Estudo da precipitação efetiva para o município de Lavras, MG

Effective rainfall study in the municipality of Lavras, MG

RELAÇÕES ÁGUA-SOLO-PLANTA-ATMOSFERA SOIL-WATER-PLANT-ATMOSPHERE RELATIONS

Estudo da precipitação efetiva para o município de Lavras, MG

Effective rainfall study in the municipality of Lavras, MG

Silvio César Sampaio^I; Marcus Metri Corrêa^II; Márcio Antônio Vilas Bôas^III; Luiz Fernando Coutinho de Oliveira^IV

^IProfessor Adjunto da UNIOESTE/CASCAVEL. Rua Universitária, 2069. CEP 85814 - 110, Cascavél, PR. Fone: (0xx45) 225 2100, Ramal: 234. E-mail: [e-mail]

^IIProfessor Assistente da UNIOESTE/CASCAVEL. Rua Universitária, 2069. CEP 85814 - 110, Cascavél, PR. Fone: (0xx45) 225 2100, Ramal: 234. E-mail: [e-mail]

^IIIProfessor Adjunto da UNIOESTE/CASCAVEL. Rua Universitária, 2069. CEP 85814 - 110, Cascavél, PR. Fone: (0xx45) 225 2100, Ramal: 234. E-mail:[e-mail]

^IVProfessor Adjunto da Escola de Agronomia da UFG, CP 131, CEP 74001 - 970, Goiânia, GO. E-mail: [e-mail]

RESUMO

A determinação da precipitação efetiva apresenta grande relevância no estudo da precipitação com fins de aplicação na agricultura, visto que esta parcela da precipitação é realmente aquela que estará contribuindo com a água disponível do solo. Em conseqüência, sua quantificação é de grande utilidade nas irrigações suplementares, levando o irrigante a alcançar expressiva economia na condução da irrigação. O objetivo deste trabalho foi realizar um estudo de chuva efetiva mensal, utilizando-se as precipitações prováveis mensais estimadas por meio da distribuição Log-Normal, com dados observados junto à estação climatológica da Universidade Federal de Lavras, no período de 1914 a 1991, para o município de Lavras, MG. Foram utilizados os seguintes métodos para se estimar a precipitação efetiva: percentagem fixa (PF), fórmula empírica (AGLW/FAO) e o do Soil Conservation Service Method (USDA). Considerando-se o nível de probabilidade de 75%, foram encontrados valores de precipitação efetiva anual de 125,4, 313,6, 501,8, 330,6 e 485,0 mm para os métodos PF 20, 50 e 80%, FAO e USDA, respectivamente. Para o nível de probabilidade de 90%, encontraram-se os menores totais anuais de precipitação efetiva, sendo: 79,5, 198,8, 318,1, 188,8 e 327,8 mm para os métodos PF 20, 50 e 80%, FAO e USDA, respectivamente.

Palavras-chave: hidrologia, chuva efetiva, distribuição log-normal

ABSTRACT

This paper presents a study about the monthly effective rainfall, using the probable precipitation which is calculated by the Log-normal distribution, for the levels of 75 and 90% of probability, using daily precipitation data from the period of 1914 to 1991, in the region of Lavras - Minas Gerais - Brazil. The data was obtained from the climatologic station of the Universidade Federal de Lavras, employing three methods to calculate the effective rainfall: fixed percentage (PF) (20, 50 and 80%), dependable rain (FAO/AGLW) and Soil Conservation Service Method (USDA). The results for the level of 75% of probability rendered an annual effective rainfall of 125.4, 313.6, 501.8, 330.6 and 485.0 mm for the methods: PF 20, 50 and 80%, FAO and USDA, respectively. For the level of 90% of probability, the annual effective rainfall found was of 79.5, 198.8, 318.1, 188.8 and 327.8 mm for the methods: PF 20, 50 and 80%, FAO and USDA, respectively.

Key words: hydrology, effective rainfall, log-normal distribution

INTRODUÇÃO

No Brasil, os projetos de irrigação são geralmente dimensionados em termos de irrigação total, visando cobrir as necessidades hídricas da planta, não se considerando a contribuição da precipitação. Nota-se que nos projetos se utiliza a necessidade de água máxima da cultura para seu dimensionamento e, para fins de manejo, a tendência atual é viabilizar o aproveitamento das precipitações, com a inclusão da chuva efetiva como água disponível às plantas reduzindo, assim, os custos de operação e manutenção do sistema.

Quando a quantidade de irrigação necessária for superestimada, as conseqüências são sistemas super dimensionados, o que, de acordo com Bernardo (1989) encarece o custo de irrigação por unidade de área e leva à aplicação excessiva de água.

A falta de informações climáticas, análises das características da distribuição da precipitação atmosférica e de técnicas baseadas em critérios probabilísticos, que geralmente envolvem riscos, são algumas razões que levam o técnico a utilizar e projetar o sistema para irrigação total. No entanto, Doorembos & Pruitt (1977), Silva et al. (1988) e Bernardo (1989) recomendam dimensionar o projeto de irrigação levando-se em consideração a precipitação provável com certo nível de probabilidade. Neste sentido, autores como Bernardo et al. (1978), Frizone (1979), Assis (1993) e Sampaio et al. (1999) realizaram vários trabalhos determinando a precipitação provável em períodos semanais, decendiais e mensais, em algumas regiões do Brasil.

Conforme Dastane (1974) apesar de haver um grande volume de dados sobre o tempo, não se conhece o necessário sobre as precipitações. Alguns conceitos simples são confundidos pelos técnicos da área, como o conceito de precipitação efetiva que, no seu sentido mais amplo, significa a precipitação útil ou utilizável; entretanto, este conceito varia bastante, de acordo com a área de interesse. No abastecimento, a água de real interesse é aquela que entra no reservatório e na geração de energia, é interessante a quantidade que escoa superficialmente.

Na área de produção agrícola, a precipitação efetiva foi definida primeiramente por Hayes & Buell, citados por Dastane (1974) como sendo a precipitação total menos o escoamento e evaporação; depois, Hershfield (1964) definiu que esta seria a diferença entre a precipitação total menos as perdas por escoamento superficial e percolação profunda. Dastane (1974) cita uma definição mais moderna que aponta as necessidades de água no preparo do solo e lixiviação de sais sendo, deste modo, a precipitação total menos as perdas por escoamento superficial e percolação profunda e a variação de umidade no solo.

Vários fatores influem na porção efetiva da precipitação total, os quais podem atuar isoladamente ou interagindo com outros. Qualquer fator que afete a infiltração, o escoamento superficial ou a evapotranspiração, tem influência no valor da precipitação efetiva.

Dastane (1974) descreve, ainda, vários métodos empíricos de medição e cálculo de precipitação efetiva, entre eles, a equação de Renfro, o método de US Bureau of Reclamation e outros métodos diretos.

No programa CROPWAT, desenvolvido por Smith (1992) o cálculo das necessidades de irrigação é efetuado pela diferença entre a evapotranspiração máxima da cultura e a precipitação efetiva, com base em dados mensais, utilizando alguns métodos empíricos na determinação da precipitação efetiva. Sanchez (1972) e Louzada et al. (1991) afirmam que esta metodologia possui algumas limitações como variação na distribuição de chuvas e umidade do solo no momento da precipitação. Bernardo (1989) também discorda de Smith (1992) quando afirma que o ideal para países tropicais é totalizar os dados em períodos inferiores ao mensal.

É importante ressaltar, no entanto, que os métodos empíricos não podem ser aqui simplesmente descartados, uma vez que qualquer informação científica referente à precipitação efetiva deve ser utilizada pelo técnico, como ponto de partida de um projeto hidroagrícola econômico e funcional, lembrando ainda que esses métodos são geralmente os mais utilizados, por sua simplicidade de aplicação.

O objetivo deste trabalho foi estimar as precipitações efetivas mensais para o município de Lavras, MG, fazendo-se uso das precipitações prováveis estimadas por Sampaio et al. (1999) no período 78 anos, utilizando-se a metodologia sugerida por Smith (1992).

MATERIAL E MÉTODOS

O trabalho foi desenvolvido na região de Lavras, Minas Gerais, geograficamente definida pelas coordenadas de 21o 14' de latitude sul, 45o de longitude oeste de Greenwich e 900 m de altitude. O clima, que possui duas estações definidas, seca de abril a setembro e chuvosa de outubro a março, é classificado como Cwb, segundo a classificação de Köppen.

O estudo foi realizado a partir das estimativas mensais de chuva provável para a região, por Sampaio et al. (1999) cujos dados aqui utilizados compreenderam o período de 1914 a 1991, resultando em 78 anos de observação. As lâminas diárias foram totalizadas em período de 30 dias e avaliadas com níveis de probabilidade de ocorrência de 75 e 90%. Ressalta-se que, considerando-se a análise econômica, o valor de 75% é sugerido por Bernardo (1989) e Chow (1964) para estudos com fins agrícolas. Utilizou-se a distribuição Log-N, sendo esta a própria distribuição da curva de Gauss, na estimativa da chuva provável. Os resultados desta estimativa podem ser observados na Tabela 1.

A partir desses dados, realizou-se a estimativa da chuva efetiva para a região de Lavras, MG; esta chuva efetiva foi obtida a partir dos métodos: percentagem fixa (PF) (20, 50 e 80%), fórmula empírica (AGLW/FAO) e do Soil Conservation Service Method (USDA) fazendo-se uso do programa aplicativo CROPWAT, desenvolvido pela FAO (Smith, 1992).

O método da percentagem fixa é definido como a precipitação efetiva com uma probabilidade de excedência respectiva à percentagem aplicada; assim, 20% de probabilidade de excedência representam um ano considerado "úmido"; 50% se referem a um ano "normal", aproximando-se de uma média; já 80% representam um ano "seco", o que equivale a se dizer, então, que quanto mais úmido o ano, menor a porcentagem da chuva que fica retida no solo disponível às plantas.

O método da AGLW/FAO foi desenvolvido em climas árido e sub-úmido estimando-se perdas por escoamento superficial e percolação. As fórmulas empíricas obtidas foram:

O método USDA foi desenvolvido por meio de balanços hídricos relacionando-se a entrada da precipitação com as saídas, por escoamento superficial e percolação, bem como a água retida no zona radicular, para várias culturas. Os pesquisadores chegaram às seguintes fórmulas:

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados de chuva efetiva para a região estudada encontram-se nas Tabelas 2 e 3. Observa-se que, para o nível de probabilidade de 75%, foram encontrados maiores valores de precipitação efetiva, uma vez que a mesma está diretamente relacionada com a precipitação provável.

Verifica-se que os métodos FAO e USDA possuem valores relativamente próximo aos estimados pelo método PF 50 e 80%, respectivamente mostrando, assim, que a região de Lavras, MG, é classificada entre um clima "normal" e "seco", o que é observado na prática, pois em alguns meses do ano faz-se necessário o uso da irrigação. Este fato poderá ser mais relevante, caso se leve em consideração o relevo da região, já que é bastante irregular, porém nos meses de maior precipitação (novembro e dezembro) o método PF 80% proporciona uma precipitação efetiva maior que o método do USDA, ocorrendo o inverso para os meses de menor precipitação, ou seja, de maio a outubro.

Comparando-se os métodos FAO e USDA, verifica-se que, a medida em que a precipitação provável diminuiu, a precipitação efetiva estimada pelo método da FAO é menor que aquela estimada pelo método USDA.

Os valores de precipitação efetiva a nível de probabilidade de 90% podem ser utilizados em projetos de irrigação, onde a cultura possui maior sensibilidade ao estresse hídrico, ou naqueles de maior valor econômico; já para outras culturas pode ser utilizado o nível de probabilidade de 75%, seguindo-se recomendações de Doorenbos & Pruitt (1977), Silva et al. (1988) e Bernardo (1989).

Nesse nível de probabilidade para solos com baixa capacidade de infiltração e de armazenamento e de topografia com declive acentuado, recomendam-se os valores obtidos pelo método de PF 20%; para solos de textura média recomendam-se os valores obtidos pelos métodos PF 50% e AGLW/FAO. Para solos com alta capacidade de armazenamento, vegetado e com técnicas conservacionistas, pode-se utilizar os resultados obtidos pelo método PF 80% e USDA. Essas afirmações servem de referência ou de ponto de partida para os técnicos dessa região, no dimensionamento e manejo de projetos de irrigação, pois o ideal seria confrontar esses resultados com algumas características de solos da região, como velocidade de infiltração, textura, capacidade de armazenamento, topografia etc, conforme as propostas de Sanchez (1972) e Louzada et al. (1991).

CONCLUSÕES

1. Para o nível de probabilidade de 75%, os totais anuais da precipitação efetiva são: 125,4, 313,6, 501,8, 330,6 e 485,0 mm; pelos métodos PF, 20, 50 e 80%, FAO e USDA, respectivamente.

2. Para o nível de probabilidade de 90%, os totais anuais da precipitação efetiva são: 79,5; 198,8; 318,1; 188,8 e 327,8 mm; pelos métodos PF, 20, 50 e 80%, FAO e USDA, respectivamente.

3. Os valores mensais obtidos pelos métodos FAO e USDA se aproximam dos estimados pelo método PF 50 e 80%, respectivamente, para os períodos intermediários entre as estações de seca e de chuvas, principalmente.

Recebido em 20/09/1999, Protocolo 106/99

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  18 Fev 2011
• Data do Fascículo
  2000

Histórico

• Recebido
  20 Set 1999