of surface application, 0.30 and 0.20 m3.m-1.h-1, on a ramp of 4.25 × 40 m with a slope of 3.5%, planted with Tifton 85 (Cynodon spp.). In samples collected during the 15-month study, only Cu, Cr and Pb exceeded the discharge limit according to the National Environment Council (CONAMA) Resolution n. 430/2011 (BRASIL, 2011). The application rate does not influence the surface removal of Cd, Cr, Cu, Fe, Ni and Pb; however, higher Zn removal occurred by applying rates of surface application of 0.30 m3.m-1.h-1. The rate of application does not influence the incorporation of Cd, Cr, Fe, Ni and Zn in the biomass, but greater incorporation of Pb occurred when applying 0.20 m3.m-1.h-1.

Avaliação do modelo J2000/JAMS para modelagem hidrológica em bacias hidrográficas brasileiras / J2000/JAMS model evaluation for Brazilian watersheds hydrological simulation

RESUMO: A gestão de recursos hídricos no Brasil é prejudicada pela carência de informações hidrológicas, que pode ser suprida pelos modelos hidrológicos que simulam o comportamento das bacias hidrográficas. Entretanto, muitos modelos não geram bons resultados quando executados fora da área de estudo onde foram criados. Por isso, devido à sua adaptabilidade, o modelo J2000 inserido no framework Jena Adaptable Modelling System (JAMS) foi avaliado para simulação de duas bacias hidrográficas inseridas na zona de afloramento do Sistema Aquífero Guarani, a Bacia Hidrográfica do Ribeirão da Onça (BRO) e a Microbacia do Córrego Cavalheiro (BCC), nos municípios de Brotas e Analândia, respectivamente, no estado de São Paulo. O framework JAMS apresentou-se como um sistema simplificado para uso, flexível diante das adaptações necessárias para compatibilização com as características climatológicas e hidrológicas das áreas de estudo. O modelo J2000 mostrou-se eficiente na predição da resposta hidrológica das bacias hidrográficas, apresentando um coeficiente de Nash-Sutcliffe (NSE) de 0,76 e 0,81, para os períodos de calibração e validação da BRO; e 0,76 e 0,56, para os períodos de calibração e validação da BCC, respectivamente. O erro absoluto, calculado pelo valor da raiz do erro quadrático médio, foi considerado baixo por apresentar valores de 0,14 e 0,18 m³.s-1 para os períodos de calibração e validação da BRO; e 0,02 e 0,03 m³s-1 para os períodos de calibração e validação da BCC, respectivamente. Portanto, o J2000/JAMS mostrou-se como um candidato potencial para modelagem hidrológica de bacias hidrográficas do estado de São Paulo, podendo ser utilizado para estudos sobre as relações entre a localização do uso do solo na bacia hidrográfica e a geração de escoamento.

ABSTRACT: The water resources management in Brazil is affected by the lack of hydrological information, which can be filled by hydrological models that simulate the behavior of watersheds. However, it was noticed that many models do not generate good results when performed outside of the study area where they were created. Therefore, due to its adaptability, the J2000 model linked into the Jena Adaptable Modelling System (JAMS) framework was evaluated for simulating two basins at the outcrop zone of the Guarani Aquifer System, the Ribeirão da Onça watershed (BRO) and the Córrego Cavalheiro watershed (BCC), located at Brotas and Analândia cities, respectively, in the state of São Paulo, Brazil. The JAMS framework was presented as a flexible and easy to use system, admitting all the necessary adaptations for compliance with the climatological and hydrological characteristics of the study areas. The J2000 model proved to be effective in predicting the hydrological response of watersheds, with a Nash-Sutcliffe coefficient of 0.76 and 0.81, for periods of calibration and validation of the BRO; and 0.76 and 0.56, for periods of calibration and validation of the BCC, respectively. The absolute error, calculated with the root of mean square error value, was considered low by the present values ​​of 0.14 and 0.18 m³.s- 1, for periods of calibration and validation of the BRO; and 0.02 and 0.03 m³.s- 1, for periods of calibration and validation of the BCC, respectively. Therefore, the J2000/JAMS showed up as a potential candidate for hydrological modeling of watersheds in São Paulo, and may be used for studies on the relationship between the location of land use in the watershed and the generation flow.

Cartografia digital para estimativa de escoamento superficial visando ao planejamento urbano / Digital cartography to estimate runoff for supporting urban planning

RESUMO O trabalho foi desenvolvido na Bacia Hidrográfica do Córrego Caçula, município de Ilha Solteira (SP, Brasil), e teve como finalidade estimar o potencial de escoamento superficial com base em metodologias de cartografia apoiadas em técnicas de tratamento digital de dados objetivando baixo custo e rapidez no processo de análise com vistas a subsidiar o planejamento urbano. O método de curva número (CN), desenvolvido pelo Soil Conservation Service (SCS), foi utilizado para determinação do potencial de escoamento superficial combinando informações de uso e ocupação do solo e tipos de solo presentes na bacia. As cartas de uso e ocupação foram produzidas por meio de imagens de satélite dos anos de 2001 e 2009, possibilitando considerar cenário passado e recente para verificar a influência das mudanças de uso do solo no escoamento superficial. Foi possível averiguar que as modificações no uso e na ocupação ocorridas no período resultaram em mudanças nos índices de escoamento superficial, particularmente em função do crescimento da área urbanizada e de plantio de cana-de-açúcar em substituição a pastagens. Os resultados mostraram forte influência do uso do solo nos valores de escoamento obtidos, e as mudanças de uso, sobretudo de pastagem para cultura de cana-de-açúcar, apontaram fortes variações nos valores obtidos. Em geral, os resultados permitiram avaliar potencialidades e limitações para a expansão urbana, indicando áreas carentes de estudos mais detalhados visando à solução de problemas locais.

ABSTRACT The research was developed in Caçula Stream basin in Ilha Solteira (SP, Brazil), focusing on runoff estimation based on digital cartography in order to produce quick and low cost chart for supporting urban planning. The runoff curve number (CN) method, from Soil Conservation Service (SCS), was used for runoff estimation using land use and soil classes occurring in the area. Land use charts were produced by satellite imagery (2001 and 2009) to consider past and present scenarios and taking in account how land use changes controls runoff. It was observed that the use modifications happened in the period resulted in changes on runoff index, mainly because of the increasing of the urban area and pasture to sugar cane use substitution. Results show strong relationship between runoff and land use changes. In general, results allowed to predict potentials and constrains for urban expansion in the area, indicating specific areas which need detailed studies for local problems solve.

Índice de cobertura vegetal pela cultura do milho no período de chuvas intensas no sul de Minas Gerais / Plant cover index in the period of intensive rainfall for corn crop at south of Minas Gerais state, Brazil

A cobertura vegetal é a defesa natural do solo contra a erosão hídrica. Nos modelos de estimativas de perdas de solo, o efeito da cobertura vegetal na interceptação da energia cinética da chuva é a variável chave na modelagem do processo erosivo. Assim sendo, objetivou-se avaliar a eficiência da cobertura vegetal, proporcionada pela cultura do milho, e suas relações com os atributos fitotécnicos desta cultura para alguns híbridos. O estudo foi realizado no campo demonstrativo de híbridos de milho da Universidade Federal de Lavras, localizada no município de Lavras, MG. Para determinação da cobertura vegetal utilizou-se um aparato que consiste em uma estrutura horizontal, contendo orifícios para visualização dos pontos com cobertura e sem cobertura vegetal, sendo as leituras feitas de forma aleatória e transversalmente às linhas da cultura. Os atributos fitotécnicos avaliados foram altura da planta, estande, matéria seca e produção de grãos. Diante dos resultados pode-se concluir que o maior índice de cobertura vegetal foi observado para os híbridos de milho P 30F33, P 30F90, P 3021, STRIKE, FORT, VALENT, UFLA 2001, UFLA 2004, CO 32, D 8480, D 8420 DKB 333B, DKB 440, evidenciando boa qualidade como planta protetora do solo. No período de maior ocorrência de chuvas, na região sul de Minas Gerais, a cultura do milho pode minimizar o efeito do processo erosivo. A produção de matéria seca relacionou-se bem com o índice de cobertura vegetal, podendo ser um indicativo quanto à proteção do solo.

The plant cover is a natural protection of soil against water erosion. In estimative models of soil loss, the effect of plant cover in the interception of rainfall kinetic energy is the key variable in the modeling of the erosive process. Thus, the aim of this work is to evaluate the efficiency of the plant cover provided by the corn crop and their relations with the phytotechnical attributes of this crop for its respective hybrids. This study was conducted in the corn hybrids demonstrative field at the Federal University of Lavras, Minas Gerais State, Brazil. In order to evaluate the plant cover a display was used that included a horizontal structure, containing holes for viewing the points with and without plant cover, the being readings performed at random and transversally to the crop lines. The phytotechnical attributes evaluated were plant height, stand, dry matter and grain production. It can be concluded that the higher plant cover index was observed for corn hybrids P 30F33, P 30F90, P 3021, STRIKE, FORT, VALENT, UFLA 2001, UFLA 2004, CO 32, D 8480, D 8420 DKB 333B, and DKB 440, proving good quality as a protective soil plant. In the period of larger occurrence of rainfall in the south of Minas Gerais state, the corn crop can minimize the effect of the erosive process. The production of dry matter was well correlated with the plant cover index, and can be used as evidence of soil protection.

Estimativa de área impermeabilizada diretamente conectada e sua utilização como coeficiente de escoamento superficial / Estimate of directly connected impervious areas and its use as runoff coefficient

Neste estudo realizou-se a caracterização do uso e ocupação do solo na cidade de Ribeirão Preto (SP), além da análise detalhada da impermeabilização urbana e conectividade hidráulica dos lotes. Também foi avaliado o coeficiente de escoamento superficial (C) para seis sub-bacias, utilizando-se três métodos com diferentes níveis de precisão. Utilizando-se o Método Racional com os valores estimados de C, calcularam-se os picos de vazão para as sub-bacias. Identificou-se que a impermeabilização cresce com a redução da área do lote. As estimativas de C resultam em diferenças importantes em seus valores, refletindo na previsão da vazão. A utilização de tabelas com C detalhado e no seu limite superior se aproxima dos valores estimados por C AIDC. Recomenda-se estimar C AIDC a partir da área do lote ou pesquisa de campo.

This paper presents a study of characterization of land occupation and its use in the city of Ribeirão Preto (São Paulo), as well as a detailed analysis of the urban imperviousness and hydraulic connectivity of the plots. The runoff coefficient (C) for siz sub-basins was evaluated on the basis of three different definitions. The peaks of outflow for the sub-basins were calculated using the Rational Method with the estimated values of C. It was identified that the imperviousness increases as the area of the plot decreases. The estimative of the C show important differences in its values, influencing the outflow. The use of tables with detailed and maximal C values beyond its superior limitation is equivalent to the values estimated with C DCIA. It is recommended that the C DCIA relative to the area be estimated based on the plot or field researches.

Modelagem do escoamento superficial a partir das características físicas de alguns solos do Uruguai / Runoff modeling from soil physical characteristics in different places in Uruguay

Os objetivos deste trabalho foram determinar e modelar o escoamento superficial para solos com diferentes características físicas a partir de diferentes intensidades de chuva. Foram realizadas chuvas simuladas em diferentes solos, no Uruguai. Chuvas artificiais com intensidades de 30, 60 e 120mm h-1 foram aplicadas utilizando-se um simulador estacionário de bicos múltiplos e oscilantes. Em cada solo foram determinados o tempo de início e a taxa de escoamento superficial, além da chuva (quantidade, duração e intensidade), declividade do terreno, matéria seca na superfície e cobertura do solo, densidade (do solo e de partícula), porosidade do solo (macro, micro e total), textura (argila, silte e areia), umidade inicial e saturação do solo. Foi utilizado o modelo modificado de Smith para estimativa do escoamento superficial. As perdas acumuladas por escoamento superficial foram de 64, 32, 30 e 15 por cento do total aplicado para Vertissolo 1, Chernossolo, Argissolo e Vertissolo 2, respectivamente. Há uma relação inversa entre o tempo de início do escoamento e a taxa constante de escoamento superficial, independentemente das condições da superfície do solo e da chuva. Isso está associado à intensidade da chuva, pois quanto mais esta aumentar, menor é o tempo de início do escoamento e maior é a taxa constante de escoamento superficial. O modelo modificado de Smith estima melhor o escoamento superficial sob condições de elevada umidade do solo.

The objective of this research was to determinate and modeling the runoff for different soils classes based on different simulated rainfall intensities (30, 60 and 120mm h-1) in different soils in Uruguay. A portable rainfall simulator with multiple nozzles was used to simulate different rainfall intensities. On each soil was measured the initial time and rate of runoff, rainfall (total, duration and intensities), direction of slope, crop residue and cover percentage, soil densities (bulk and particle), soil porosity (bulk, macro and micro), textural fractions (clay, silt and sand), initial and saturated soil moisture. The runoff was estimated with Smith's modified model. The accumulate runoff losses were 64, 32, 30 e 15 percent from the total rainfall, for Vertissolo 1, Chernossolo, Argissolo e Vertissolo 2, respectively. The relationship between initial runoff and the runoff rate was inversively, independently of the soil surface and rainfall conditions. Increasing rainfall intensity decreases the initial runoff time and increase runoff rate. Smith's modified model provides a better runoff estimated in soils with high soil moisture content.

Modelo de escoamento superficial em bacia experimental da Reserva Florestal Adolpho Ducke

In this study, experimentation and hydrologic modeling of rainfall events transformed into runoff in natural forest systems, are investigated, including the following treatments: construction of an iterative optimization computational algorithm to identify the average unity hydrograph (rain-discharge transfer function) of the watershed, and to compute the effective rainfalls adequate to each discharge-rainfall event; applying the methodology to the Igarapé Bolívia watershed, which is located inside the Adolpho Ducke Forest Reserve; analysis and interpretation of the established algorithm, focusing on its convergence and on the significance of the results of this optimization process; and comparison with other studies in small watersheds of Central Amazonia. Rainfall and runoff measurements were made from July 2004 to September 2006, including the preparation phase of the level-discharge curve of the Igarapé Bolívia and the making of a large and diversified set of rainfall and runoff events.

Neste estudo, a experimentação e a modelagem hidrológica de eventos de precipitação transformada em escoamento superficial em sistemas naturais de floresta são investigadas, contemplando os seguintes tratamentos: construção de algoritmo computacional iterativo de otimização para a identificação do hidrograma unitário médio (função de transferência chuva-descarga) da bacia e para o cálculo das precipitações efetivas adequadas à cada evento chuva-escoamento; aplicação da metodologia à bacia hidrográfica do igarapé Bolívia, situada no interior da Reserva Florestal Adolpho Ducke; análise e interpretação do algoritmo criado, enfocando a sua convergência e o significado dos resultados desse processo de otimização; e comparação com outros estudos em pequenas bacias da Amazônia Central. O período de medidas de chuva e de vazões estende-se de julho de 2004 a setembro de 2006, incluindo a fase de preparação da curva-chave do igarapé Bolívia e a formação de um conjunto amplo e diversificado de eventos de chuva e de escoamento no curso d'água.

From a water resource to a point pollution source: the daily journey of a coastal urban stream

The aim of this study was to understand how a stream ecosystem that flows from its fountainhead to its mouth inside a city, changes from a water resource to a point pollution source. A multidisciplinary descriptive approach was adopted, including the short-term temporal and spatial determination of physical, chemical, biological and ecotoxicological variables. Results showed that water quality rapidly decreases with increasing urbanization, leading the system to acquire raw sewage attributes even in the first hundred meters after the fountainheads. Despite the tidal circulation near the stream mouth being restricted by shallowness, some improvement of the water quality was detected in this area. The multidisciplinary evaluation showed to be useful for obtaining a more realistic understanding of the stream degradation process, and to forecast restoration and mitigation measures.

Este trabalho teve o objetivo de compreender como um ecossistema de córrego que flui desde as nascentes até sua desembocadura dentro de uma cidade, transforma-se de recurso hídrico em fonte pontual de poluição. Foi adotada uma abordagem descritiva multidisciplinar, incluindo a determinação espacial e temporal em escala diária de variáveis físicas, químicas, biológicas e ecotoxicológicas. Os resultados mostraram que a qualidade da água rapidamente diminui com o aumento da intensidade espacial de urbanização, levando o sistema a adquirir características típicas de esgoto bruto já após suas primeiras centenas de metros de curso. Apesar da circulação relacionada à maré junto a desembocadura ser restrita devido às baixas profundidades, foi registrada certa melhora na qualidade da água nessa área. A avaliação multidisciplinar se mostrou útil para obter uma compreensão mais realista do processo de degradação do córrego e para propor medidas de restauração ou mitigação dos impactos.

Erosão do solo na Amazônia: estudo de caso na região do Apiaú, Roraima, Brasil

The study analyzed soil erosion by rain water in two land uses (primary forest and pasture derived from forest) from August 1988 to February 1992, in the Apiaú region, Roraima State, Brazilian Amazonia. For a standard slope of 20%, the results indicated that soil erosion in Brachiaria humidicola pasture (1,128 kg.ha'.y1) was 7.5 times higher than that under primary forest (150 kg.ha'.y1) in the same period. The runoff was 3.18 10ft l.ha'.y1 in the pasture and 1.13 106 l.ha"'.y"' in the primary forest. Although located less than 1 km apart, the rain that reached the soil annually in the two systems was unequal (P 0.001; toos136), reflecting the difference in cover between forest (1,538 mm) and pasture (2,109 mm). The results suggest that substitution of tropical forests by pastures in Amazonia increases soil erosion, and that the effects could be reflected in the regional and global social-economy.

O estudo analisou a erosão do solo pela ação da água das chuvas, em dois usos da terra (floresta primária e pastagem derivada de floresta) entre agosto de 1988 e fevereiro de 1992, na região do Apiaú, Estado de Roraima, Amazônia brasileira. Para um declive padrão de 20%, os resultados indicaram que a erosão em um sistema de pastagem com Brachiaria humidicola (1.128 kg.ha'.ano') foi 7,5 vezes maior quando comparado com os dados obtidos para floresta primária(150 kg.ha'.ano1) no mesmo período. O escoamento superficial ("runoff') foi de 3,18 IO6 l.ha'.ano'1 para o pasto e de 1,13 IO6 l.ha'.ano"1 para a floresta primária. Embora situados a menos de 1 km de distância, a precipitação pluviométrica anual que efetivamente atingiu o solo nos dois sistemas foi desigual (P 0,001; t005 , 36) e refletiu a diferença de cobertura vegetal entre a floresta (1.538 mm) e a pastagem (2.109 mm). Os resultados indicam que a substituição de florestas tropicais por pastagens na Amazônia aumenta a erosão laminar e seus efeitos podem ser refletidos na sócio-economia regional e global.