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Título: Calibração dos parâmetros de solo sob condições semiáridas no modelo hidrológico DiCaSM
Título em inglês: Calibration of soil parameters under semiarid conditions in the DiCaSM hydrological model
Autor(es): Teixeira, David Bruno de Sousa
Orientador(es): Costa, Carlos Alexandre Gomes
Palavras-chave: Modelagem hidrológica
Bacia experimental
Conteúdo de água no solo
Data do documento: 2017
Citação: TEIXEIRA, D. B. S. (2017)
Resumo: Os solos se constituem como um importante componente na manutenção do ciclo hidrológico, sendo um compartimento que permite tanto a circulação como o armazenamento da água ao longo do seu perfil. A dinâmica hidrológica nos solos do semiárido brasileiro é influenciada fortemente pelos diferenciados padrões pluviométricos dessas regiões que, concomitante à diversidade vegetacional e à alta capacidade de resposta destas às chuvas, caracterizam um sistema ambiental heterogêneo. Nesse contexto, os modelos hidrológicos têm se caracterizado como eficientes ferramentas para uma melhor gestão dos recursos hídricos em bacias do semiárido, principalmente por facilitar a compreensão dos processos hidro-ambientais que interferem na disponibilidade hídricas desses sistemas. Diante disso, este trabalho objetivou avaliar a resposta do modelo hidrológico DiCaSM à calibração dos parâmetros de solo obtidos a partir de analises físico-químicas e equações de pedotransferência, em relação ao conteúdo de água no solo na camada 0-20 cm e na camada das raízes. Para isso, coletaram-se amostras de solos deformadas em diferentes profundidades em cada uma das três associações entre solo e vegetação (SVAs), SVA1, SVA2 e SVA3, presentes na Bacia Experimental de Aiuaba (BEA). Após a análise das frações granulométricas e dos teores de matéria orgânica, utilizaram-se equações de pedotransferência para a obtenção dos parâmetros de solo utilizados no processo de calibração do modelo. A validação do mesmo foi feita a partir de dados de umidade do solo medidas em campo por sensor TDR e pelos modelados, aplicando o coeficiente de eficiência de Nash-Sutcliffe (NSE). Os resultados das análises físico-químicas evidenciaram o diferenciado padrão edáfico das três SVAs avaliadas, destacando os solos da SVA1 e SVA3 como os de maior teor de silte e areia, respectivamente. Os valores de matéria orgânica obtidos apresentaram comportamento semelhante nas três associações, decrescendo com a profundidade, sendo os maiores teores observados nos solos da SVA2. Em relação à resposta do modelo à calibração realizada, os maiores valores de NSE foram obtidos ao avaliar o conteúdo de água no solo da camada de 0-20 cm em detrimento da camada das raízes, principalmente para a SVA1. O uso da equação de Philip promoveu uma melhor correlação dos dados medidos e modelados se comparados com obtidos a partir da equação de Green-Ampt. Considerando-se a dispersão dos dados obtidos, a maior concentração de água disponível às plantas foi observada na camada superficial (0-20 cm) da área de Luvissolos. Desta forma, o modelo hidrológico DiCaSM respondeu positivamente à calibração dos parâmetros de solo para a maioria dos cenários avaliados, permitindo maior compreensão da dinâmica dos processos hidrológicos envolvidos na camada litológica de uma bacia semiárida.
Abstract: Soils constitute an important component in the maintenance of the hydrological cycle, being a compartment that allows both the circulation and storage of the water along its profile. The hydrological dynamics in Brazilian semi-arid soils is strongly influenced by the different pluviometric patterns of these regions, which, concomitant with the vegetation diversity and its high capacity in responding to these rains, characterize a heterogeneous environmental system. In this context, hydrological models have been characterized as efficient tools for a better management of the water resources in semi-arid basins, mainly for facilitating the understanding of hydro-environmental processes that interfere in the water availability of these systems. The objective of this study was to evaluate the response of the DiCaSM hydrological model to the calibration of the soil parameters obtained from physical and chemical analysis as well as pedotransference equations, in relation to soil water content in the 0-20 cm and roots layers. For this, samples of deformed soils were collected at different depths in each of the three associations between soil and vegetation (SVAs), SVA1, SVA2 and SVA3, present at the Aiuaba Experimental Basin (BEA). After the analysis of the granulometric fractions and the organic matter contents, there were used pedotransference equations to obtain the soil parameters used in the calibration process of the model. The validation was done from soil moisture data measured in the field by TDR sensor as well as modeled moisture, applying the Nash-Sutcliffe efficiency coefficient (NSE). The results of the physical and chemical analysis showed the different edaphic pattern of the three SVAs evaluated, highlighting the soils of SVA1 and SVA3 as the ones with the highest silt and sand content, respectively. The values of organic matter obtained showed similar behavior in the three associations, decreasing with depth, being the highest levels observed in the soils of the SVA2. In relation to the model response to the calibration performed, the highest NSE values were obtained when evaluating soil water content of the 0-20 cm layer instead of the root layer, mainly for the SVA1. The use of the Philip equation promoted a better correlation of the measured and modeled data compared to the Green-Ampt equation. Considering the dispersion of the obtained data, the highest concentration of water available to the plants was observed in the superficial layer (0-20 cm) of the soils of the SVA2. Thus, the DiCaSM hydrological model responded positively to the calibration of the soil parameters for most of the evaluated scenarios, allowing a better understanding of the dynamics of the hydrological processes involved in the lithosphere layer of a semi-arid basin
Descrição: TEIXEIRA, David Bruno de Sousa. Calibração dos parâmetros de solo sob condições semiáridas no modelo hidrológico DiCaSM. 2017. 66 f. Monografia (Graduação em Agronomia) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/37559
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