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FLORESTAS PARA PRODUÇÃO DE ÁGUA
Dr. Valdir de Cicco
Engenheiro Florestal
Pesquisador Científico
IV SIMPÓSIO INTERNACIONAL EM BACIAS HIDROGRÁFICAS
BOTUCATU - SP.
2013
SUMÁRIO
Laboratório de Hidrologia Florestal.
Produção de Água em Microbacias com Mata
Atlântica.
Evapotranspiração com Emprego de Lisímetros.
Cooperação Técnica com o Equador.
PROGRAMA DE PESQUISAS FLORESTAIS
NO ESTADO DE SÃO PAULO
GOVERNO DO BRASIL – INSTITUTO FLORESTAL
GOVERNO DO JAPÃO – JICA
PROJETOS:
MANEJO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS
MECANIZAÇÃO E EXPLORAÇÃO FLORESTAL
SENSORIAMENTO REMOTO
APROVEITAMENTO MADEIRA PEQUENO
DIÂMENTRO
PROJETO MANEJO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS
LOCAL: PARQUE ESTADUAL DA SERRA DO MAR
NÚCLEO CUNHA
HISTÓRICO: ÁGUA NO VALE DO PARAÍBA
COOPERAÇÃO TÉCNICA JAPONESA:
PROJETO TIPO – 1979 A 1984
FOLLOW UP – 1984 A 1986
AFTER CARE – 1989 A 1991
PROGRAMA TREINAMENTO 3º PAÍSES – 1990/99
LABORATÓRIO DE HIDROLOGIA FLORESTAL
WALTER EMMERICH (Lei Estadual nº 5.681 de
22/05/1987)
LABORATÓRIO DE HIDROLOGIA FLORESTAL
JUSTIFICATIVAS
POUCO CONHECIMENTO SOBRE AS INFLUÊNCIAS
DAS FLORESTAS TROPICAIS, PRINCIPALMENTE EM
RELAÇÃO A QUANTIDADE E QUALIDADE DAS
ÁGUAS.
A REGIÃO TEM UMA IMPORTÂNCIA VITAL PARA O
ABASTECIMENTO DE ÁGUA PARA O VALE DO
PARAÍBA E LITORAL NORTE (SP) E RIO DE JANEIRO.
OBTENÇÃO DE RESULTADOS DE PESQUISAS
PARA SUBSIDIAR A RECUPERAÇÃO E O MANEJO DE
BACIAS HIDROGRÁFICAS JÁ DEGRADADAS.
OBJETIVOS
DESENVOLVIMENTO DE METODOLOGIAS DE
PESQUISA SOBRE O CICLO HIDROLÓGICO EM
FLORESTAS TROPICAIS.
FORNECER SUBSÍDIOS CIENTÍFICOS PARA UM
MELHOR EQUACIONAMETNO DOS PROBLEMAS
CONCERNENTES AO MANEJO DE BACIAS
HIDROGRÁFICAS NA REGIÃO DO ALTO PARAÍBA.
CAPACITAÇÃO DE PROFISSIONAIS, ESTUDANTES
DE GRADUAÇÃO E PÓS-GRADUAÇÃO EM
HIDROLOGIA FLORESTAL APLICADA AO MANEJO DE
BACIAS HIDROGRÁFICAS.
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA ÁREA
LOCALIZAÇÃO MUNICÍPIO DE CUNHA
23º 16’ Lat Sul e 45º 02’ Long Oeste
RELEVO MONTANHOSO (MAR DE MORROS)
ALTITUDES SUPERIORES A 1000 M
DECLIVIDADES MAIORES DE 15º
GEOLOGIA PRÉ-CAMBRIANO
GRANITOS, GNAISSES, XISTOS
SOLOS LATOSSOLO VERMELHO AMARELO CÂMBICO
ÁCIDOS, POBRES E PERMEÁVEIS
SUSCEPTÍVEIS À EROSÃO
CLIMA ÚMIDO - EFEITOS OROGRÁFICOS
PRECIPITAÇÃO MÉDIA ANUAL: 2200 mm
TEMPERATURA MÉDIA ANUAL DO AR: 16,7 ºC
VEGETAÇÃO FLORESTA OMBRÓFILA DENSA MONTANA
(MATA ATLÂNTICA)
INSTALAÇÕES PARA PESQUISAS
MICROBACIAS HIDROGRÁFICAS;
LISÍMETROS;
ÁREAS AVALIAÇÃO ESCOAMENTO SUPERFICIAL;
ÁREAS DEMONSTRATIVAS CONTROLE EROSÃO;
LABORATÓRIO DE QUALIDADE DA ÁGUA;
ESTAÇÃO METEOROLÓGICA.
PESQUISAS NO LABORATÓRIO DE
HIDROLOGIA FLORESTAL
PROCESSOS HIDROLÓGICOS QUANTITATIVOS;
PROCESSOS HIDROLÓGICOS QUALITATIVOS;
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS E TRANSFERÊNCIAS DE
ESPÉCIES QUÍMICAS; E
MODELAGEM HIDROLÓGICA.
MICROBACIAS HIDROGRÁFICAS EXPERIMENTAIS
Estações Fluviométricas
das microbacias
hidrográficas
experimentais A, B e D
PRINCIPAIS PROCESSOS HIDROLÓGICOS EM
MICROBACIA FLORESTADA
INTERCEPTAÇÃO DAS CHUVAS
REPARTIÇÃO DA ÁGUA DAS CHUVAS
MICROBACIA PROCESSO MILÍMETROS PORCENTAGEM
PRECIPITAÇÃO
TOTAL
2220,3 100,0
B PRECIPITAÇÃO
INTERNA
1802,9 81,2
ESCOAMENTO
PELO TRONCO
4,8 0,2
INTERCEPTAÇÃO 412,6 18,6
PRECIPITAÇÃO
TOTAL
2252,6 100,0
D PRECIPITAÇÃO
INTERNA
1816,8 80,7
ESCOAMENTO
PELO TRONCO
25,2 1,1
INTERCEPTAÇÃO 410,6 18,2
BALANÇO HÍDRICO MÉDIO ANUAL
MÉDIA (mm) PORCENTAGEM
MICROBACIA A
PRECIPITAÇÃO 1832 100
DEFLÚVIO 1279 68
EVAPOTRANSPIRAÇÃO 553 32
MICROBACIA B
PRECIPITAÇÃO 2012 100
DEFLÚVIO 1473 73
EVAPOTRANSPIRAÇÃO 539 27
MICROBACIA D
PRECIPITAÇÃO 2205 100
DEFLÚVIO 1528 69
EVAPOTRANSPIRAÇÃO 677 31
PROCESSOS HIDROLÓGICOS
Precipitação
100% Evapotranspiração
30%
Precipitação
interna
81%
Escoamento
pelo tronco
1%
Precipitação efetiva
82%
Esc. direto
7%
Esc. de base
63%
Escoamento total
70%
Evaporação solo
e Transpiração
12%
Interceptação
18%
RELAÇÃO ENTRE BALANÇOS HÍDRICOS
0
250
500
750
1000
1250
1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997
(mm
)
ETBMassa ETPThor
CURVAS DE TENDÊNCIA
0
1000
2000
3000
4000
19
83
19
84
19
85
19
86
19
87
19
88
19
89
19
90
19
91
19
92
19
93
19
94
19
95
19
96
19
97
19
98
mm
Precipitação Deflúvio Evapotranspiração
TESTES DE MANN-KENDALL
PRECIPITAÇÃO ANUAL
-2,5
-1,5
-0,5
0,5
1,5
2,5
1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998
u(t
) e
u*(
t)
-2,5
-1,5
-0,5
0,5
1,5
2,5
1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000
u(t
) e
u*(
t)
TESTES DE MANN-KENDALL
DEFLÚVIO ANUAL
-2,5
-1,5
-0,5
0,5
1,5
2,5
1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998
u(t
) e u
*(t)
TESTES DE MANN-KENDALL
EVAPOTRANSPIRAÇÃO ANUAL
CONSIDERAÇÕES FINAIS
As microbacias de cabeceira do rio Paraibuna apresentam
elevado rendimento hídrico e regime de vazão estável durante
todo o ano;
A precipitação e o deflúvio anual não expressam uma relação
linear;
As estimativas de evapotranspiração anual apresentam grande
variabilidade, como também, entre os métodos empregados;
Apresentam leve tendência positiva para a evapotranspiração;
Os resultados no laboratório de hidrologia florestal contribuem
para tomadas de decisões relativas ao gerenciamento dos
recursos hídricos.
LISÍMETROS
CARACTERÍSTICAS DOS LISÍMETROS
TRÊS LISÍMETROS PLANOS
ÁREA: 10 x 10 x 2 m
Lados e fundo de concreto, 20 cm de cascalho,
10 cm de areia e 1,5 m de solo.
ESPÉCIES:
Paspalum notatum – Gramínea (Lisímetro A)
Pinus elliottii var. elliottii (Lisímetro B)
Eucalyptus urophylla (Lisímetro C)
MÉTODOS
ENTRADA: medida pela precipitação (P)
SAÍDA: medida através da drenagem de água de cada lisímetro (Q).
BALANÇO HÍDRICO: ET = P - Q
EQUIPAMENTOS
REGISTRADOR DE DADOS AUTOMÁTICO;
MEDIDOR DE ÁGUA DE DRENAGEM
(Typping Bucket Type)
PLUVIÓGRAFO
LISÍMETRO CONSTRUÍDO
LISÍMETRO COM CASCALHO
LISÍMETRO COM SOLO
LISÍMETRO COM SOLO E MATÉRIA ORGÂNICA
LISÍMETRO COM GRAMÍNEA
LISÍMETRO COM PINUS
LISÍMETRO COM EUCALYPTUS
LISÍMETRO COM PINUS E EUCALYPTUS
Interceptação coníferas > Interceptação folhosas
Pinus Eucalyptus
FASE DESCRIÇÃO PERÍODO Nº ÁRVORES
PINUS EUCALIPTO
1ª Calibração 10/06/83 a 20/1/85 0 0
2ª Do plantio até o 1°
desbaste 21/1/85 a 27/1/86 361 361
3ª 1° ao 2° desbaste 28/1/86 a 28/3/88 100 93
4ª 2° ao 3° desbaste 29/3/88 a 18/12/90 50 50
5ª 3° desbaste ao
final
19/12/90 a
31/12/94 24 22
ETAPAS DE DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA
CHUVA E DRENAGEM
1ª FASE (SOLO NU)
PERÍODO PRECIPITAÇÃO
(mm)
DRENAGEM (mm)
Pinus Eucalyptus
22/3/84 a 23/4/84 268 183 169
24/4/84 a 24/5/84 167 108 105
25/5/84 a 30/6/84 7 18 18
TOTAL 442 309 292
MÉDIA 147 103 97
EVAPOTRANSPIRAÇÃO DAS ESPÉCIES
FASE
EVAPOTRANSPIRAÇÃO
(mm)
EVAPOTRANSPIRAÇÃO
(%)
Pinus Eucaliptus Pinus Eucaliptus
2ª (1 ano) 159 255 47 76
3ª (2,2 anos) 122 129 63 66
4ª (2,9 anos) 226 190 68 57
5ª (4 anos) 244 136 69 39
FASE
PINUS EUCALYPTUS
litro/planta/dia mm/dia litro/planta/dia mm/dia
2ª 1,2 4,25 1,7 6,21
3ª 5,8 5,81 6,6 6,13
4ª 9,6 4,81 10,6 5,32
5ª 23,7 5,69 15,5 3,42
CONSUMO DE ÁGUA DO Pinus e Eucalyptus
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
14/4
a 2
9/5/
85
15/1
0 a 9/
12/8
5
2/4 a 5/
5/86
01/1
2 a 20
/12/
86
27/4
a 13/
6/88
19/1
2 a 21
/1/8
9
5/3 a 25
/3/8
9
10/0
1 a 27
/02/
91
13/0
4 a 05
/05/
91
16/1
1 a 25
/12/
92
14/0
3 a 14
/04/
93
23/1
2 a 04
/02/
94
17/1
1 a 31
/12/
94
mm
Grama Pinus Eucalipto
EVOLUÇÃO DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Inicialmente, o Eucalyptus tem um consumo de agua
grande, devido a seu rápido crescimento;
Quando o Pinus é jovem, seu consumo de água é
similar ao da gramínea;
Entre os 3 anos e meio a 4 anos de idade, o consumo de água do Pinus ultrapassa o do Eucaliptus;
Ao traduzir os dados obtidos nos lisímetros para outras situações é necessário ter em conta a ausência do escoamento superficial, como também, seu caráter experimental.
COOPERAÇÃO TÉCNICA - EQUADOR
PROJETO BRA/04/044–S320
Apoio a Criação de um Sistema de Informação Nacional de Recursos Hídricos Florestais no Equador
OBJETIVOS: Fortalecimento Institucional da SENAGUA, por
meio de dois cursos de capacitação técnica para o
desenvolvimento de pesquisas em HIDROLOGIA
FLORESTAL e a IMPLEMENTAÇÃO DO SISTEMA DE INFORMAÇÃO NACIONAL DOS RECURSOS HÍDRICOS.
COOPERAÇÃO TÉCNICA - EQUADOR
PROJETO BRA/04/044–S451
Apoio para a Restauração Florestal e Monitoramento
Hidrológico de Microbacias Hidrográficas com Influência
Direta de Grandes Reservatórios do Equador
OBJETIVOS: Melhorar as capacidades institucionais da
SENAGUA em Restauração e Hidrologia Florestal em
microbacias, mediante a aplicação dos conhecimentos
adquiridos e metodologias desenvolvidas pelo Instituto Florestal de São Paulo.
VALDIR DE CICCO INSTITUTO FLORESTAL e-mail: [email protected]
OBRIGADO