Soil moisture and groundwater recharge prediction in an Atlantic Forest-oxisol site
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Engenharia
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos
Agência de fomento
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
O estudo da dinâmica da água no solo é fundamental para o entendimento dos processos
hidrológicos, especialmente aqueles que ocorrem em ambientes florestais. Dessa forma, neste
estudo objetivou-se simular o movimento da água no solo e a recarga subterrânea em um
ambiente de Mata Atlântica-Latossolo, por meio da solução da equação de Richard, aplicando o
modelo Hydrus-1D. O estudo foi conduzido a partir de dezoito pontos de monitoramento
hidrológico. Em cada ponto foram instalados um pluviômetro, um aparato de escoamento pelo
tronco e um tubo para monitoramento de umidade até 1,0 m de profundidade. Após cada evento
de precipitação, a precipitação interna, o escoamento pelo tronco e a umidade do solo foram
monitorados entre janeiro de 2016 a fevereiro de 2018. A precipitação interna e o escoamento
pelo tronco foram então somados para considerar a precipitação efetiva (NP). No intuído de
aprimorar a calibração do modelo Hydrus, uma campanha diária, em janeiro e fevereiro de
2018, foi realizada objetivando-se refinar o comportamento do avanço da água no perfil do solo.
Por outro lado, o período de validação compreendeu os anos de 2016 e 2017. Nesse período, a
parcela de água drenada na parte inferior do solo foi considerada como recarga subterrânea. No
caso de intervalos sem precipitação superiores a 15 dias, foi realizado o monitoramento da
umidade do solo. Posteriormente, o modelo exponencial foi ajustado ao semivariograma
empírico para mapear a umidade observada e simulada no intuito de analisar a capacidade do
Hydrus-1D em representar a distribuição espacial da umidade em toda área de estudo. Para o
período de calibração, as estatísticas de precisão NS, ER e RMSE variaram de 0,34 a 0,86;
0,0237 a 0,0398; e 0,0095 a 0,0185, respectivamente. Por outro lado, na validação, essas
estatísticas variaram, respectivamente, de -0,35 a 0,63; 0,0368 a 0,0760; e 0,0318 a 0,0315.
Apesar de nove pontos terem apresentado NS próximo de zero ou até mesmo negativo, o
mapeamento da umidade do solo observada e simulada foram similares, destacando a
importância da NP e dos parâmetros hidráulicos do solo frente à modelagem da distribuição
espacial da umidade. Por fim, a recarga subterrânea no ambiente de Mata Atlântica-Latossolo
foi de 386 mm (31%) e 429 mm (39%) para 2016 e 2017, respectivamente.
Abstract
The study of soil water dynamics is fundamental for the understanding of hydrological
processes, especially those that involved forest environments. In this context, this study aimed
to simulate the water movement in soil and groundwater recharging in an Atlantic Forest Oxisol site, through the Richard’s equation solution by means Hydrus-1D model. The study
was conducted using eighteen sets of hydrological monitoring, at each point a rain gauge was
installed, a stemflow apparatus and a soil moisture measurement tube until 1.0 m depth. After
each rainfall event, throughfall, stemflow and soil moisture were measured from January/2016
to February/2018. Throughfall and stemflow were then summed to account the net
precipitation (NP). In order to improve the Hydrus calibration, a daily measurement campaign
was carried out in January and February/2018, aiming to refine the water breakthrough in the
soil profile. On the other hand, the validation period comprehended the years of 2016 and
2017. During the validation, the amount of water drained through in the profile bottom was
accounted as groundwater recharge. For periods longer than 15 days without rain the soil
moisture measurement was carried out. Further, the exponential model was fitted to the
empirical semivariogram to map both observed and simulated soil moisture in order to
analyze the Hydrus 1D ability in representing the spatial distribution of moisture throughout
the study area. For the calibration period, NS, ER and RMSE precision statistics ranged from
0.34 to 0.86; 0.0237 to 0.0398; and 0.0095 to 0.0185, respectively. In contrast, in validation
step these statistics ranged respectively, from -0.35 to 0.63; 0.0368 to 0.0760; and 0.0138 to
0.0315. Despite nine points had presented NS close to zero or even negative, the soil moisture
mapping simulated and observed were similar, highlighting the importance of NP and soil
hydraulic parameters in relation to the moisture spatial distribution. Finally, the groundwater
recharge in the Atlantic Forest-Oxisol site was 386 mm (31%) and 429 mm (39%) for 2016
and 2017, respectively.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
RODRIGUES, A. F. Soil moisture and groundwater recharge prediction in an Atlantic Forest-oxisol site. 2019. 67 p. Dissertação (Mestrado em Recursos Hídricos)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.