A maior dificuldade em descrever e estimar a distribuição de água no bulbo molhado sob gotejamento reside na extração de água pelo sistema radicular, que é mais complexa devido à geometria de fluxo tridimensional. Os modelos existentes são, na maioria, unidimensionais ou multidimensionais de acessibilidade limitada. Este trabalho propõe um modelo semi-analítico para distribuição bidimensional de umidade ou de potencial no bulbo molhado, através da superposição da solução analítica de Warrick, para ponto-fonte em condições de regime não-permanente, com um modelo paramétrico de extração de água pelas raízes, considerando o balanço de água num volume unitário do solo. O modelo foi ajustado com sucesso a dados experimentais para a cultura do milho num solo franco-siltoso. Simulações de distribuição de água no bulbo molhado mostraram que o modelo permite estimar ou descrever a dinâmica de água do solo no bulbo molhado em qualquer tempo ao longo do ciclo de irrigação, o que pode contribuir significativamente na avaliação do manejo da irrigação, no estudo de posicionamento de sensores de umidade ou de potencial matricial, e em estudos relacionados à atividade das raízes no bulbo molhado.<br>Water extraction by roots has been the main difficulty in describing and predicting a three-dimensional water distribution in the wetted volume under drip irrigation. The existing models consider either one-dimensional or multidimensional flow geometry, but in general, they are not easily accessible. This work introduces a two-dimensional semianalytical model for water content or potential distribution based on a superposition of the Warrick's analytical solution for transient flow from point source with a simple parametric model for root uptake. The model is also based on a local water balance, i.e., it considers a unit volume in a grid set in the wetted volume. The model results fitted well to the experimental data collected using corn plants in a Silt Loam Soil in containers. Simulations of water distribution in the wetted volume showed that the model allows to estimate and to describe soil water dynamics in the wetted volume during an irrigation cycle. This can improve significantly the evaluation of irrigation management, sensor placement studies and activity and distribution of roots in the wetted volume.

Water extraction by roots has been the main difficulty in describing and predicting a three-dimensional water distribution in the wetted volume under drip irrigation. The existing models consider either one-dimensional or multidimensional flow geometry, but in general, they are not easily accessible. This work introduces a two-dimensional semianalytical model for water content or potential distribution based on a superposition of the Warrick's analytical solution for transient flow from point source with a simple parametric model for root uptake. The model is also based on a local water balance, i.e., it considers a unit volume in a grid set in the wetted volume. The model results fitted well to the experimental data collected using corn plants in a Silt Loam Soil in containers. Simulations of water distribution in the wetted volume showed that the model allows to estimate and to describe soil water dynamics in the wetted volume during an irrigation cycle. This can improve significantly the evaluation of irrigation management, sensor placement studies and activity and distribution of roots in the wetted volume. | A maior dificuldade em descrever e estimar a distribuição de água no bulbo molhado sob gotejamento reside na extração de água pelo sistema radicular, que é mais complexa devido à geometria de fluxo tridimensional. Os modelos existentes são, na maioria, unidimensionais ou multidimensionais de acessibilidade limitada. Este trabalho propõe um modelo semi-analítico para distribuição bidimensional de umidade ou de potencial no bulbo molhado, através da superposição da solução analítica de Warrick, para ponto-fonte em condições de regime não-permanente, com um modelo paramétrico de extração de água pelas raízes, considerando o balanço de água num volume unitário do solo. O modelo foi ajustado com sucesso a dados experimentais para a cultura do milho num solo franco-siltoso. Simulações de distribuição de água no bulbo molhado mostraram que o modelo permite estimar ou descrever a dinâmica de água do solo no bulbo molhado em qualquer tempo ao longo do ciclo de irrigação, o que pode contribuir significativamente na avaliação do manejo da irrigação, no estudo de posicionamento de sensores de umidade ou de potencial matricial, e em estudos relacionados à atividade das raízes no bulbo molhado.

No passado, a ocupação territorial do Brasil ocorreu de maneira extremamente desordenada, de forma que a utilização inadequada dos recursos naturais causou sérios impactos negativos aos recursos hídricos, como a deterioração da qualidade da água e, conseqüentemente, a redução na disponibilidade hídrica. Atualmente, ainda existem poucas ferramentas que permitem aos usuários e órgãos gestores um planejamento adequado do uso da água. Nesse sentido, este estudo teve como objetivo simular e analisar a demanda e a oferta de água na agricultura para a bacia hidrográfica do Córrego Jundiá, utilizando o software Perímetro. Durante a realização do estudo, procedeu-se ao cadastramento dos usuários de águas superficiais da bacia do Córrego Jundiá e de suas principais características. Na estimativa da vazão de pico na irrigação, considerou-se a área irrigada, a irrigação total necessária, o tempo de funcionamento do sistema e o período de irrigação. A evapotranspiração de referência foi determinada, utilizando-se equação de Hargreaves-Samani. Para obter a vazão captada média, considerou-se a vazão de pico na irrigação o tempo de funcionamento máximo possível e o tempo efetivo de funcionamento. Os resultados obtidos permitiram as seguintes conclusões: os usuários de água da bacia do Córrego do Jundiá pertencem ao setor agrícola e saneamento; a bacia do Córrego Jundiá possui uma área irrigada de aproximadamente 1.108 ha, sendo 39,8% irrigada por aspersão convencional, 8,4% por microaspersão, 8,5% por gotejamento, 42,4% por pivô central e 0,9% utilizando mangueira; 51,7% dos usuários captam vazão de pico superior a 25% da Q90; 39,5% dos usuários demandam vazão captada média superior a 25% da Q90; a demanda de água máxima ao longo do curso d água corresponde a 195,5% da Q90 na foz da bacia, enquanto a maior vazão captada média representou 73%. Constatou-se a necessidade de regularizar a vazão dos cursos d água com a construção de reservatórios, de usar um sistema de programação de irrigação minimizando a vazão de pico e, até mesmo, substituir os sistemas de irrigação menos eficientes por outros mais eficientes; e o software Perímetro mostrou-se eficiente na simulação do manejo de irrigação e das vazões demandadas e disponíveis ao longo da bacia hidrográfica. | In the past, the occurrence of the territorial occupation in Brazil was extremely disordered and the inadequate use of the natural resources caused serious negative impacts on the water resources, such as the deterioration of the water and the consequent reduction in the water availability. Nowadays, there are few tools that allow the users and management agencies to accomplish an appropriate planning for water. In this scenery, this study was carried out to simulate and analyze both demand and supply of the water in agriculture in the hydrographic basin of the Jundiá creek, by using the software Perímetro . During the accomplishment of this study, the users of the surface wasters in the Jundiá creek basin and their main characteristics were registered in cadastre. In estimating the peak discharge in irrigation, the following factors were considered: the irrigated area, the total irrigation required, the system operation time and the irrigation period. The reference evapotranspiration was determined, by using the equation by Hargreaves-Samani. The peak discharge in irrigation, the possible maximum operational time and the effective operational time were taking into account in order to obtain the average captured discharge. According to the results, the following conclusions were drawn: the users of the water in the Jundiá creek basin belong to both agricultural and sanitation sectors; the Jundiá creek basin has an irrigated area around 1,108ha, as being 39.8% irrigated by conventional sprinkler, 8.4% by microsprinkling, 8.5% by trickle irrigation, 42.4% by central pivot and 0.9% by using hose; 51.7% users capture peak discharge above 25% Q90; 39.5% users demand an average discharge above 25% Q90; the maximum demand along the watercourse corresponds to 195.5% Q90 at the firth of the basin, and the highest average discharge represented 73%. The following were observed: the need for regularizing the flow rate of the watercourse, by constructing reservoirs, the use of the irrigation programming system to minimize the peak discharge; and even to substitute the less efficient irrigation systems by other more efficient ones. The Perímetro software showed to be efficient in either simulating the irrigation management and the demanded discharges available along the hydrographic basin. | Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais

O objetivo do presente trabalho é comparar a dinâmica do armazenamento de água em duas classes de textura do solo (arenoso e argiloso), na região de Ponta Grossa, Estado do Paraná, utilizando um programa que permite a simulação do balanço hídrico climatológico decendial para fins de irrigação agrícola com cinco equações de estimativa do armazenamento de água no solo. Os melhores resultados foram obtidos para os valores de armazenamento simulados para o solo argiloso (CAD = 65 mm) com as equações Potenciais de Primeira e Segunda Ordem e Co-senoidal. As equações de Braga (1982) e deThornthwaite e Mather (1955) não apresentaram bons resultados, considerando irrigações ao longo do ano. Os cinco modelos não apresentaram diferenças significativas para balanços hídricos simulados sem irrigação. A simulação dos balanços hídricos para o solo arenoso (CAD = 25 mm) resultou em valores inconsistentes.<br><br>The objective of this work was to compare the dynamic of soil water storage in two soil texture classes (sandy and clayey), inPonta Grossa, state of Paraná , Brazil, using a program that allows the simulation of decadal climatic water balance for agricultural irrigation with five equations to estimate the soil water storage. The best results were obtained for the soil water storage values simulated for the clayey soil (AWC = 65 mm) with First and Second Order Potential and Co-senoidal equations. The equations of Braga (1982) and Thornthwaite and Mather (1955) did not present good results considering irrigations along the year. The five models did not present significant differences for water balance simulated without irrigation. The water balance simulation for sandy soil (AWC = 25 mm) resulted in inconsistent values.

RESUMO O presente trabalho teve como finalidade o estudo da dinâmica da água no solo, através da irrigação localizada subsuperficial, utilizando-se procedimentos de simulação numérica, com o desenvolvimento de um modelo iterativo computacional, procurando-se estimar, com base em dados de características de retenção de água no solo (teor de água inicial, parâmetros da curva de retenção da água no solo e condutividade hidráulica saturada) e características do emissor (vazão) a distribuição do teor de água no meio após determinado intervalo de tempo. Para validação do modelo foram realizados ensaios em condição de campo em um solo classificado como Terra Roxa Estruturada, "intergrade" para Latossolo Vermelho-Escuro, textura média/argilosa. Foram realizados 4 ensaios com vazões de 5,6t.h-1 e 3,3t.h-1, quando utilizados um emissor, e vazões de 4,3t.h-1 e 2,2t.h-1, e dois emissores, funcionando simultaneamente. Utilizando-se o Teste t para comparação de médias, verificou-se uma concordância aceitável entre valores amostrados e simulados. Foi realizada, ainda, uma análise de erro do processo de simulação, através de um coeficiente de desvio espacial (CDE) representado pela relação entre o teor de água volumétrico simulado e o teor de água volumétrico amostrado. Os valores encontrados para esses desvios variaram na ordem de -14% a +18%, que podem ser considerados aceitáveis viabilizando, assim, a utilização do modelo.

O presente trabalho consistiu na avaliação dos limites de utilização de um modelo de simulação do balanço hídrico climatológico decendial irrigacionista, em quatro regiões distintas no Estado do Paraná. Nas análises, 68 cenários de simulação do balanço hídrico foram testados para permitir o relacionamento entre a evapotranspiração da cultura(ETc), chuva provável a 75%, diferentes capacidades de água disponível no solo (CAD) e deficiência hídrica anual (DEF). As análises realizadas mostraram que: o modelo consegue obter melhores estimativas de seus componentes para maiores valores de água disponível (AD) no solo; o valor ideal de CAD para processar as análises de irrigação em função das variações da ETo, Kc e ETc deve de preferência ser estabelecida no próprio modelo. Porém, se a condição “maior ETo decendial ≤ AD” do período for válida, o balanço hídrico apresenta resultados consistentes para periodicidade igual a 10 dias.<br><br>The objective of this work was to evaluate the limitations of a ten-day climatic water balance model to simulate irrigation in four different Paraná State regions. Sixty-eight water balance scenarios were tested to allow the relationship among crop evapotranspiration (ETc), probable precipitation at 75% level (P75%), soil available water capacity (AWC) and annual water deficiency (DEF). The results showed that: the model estimates its components better for greater values of available water (AW) in the soil; the ideal AWC value to process the irrigation analyses based on variations of ETo, Kc and ETc should be established in the model itself. However, if the condition "larger ten-day ETo ≤ AW" of the period is valid, the water balance produces consistent results for 10 days periodicity.

ABSTRACT The objective of this work was to study the dynamics of water movement in soils under subsurface drip irrigation, using numeric simulation procedures with the development of a interactive computational model. The main objective was to estimate, using soil-water retention parameters (initial soil-water content, soil-water retention curve and saturated hydraulic conductivity) and emitter parameters (emitter flow), the spatial distribution of moisture in soil after a time increment. To calibrate the model, tests were made under field conditions in a Ultisol "intergrade" to typic Oxisol (texturel medium/clay). Four tests were performed under a flow of 5.6t.h-1 and 3.3t.h-1 to a single emitter, and a flow of 4.3t.h-1 and 2.2t.h-1 when two emitters worked simultaneously. Simulated and observed data showed good agreement when the Student's t-Test for mean comparision was used. Also performed was a simulation error analysis (spatial deviation coefficient), expressed as a relation between the simulated and observed soil-water content. Results showed that deviations ranged from -14% to +18%. | RESUMO O presente trabalho teve como finalidade o estudo da dinâmica da água no solo, através da irrigação localizada subsuperficial, utilizando-se procedimentos de simulação numérica, com o desenvolvimento de um modelo iterativo computacional, procurando-se estimar, com base em dados de características de retenção de água no solo (teor de água inicial, parâmetros da curva de retenção da água no solo e condutividade hidráulica saturada) e características do emissor (vazão) a distribuição do teor de água no meio após determinado intervalo de tempo. Para validação do modelo foram realizados ensaios em condição de campo em um solo classificado como Terra Roxa Estruturada, "intergrade" para Latossolo Vermelho-Escuro, textura média/argilosa. Foram realizados 4 ensaios com vazões de 5,6t.h-1 e 3,3t.h-1, quando utilizados um emissor, e vazões de 4,3t.h-1 e 2,2t.h-1, e dois emissores, funcionando simultaneamente. Utilizando-se o Teste t para comparação de médias, verificou-se uma concordância aceitável entre valores amostrados e simulados. Foi realizada, ainda, uma análise de erro do processo de simulação, através de um coeficiente de desvio espacial (CDE) representado pela relação entre o teor de água volumétrico simulado e o teor de água volumétrico amostrado. Os valores encontrados para esses desvios variaram na ordem de -14% a +18%, que podem ser considerados aceitáveis viabilizando, assim, a utilização do modelo.

The performance of the CROPGRO-Drybeans model for the prediction of soil water balance, as well as growth components and bean crop yield, was assessed using data from two field experiments conducted at the State University of Maringá Irrigation Technical Center, Paraná - Brazil, (latitude 23º27'S, longitude 51º57' and altitude 542 m), during the 2005 and 2006 growing season. The model simulations correlated well with measured soil moisture (r > 0.7) for both experiments. However, there were high discrepancies between measured and simulated soil moisture values on the days after rainfall. In addition, it was found that the model exaggerates the effect of water stress during the flowering phase, which leds to underprediction (19 and 29%) of crop yield.<br>O desempenho do modelo CROPGRO-Drybeans para predição do balanço de água no solo, componentes de crescimento e produtividade, foram avaliados por meio de dados de dois experimentos de campo conduzidos no Centro Técnico de Irrigação da Universidade Estadual de Maringá, localizado em Maringá, PR (latitude 23º 25' S, longitude de 51º 57' O, altitude de 542 m), nos os anos agrícolas de 2005 e 2006. Concluiu-se que o modelo simulou estresse hídrico maior que o real na fase de florescimento, subestimando o rendimento em 19 e 29%. Os valores de umidade do solo medidos no campo e simulados pelo CROPGRO, foram bem correlacionados (r > 0,7), porém houve discrepância acentuada nos valores medidos e simulados no dia posterior à ocorrência da precipitação.

A velocidade e a direção de incidência do vento, em relação ao eixo de deslocamento do aspersor, são variáveis apresentadas em vários trabalhos como fatores importantes para a determinação da uniformidade de aplicação de água dos equipamentos autopropelidos de irrigação. No entanto, em razão das dificuldades de se conduzir estudos de campo com canhões hidráulicos sob condições controladas de direção e velocidade do vento, as recomendações de espaçamento entre carreadores, em sua maioria, consideram apenas o efeito da velocidade do vento, sem mencionar a direção de sua incidência. Neste trabalho, a aplicação de coeficientes semiempíricos do modelo Richards & Weatherhead, ajustados com base em ensaios de campo do canhão PLONA RL-250, possibilitou realizar, por meio de simulações digitais, uma análise quantitativa dos efeitos da velocidade e da direção do vento sobre a uniformidade de aplicação de água dos sistemas autopropelidos. As simulações indicaram que, na medida em que a incidência do vento passa de perpendicular para paralela ao eixo de deslocamento, os efeitos prejudiciais da velocidade do vento sobre a uniformidade são ampliados. Desta forma, fica evidenciado que tanto a direção como a velocidade do vento devem ser consideradas nas recomendações de espaçamento entre carreadores.<br>Wind velocity and its direction, in relation to the sprinkler travel axis, are pointed out as key factors in determining water application uniformity of traveler irrigation machines. However, due to difficulties in running field tests with rain guns under controlled wind conditions, most towpath spacing recommendations consider only wind velocity without mentioning its direction. In this study, the application of semi-empirical parameters from RICHARDS & WEATERHEAD model's, adjusted based on field tests with the rain gun PLONA RL-250, provided with the help of computer simulation, the data necessary for a quantitative analysis about the effects of wind velocity and direction on water application uniformity of traveler irrigation systems. Simulations indicated that as wind direction moves from perpendicular to parallel to the sprinkler travel axis, the deleterious effects of wind velocity are enhanced. Therefore, these results demonstrated that both wind direction and wind speed must be considered on towpath spacing recommendations.

Five empirical models were evaluated with respect to their ability to estimate evaporation and wind drift losses of Agropolo/NY (nozzle 3.5 mm) and Naan/5024 (nozzle 3.0 mm) sprinklers, and other specific models were developed for each sprinkler model. By comparing measured results, which were obtained in field trials, with simulated ones (models of Yazar, 1984; Trimmer, 1987; Seginer et al., 1991; Tarjuelo et al., 2000; and Playán et al., 2005), these models were classified as very bad or poor according to the index of performance. However, the new adjusted models presented lower errors, resulting in indexes of performance classified as good and very good, thus indicating that their application must be limited to operational conditions (nozzle size, operational pressure, etc.) similar to those in which they were developed. | Neste estudo se avaliou a capacidade preditiva de cinco modelos empíricos visando estimar as perdas de água por evaporação e arraste dos aspersores Agropolo/NY (bocal 3,5 mm) e Naan/5024 (bocal 3,0 mm); para cada aspersor foram ajustados modelos específicos. Por meio de comparação entre resultados de distribuição de água medidos em ensaios de campo e resultados simulados com os modelos propostos por Yazar (1984), Trimmer (1987), Seginer et al. (1991), Tarjuelo et al. (2000) e Playán et al. (2005) foi possível concluir que os diferentes modelos considerados apresentaram índices de desempenho classificado como Péssimo ou, no máximo, Sofrível. Comparados com os cinco modelos empíricos considerados, os novos modelos ajustados apresentaram menores erros, qualificando-se para serem utilizados com índices de desempenho classificado como Bom e Muito Bom, indicando que a aplicação de modelos empíricos deve ser limitada ás condições operacionais (diâmetro de bocal, pressão de operação, etc.) similares áquelas em que os modelos foram desenvolvidos.