Resumo O projeto e gestão de várias estruturas hidráulicas (tais como: drenos pluviais, pontes e barragens) requerem a estimativa da precipitação com duração de alguns minutos até 24 horas ou mais. As curvas de intensidade-duração-frequência (IDF) vinculam a probabilidade de ocorrência a uma determinada intensidade de chuva. A obtenção das curvas IDF envolve duas etapas: (i) análise da freqüência para diferentes durações e (ii) modelagem das curvas IDF. Na primeira etapa, este estudo teve como objetivo selecionar adequadamente o peso da cauda superior das seguintes distribuições: valor extremo generalizada (GEV), logística generalizada (GLO) e Pareto generalizado (GPA). Na segunda etapa, o objetivo foi avaliar o desempenho de três modelos de curvas IDF. O modelo tradicional (M1) foi comparado com o modelo empírico (M2) e um modelo polinomial de segunda ordem (M3). Para a realização deste estudo, foram utilizados os dados pluviométricos da cidade de Caraguatatuba-SP para o período de 1971 a 2001, para intervalos de tempo entre 10 e 1440 min. As principais conclusões foram: (i) GLO e GEV tiveram caudais pesados enquanto a GPA caudal leve, impactando quantis com T > 100 anos; (ii) M3 apresenta erros menores que M1 para períodos de retorno maiores que 100 anos.

Abstract The design and management of various hydraulic structures (such as stormwater drains, bridges and dams) require the estimation of rainfall with duration of a few minutes up to 24 h or more. Intensity-duration-frequency (IDF) curves links probability of occurrence to a given rainfall intensity. The procedure for obtaining IDF curves basically involves two steps: (i) frequency analysis for different durations and (ii) modeling of IDF curves. In the first step, this study aimed to adequately select the upper tail weight of the following distributions: generalized extreme value (GEV), generalized logistic (GLO) and generalized Pareto (GPA). In the second step, this study aimed to evaluate the performance of three models of IDF curves. The traditional model (M1) was compared with empirical model (M2) and a second-order polynomial model (M3). To perform this study, rainfall data from the city of Caraguatatuba (São Paulo state, Brazil) for the period between 1971 and 2001 were used, for time intervals between 10 and 1440 min. The main conclusions were: (i) GLO and GEV had heavy upper tail while GPA had light upper tail, impacting quantiles with T > 100 years; (ii) M3 presents errors lower than M1 for return periods greater than 100 years.

Resumo O objetivo deste artigo é analisar a variabilidade e a tendência de precipitação do Estado do Paraná, Brasil. Para isso, foram analisados os dados de precipitação mensal pertencentes a 24 estações de precipitação pluviométrica em um período de 30 anos (1980-2010) e foi comparado com as projeções futuras sobre a precipitação para os anos de 2016-2050. Estes dados foram simulados por Eta/Miroc5 para RCP 4.5 (Caminhos Representativos de Concentrações) proveniente do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos CPTEC/INPE e os dados históricos de precipitação utilizados foram da Agência Nacional de Águas (ANA). O teste não-paramétrico de Mann-Kendall e o estimador de Sen foram aplicados para detectar tendências e sua magnitude, respectivamente. O teste de Mann-Whitney foi usado para comparar a mediana da série histórica (1980-2010) com a mediana da série simulada (2016-2050) e a comparação das médias entre as duas séries foram realizadas pelo Test t. Os resultados chamam atenção para a grande variabilidade e mudanças significativas na precipitação média mensal que poderá ocorrer, se os cenários de mudanças climáticas que foram consideradas se tornarem uma realidade no futuro próximo.

Abstract This paper analyzes the variability and the precipitation trend of the State of Paraná, in Brazil. For that, monthly precipitation data belonging to 24 precipitation stations in a 30-year period (1980-2010) were analyzed and they were compared with projections of precipitation for the years 2016-2050. These data were simulated by Eta/Miroc5 for RCP 4.5 (Representative Concentration Pathways) from the Center for Weather Forecasting and Climate Studies CPTEC/INPE and the historical data of precipitation were taken from National Water Agency (ANA). The Mann-Kendall non-parametric test and the Sen’s slope estimator were applied to detect trends and magnitudes, respectively. The Mann-Whitney test was used to compare the median of the historical series (1980-2010) with the simulated series (2016-2050) and the comparison of the means between the two series was performed by Test t. The results draw attention to the great variability and significant changes in the monthly average rainfall that may occur, if the climate change scenarios that were considered become a reality in the near future.

O objetivo deste trabalho foi desenvolver um modelo hidrológico para a simulação do balanço hídrico em áreas agrícolas. O modelo utiliza uma função dupla-exponencial para representar o perfil de precipitação, e a equação de Green-Ampt modificada por Mein-Larson (GAML) para estimar a taxa de infiltração de água no solo. Para a avaliação do modelo foram utilizados dados mensais e anuais de precipitação e escoamento superficial obtidos de quatro parcelas experimentais lozalizadas no campus da Universidade do Estado de Santa Catarina - UDESC, no período de 2003 a 2008. Os tratamentos foram o solo sem cultivo (BS), o preparo convencional (CT), o cultivo mínimo (MT) e a semeadura direta (NT). A simulação foi realizada com duas séries sintéticas de precipitação, uma ajustada em base mensal (SAMB) e a outra ajustada em base diária (SABD). A melhor combinação de parâmetros para o ajuste da equação GAML foi a substituição da condutividade hidráulica saturada (K) pela taxa de infiltração estável (f c), e a estimativa do potencial matricial na frente de umedecimento em função da condutividade hidráulica na zona de saturação (ψf(Kw)). Não houve diferença estatística significativa entre o escoamento médio annual observado e o escoamento médio annual estimado pelo modelo.

The purpose of this work was to develop a hydrological model for the simulation of the water balance in agricultural areas. The model uses a double exponential equation to represent the rainfall profile and uses the Green-Ampt-Mein-Larson equation to estimate the soil water infiltration rate. To evaluate the model, monthly and yearly rainfall and runoff data were obtained from four experimental plots located at the State University of Santa Catarina, UDESC, in the period from 2003 to 2008. The four treatments were bare soil (BS), conventional tillage (CT), minimum tillage (MT) and no-tillage (NT). The simulation was carried out using two synthetic rainfall series, one adjusted on a monthly basis (SAMB) and the other adjusted on a daily basis (SADB). The parameters for the Green-Amp equation modified by Mein-Larson (GAML) were adjusted, and the best combination was found to be the replacement of the saturated hydraulic conductivity (K) by the constant infiltration rate (fc) and the estimation of the wetting front head pressure as a function of the hydraulic conductivity in the saturation zone (ψ(Kw)). There was not a significant difference between the observed annual mean runoff and the annual mean runoff estimated by the model.

Em virtude dos prejuízos causados pela erosão hídrica, é fundamental o desenvolvimento de técnicas que permitam o aumento da eficiência de práticas para a conservação do solo. O terraceamento de terras agrícolas consiste em uma importante prática conservacionista. Tendo em vista que terraços construídos de forma inadequada podem levar a consequências negativas para as áreas onde eles foram implantados, o objetivo deste trabalho foi a avaliação da eficiência e da adequação de terraços de retenção. As avaliações foram realizadas em quatro terraços implantados em diferentes propriedades, localizadas na região centro-oeste do Estado de Minas Gerais. A eficiência de armazenamento do terraço foi determinada a partir da comparação entre a capacidade de armazenamento efetiva do terraço e a capacidade de armazenamento necessária, estabelecida no projeto. Foram feitas, ainda, propostas para a adequação dos terraços avaliados, tendo como base a correção das características que comprometeram a eficiência de armazenamento. Três dos quatro terraços apresentaram-se com eficiência de armazenamento abaixo da necessária (entre 0,5 e 13 %); as principais características que interferiram na capacidade de armazenamento desses terraços foram: a uniformidade da altura da crista, o fechamento das extremidades do terraço e o acabamento da seção transversal. Em dois desses três terraços com baixa eficiência, bastou a adequação das suas características para elevar a eficiência de armazenamento para valores próximos a 100 %.

Due to losses caused by water erosion, the development of techniques that increase the efficiency of soil conservation practices is fundamental. Terracing of agricultural lands is an important conservation practice. Bearing in mind that improperly built terraces may negatively affect the landscape, the purpose of this work was to evaluate the efficiency as well as the adequacy of retention terraces. Assessments were performed in four terraces implanted in different states, all located in the mideastern region of the state of Minas Gerais. The water storage efficiency of the terraces was determined by comparing the effective with the required storage capacity, as established in the project. Proposals were also made for the adequacy of the assessed terraces, based on the correction of the characteristics that jeopardized storage efficiency. The storage efficiency of three of the four assessed terraces was below the required levels (0.5-13 %). The main properties influencing storage capacity were: uniformity of ridge crest height, terrace end closure, and the cross section finishing. In two of the three low-efficiency terraces, the correction of these characteristics proved sufficient to raise the storage efficiency to nearly 100 %.

O preparo do solo altera as suas condições físicas de superfície e subsuperfície e, conseqüentemente, influencia os valores dos fatores que se relacionam com a erosão hídrica. Considerando estes aspectos, realizou-se um experimento de erosão em campo, sob a ação de chuva simulada, entre outubro de 1999 e maio de 2000, na região do Planalto Sul Catarinense, tendo por objetivo a avaliação de alguns fatores relacionados com a erosão hídrica do solo na condição de equilíbrio do escoamento superficial, em três métodos de preparo do solo. No estudo, utilizou-se Nitossolo Háplico alumínico de textura argilosa, apresentando, no local do experimento, 0,14 m m-1 de declividade. Os tratamentos avaliados foram: (a) preparo reduzido (escarificação + gradagem); (b) preparo convencional tradicional (aração + duas gradagens), e (c) preparo convencional alterado (aração + duas gradagens + duas rastelagens), os dois primeiros em solo continuamente cultivado e o último em solo mantido continuamente sem cultivo (tratamento-testemunha). Os tratamentos foram caracterizados em termos de rugosidade ao acaso e cobertura superficiais do solo, as quais foram avaliadas imediatamente antes e depois do preparo, no dia anterior à aplicação da chuva simulada. O teste de chuva foi realizado por ocasião da semeadura da soja, na intensidade constante de 64 mm h-1 e com duração variável (até alcançar 30 min de enxurrada constante, em cada tratamento). O preparo do solo aumentou a rugosidade superficial ao acaso e diminuiu a cobertura por resíduo cultural em graus diferenciados, dependendo do método de preparo empregado. O preparo reduzido foi o tratamento mais eficaz no aumento da rugosidade superficial do solo ao acaso e na manutenção da cobertura por resíduo cultural. Os tempos de início e equilíbrio da enxurrada foram relativamente altos e pouco afetados pelos métodos de preparo do solo estudados. A velocidade da enxurrada, a concentração e o tamanho dos sedimentos, bem como a taxa de perda de solo, aumentaram com a diminuição da rugosidade e da cobertura superficiais do solo, enquanto a taxa de infiltração da água da chuva diminuiu. A taxa de descarga e o coeficiente de enxurrada - parâmetro C da Fórmula Racional -, aumentaram com a diminuição da rugosidade e da cobertura superficiais do solo.

Tillage influences both surface and subsurface soil physical conditions, and consequently the values of the factors related to the rainfall-water erosion process. A field experiment using simulated rainfall was conducted from October, 1999 to May, 2000, in the Planalto Sul Catarinense region, Lages, Santa Catarina State, Brazil, in order to evaluate some of the factors related to the rainfall-water erosion process under steady runoff-rate, with three different soil tillage methods. The soil used in the study was a clayey Typic Hapludox with 0.14 m m-1 slope at the experimental site. The evaluated treatments consisted of: (a) reduced tillage (chiseling + disking), (b) typical conventional tillage (plowing + double-disking), and (c) modified conventional tillage (plowing + double-disking + double hand-harrowing). The first two treatments were applied in continuously cultivated soil and the last one in continuously uncultivated-soil (control treatment). Both the soil surface random-roughness and soil surface residue cover were characterized in the treatments through measurements immediately before and after tillage, on the day before simulated rainfall application. The rainfall test was applied by the time of soybean planting, at a constant intensity of 64 mm h-1 and varying durations (until completing 30-min of constant runoff in each treatment). Soil tillage increased the random-surface roughness and decreased surface cover to different degrees, depending on the type of equipment. Reduced tillage was the most effective treatment in terms of both increasing random surface roughness and maintaining the soil surface cover. The periods until starting runoff and reaching runoff-peak were relatively long and little affected by tillage treatments. Runoff velocity, sediment concentration and size of eroded sediments in the runoff-water, and soil loss rate increased with the decrease in both surface roughness and surface cover, while rainfall-water infiltration in the soil decreased. Runoff discharge and its associated runoff coefficient - parameter C in the Rational Equation - increased as surface roughness and surface cover decreased.

A erosão hídrica causa o empobrecimento dos solos, devido ao transporte de nutrientes, os quais são transportados tanto adsorvidos aos colóides do solo quanto solubilizados na água, podendo variar com o sistema de manejo solo. O trabalho foi conduzido em São José do Cerrito (SC), entre março de 2000 e junho de 2001, com o objetivo de quantificar as perdas de nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio e magnésio na água da erosão hídrica sob chuva simulada, nos seguintes sistemas de manejo: aração+duas gradagens sem cultivo do solo (SSC), aração+duas gradagens com cultivo de soja (PCO), escarificação+uma gradagem com cultivo de soja (CMI), semeadura direta de soja em campo natural dessecado e queimado (SDDQ) e semeadura direta de soja em campo natural dessecado (SDD). Utilizando um simulador de chuvas de braços rotativos, foram aplicados três testes de chuva, com intensidade constante de 64 mm h-1 e com durações suficientes para a enxurrada atingir taxa constante, sobre um Nitossolo Háplico alumínico, com 0,18 m m-1 de declividade média. O 1º teste foi aplicado cinco dias após a semeadura da soja, e o 2º e 3º, 30 e 60 dias após o primeiro, respectivamente. A concentração e a perda total de nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio e magnésio na água da erosão hídrica foram maiores no PCO do que nos demais sistemas de manejo do solo.

Water erosion causes soil degradation, which is closely related to nutrient losses either in, the soluble form or adsorbed to soil particles, depending mainly on the adopted soil management system. This study was carried out in São José do Cerrito, SC, Brazil, between March 2000 and June 2001. The objective was to quantify available nitrogen, phosphorus, potassium, calcium and magnesium losses in water erosion obtained with simulated rainfall in the following soil management systems: conventional tillage with no-crop (bare soil) (BS), conventional tillage with soybean (CT), reduced tillage with soybean (RT), no tillage with soybean on a desiccated and burned natural pasture (DBNP), and no tillage with soybean on a desiccated natural pasture (DNP). A rotating boom rainfall simulator was used to perform three rainfall tests with constant intensity of 64 mm h-1 and sufficient duration to reach constant runoff rate, on a clayey-loam, well-structured Typic Hapludox, with an average slope of 0.18 m m-1. The first test was carried out five days before soybean emergence and the second and third at 30 and 60 days, respectively. The nutrient concentration in water and total losses of nitrogen, phosphorus, potassium, calcium and magnesium were higher under CT than in the other soil management systems.