Respostas de um balanço hídrico devido às periodicidades e equações de estimativa do armazenamento da água no solo

Orientador: Prof. Dr. Jorge Luiz Moretti de Souza

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo. Defesa: Curitiba, 27/06/2011

Inclui referências

Area de concentração : Qualidade e sustentabilidade ambiental

Resumo: O presente trabalho teve como objetivo avaliar a resposta de um balanço hídrico nas localidades de Goiânia-GO e Ponta Grossa-PR, devido a sua periodicidade e forma de agrupamento dos dados de entrada, bem como o desempenho de equações de estimativa do armazenamento de água no solo. As análises do trabalho foram realizadas utilizando um modelo de balanço hídrico baseado na metodologia de Thornthwaite & Mather, tendo como entrada valores de precipitação pluviométrica (P), evapotranspiração de referência (ETo), dentre outros coeficientes (coeficiente de cultivo, fração p, armazenamento inicial). Os valores diários da evapotranspiração de referência (ETo) foram calculados com o método de Penman-Monteith. Considerou-se nas simulações o solo possuindo água disponível de 10 mm a 160 mm, com intervalo de 15 mm. A avaliação do balanço hídrico quanto à periodicidade e forma de agrupamento dos dados de entrada foi realiza considerando: Procedimento 1 (BhDag) - agrupamento das componentes do balanço hídrico (ARM - armazenamento, ER - evapotranspiração real, DEF - deficiência hídrica e EXC - excedente hídrico) em períodos de 5, 7, 10 e 15 dias e um mês, após a simulação do balanço hídrico diário; e, Procedimento 2 (BhP) - simulação do balanço hídrico a partir de valores diários de P e ETo, agrupados em períodos de 5, 7, 10 e 15 dias e um mês. A avaliação da estimativa do armazenamento de água no solo foi realizada com cinco modelos (Thornthwaite & Mather, Braga, Potencial de Primeira Ordem, Potencial de Segunda Ordem e Cossenoidal), desconsiderando e considerando a realização de irrigações complementares. O modelo Cossenoidal foi considerado padrão. As análises realizadas permitiram verificar que: (a) Dependendo da finalidade, da quantidade de água disponível no solo (AD) e componente hídrica de interesse a periodicidade e forma de agrupamento dos dados de entrada (BhDag e BhP) podem interferir nas estimativas das componentes do balanço hídrico (ARM, ER, DEF e EXC). Para atividades que exigem maior detalhamento e precisão, como em estudos científicos, é recomendável a realização das análises conforme o Procedimento 1 (BhDag). Para as atividades que não necessitem de muita precisão, o balanço hídrico pode ser realizado conforme Procedimento 2 (BhP); (b) Os desvios encontrados entre as componentes ER, DEF e EXC do balanço hídrico realizados conforme os procedimentos BhDag e BhP, tenderam a aumentar para maiores periodicidades (5 dias para um mês) e menores valores de AD (160 mm para 10 mm); (c) A componente ARM apresentou maiores desvios médios diário em relação as demais componentes (ER, DEF e EXC) e tendência contrária, aumentando para menores periodicidades (um mês para 5 dias) e maiores valores de AD (10 mm para 160 mm); (d) As equações Potenciais de Primeira e Segunda Ordem apresentaram tendência aproximadamente igual ao modelo Cossenoidal no cálculo do balanço hídrico diário, considerando ou não irrigações complementares ao longo do ano; (e) A equação Exponencial não foi adequada para o cálculo do balanço hídrico diário, considerando ou não irrigações complementares; e, (f) A equação de Braga não foi adequada para análises considerando a realização de irrigações complementares em um balanço hídrico diário. Palavras-chave: Relações hídricas, contabilização hídrica, modelos, simulação.

Abstract: This study had as objective to evaluate the replies of a water balance components in the cities of Goiania-GO and Ponta Grossa-PR due to its periodicity and form of grouping the input data and the performance of equations to estimate water storage in soil. The analysis of the work were performed using a water balance model, based on the methodology of Thornthwaite & Mather, taking as input values for rainfall (R), reference evapotranspiration (ETo), among other factors (kc, p fraction, initial storage). The daily values of reference evapotranspiration (ETo) was calculated with the Penman-Monteith method. In the simulations was considered the soil having water available from 10 mm to 160 mm, with 15-mm.The evaluation of water balance as to the periodicity and form of grouping the input data was performed considering: Procedure 1 (BhDag) - grouping of water balance components (S - storage, AE - actual evapotranspiration, WD - water deficiency and WS - water surplus ) in periods 5, 7, 10 and 15 days and one month, after the simulation of daily water balance; and Procedure 2 (BhP) - simulation of water balance from the daily values of R and ETo, grouped in periods 5, 7, 10 and 15 days a month. The evaluation of the estimated water storage in soil was carried out with five models (Thornthwaite & Mather, Braga, First Order Potential, Second Order Potential and Co-sine), disregarding and considering the realization of complementary irrigation. The Co-sine model was considered standard. The analysis shows that: (a) Depending on the purpose, amount of available soil water (ASW) and water component of interest, the periodicity and form of grouping the input data (BhDag and BhP) may interfere with the estimates of the components of the balance (S, AE, WD and WS). For activities that require more detail and accuracy, water as in scientific studies, it is advisable to perform the analysis according to Procedure 1 (BhDag). For activities that do not require much accuracy the water balance can be performed as Procedure 2 (BhP), (b) The differences found between the Components, AE, WD and WS of water balance performed according to the procedures BhDag and BhP tended to increase to higher periodicities (5 days to one month,) and lower values of ASW (160 mm to 10 mm), (c) The S component showed higher average daily deviations relative to other components (AE, WD and WS) and counter trend increasing for lower periodicities (one month for 5 days) and higher values of ASW (10 mm to 160 mm), (d) Potential Equations of First and Second Order tended approximately equal to the Co-sine model to calculate the daily water balance Considering whether or not complementary irrigation during the year, (e) The exponential equation was not adequate for calculating the daily water balance, considering or not complementary irrigation; and, (f) The equation of Braga was not adequate for analysis considering the realization of a complementary irrigation daily water balance. Key-words: Water relations, water accounting, models, simulation.