meteorología agrícola

Balano Hdrico

LCE 306 Meteorologia AgrcolaProf. Paulo Cesar Sentelhas

Prof. Luiz Roberto Angelocci

Aula # 9

Balano Hdrico Climatolgico Normal e Seqncial,

de Cultura e para Manejo da Irrigao

ESALQ/USP 2009

Ciclo Hidrolgico e Balano HdricoLCE 360 - Meteorologia Agrcola Sentelhas/Angelocci

O balano hdrico nada mais do que o computo das entradas e sadas de gua de umsistema. Vrias escalas espaciais podem ser consideradas para se contabilizar obalano hdrico. Na escala macro, o balano hdrico o prprio ciclo hidrolgico, cujaresultado nos fornecer a gua disponvel no sistema (no solo, rios, lagos, vegetaomida e oceanos), ou seja na biosfera.

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Prec. ET

Q

Em uma escala intermediria,representada por uma micro-baciahidrogrfica, o balano hdrico resulta navazo de gua desse sistema. Paraperodos em que a chuva menor do quea demanda atmosfrica por vapordgua, a vazo (Q) diminui, ao passoem que nos perodos em que a chuvasupera a demanda, Q aumenta.

Micro-bacia Hidrogrfica

Prec. ETNa escala local, no caso de uma cultura,o balano hdrico tem por objetivoestabelecer a variao de armazenamentoe, conseqentemente, a disponibilidade degua no solo. Conhecendo-se qual aumidade do solo ou quanto de gua estearmazena possvel se determinar se acultura est sofrendo deficincia hdrica, aqual est intimamente ligada aos nveis derendimento dessa lavoura.

Componentes do balano hdrico para condies naturais

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P

O

Ro

ET

ARM

Ri

DLi

Ro

DLo

ACDP

Considerando-se um volume controle de solo, o BH apresenta os seguintes componentes, descritos a seguir.

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Entradas

P = chuva O = orvalho Ri = escorrimento superficial DLi = escorrimento sub-superficial AC = ascenso capilar

Sadas

ET = evapotranspirao Ro = escorrimento superficial DLo = escorrimento sub-superficial DP = drenagem profunda

Equacionando-se as entradas (+) e as sadas (-) de gua do sistema, tem-se a variao de armazenamento de gua no solo

ARM = P + O + Ri + DLi + AC ET Ro DLo DP

A chuva representa a principal entrada de gua em um sistema, ao passo que acontribuio do orvalho s assume papel importante em regies muito ridas, sendoassim desprezvel. As entradas de gua pela ascenso capilar tambm so muitopequenas e somente ocorrem em locais com lenol fretico superficial e em perodosmuito secos. Mesmo assim, a contribuio dessa varivel pequena, sendo tambmdesprezvel. J os fluxos horizontais de gua (Ri, Ro, DLi e DLo), para reashomogneas, se compensam, portanto, anulando-se. A ET a principal sada de gua dosistema, especialmente nos perodos secos, ao passo que DP constitui-se em outra viade sada de gua do volume controle de solo nos perodos excessivamente chuvosos.

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Sendo assim, pode-se considerar que Ri Ro, DLi DLo, O e AC desprezveis, o que resulta na seguinte equao

geral do balano hdrico:

ARM = P ET DP

Por meio dessa equao, pode-se determinar a variao da disponibilidade de gua nosolo. Caso se conhea a capacidade de gua disponvel (CAD) desse solo, pode-sedeterminar tambm a quantidade de gua armazenada por ele.

Uma das formas de se contabilizar o balano de gua no solo por meio do mtodo proposto por Thornthwaite e Mather (1955), denominado de Balano

Hdrico Climatolgico, no qual a partir dos dados de P, de ETP e da CAD, chega-se aos valores de disponibilidade de gua no solo (Armazenamento = ARM), de alterao do armazenamento de gua do solo (ALT = ARM), de evapotranspirao real (ETR), de deficincia hdrica (DEF) e de excedente

hdrico (EXC = DP).

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Balano Hdrico Climatolgico

O Balano Hdrico Climatolgico foi desenvolvido inicialmente com o objetivo dese caracterizar o clima de uma regio, de modo a ser empregado naclassificao climtica desenvolvida por Thornthwaite na dcada de 40.Posteriormente, esse mtodo comeou a ser empregado para fins agronmicosdada a grande interrelao da agricultura com as condies climticas.

O Balano Hdrico Climatolgico (BHC)elaborado com dados mdios de P e ETPde uma regio denominado de BHCNormal. Esse tipo de BH um indicadorclimatolgico da disponibilidade hdrica naregio, por meio da variao sazonal dascondies do BH ao longo de um ano mdio(cclico), ou seja, dos perodos comdeficincias e excedentes hdricos. Essasinformaes so de cunho climtico e,portanto, auxiliam no PLANEJAMENTOAGRCOLA.

O Balano Hdrico Climatolgico (BHC)elaborado com dados de P e ETP de umperodo ou de uma seqncia de perodos(meses, semanas, dias) de um anoespecfico para uma certa regio denominado de BHC Seqencial. Esse tipode BH nos fornece a caracterizao evariao sazonal das condies do BH(deficincias e excedentes) ao longo doperodo em questo. Essas informaesso de grande importncia para asTOMADAS DE DECISO.

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Elaborao do Balano Hdrico Climatolgico

Para se elaborar o BHC, seja ele o Normal ou o Seqencial, h a necessidade de seconhecer a capacidade de gua disponvel no solo (CAD). A CAD representa o mximode gua disponvel que determinado tipo de solo pode reter em funo de suascaractersticas fsico-hdricas, ou seja, umidade da capacidade de campo (cc), umidadedo ponto de murcha permanente (pmp), massa especfica do solo (dg) e daprofundidade efetiva do sistema radicular (Zr), onde se concentram cerca de 80% dasrazes. Veja a representao esquemtica abaixo e a seguir as diferentes formas de sedeterminar a CAD.

(cm3/cm3)cc satpmp0 (cm3/cm3)

Z

cc satpmp

Zr

00

gua gravitacionalgua residual

Capacidade de gua Disponvel (CAD)

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Determinao da CAD para elaborao do BHC

A partir das caractersticas fsico-hdricas do solo

CAD = [(CC% PMP%)/100] * dg * Zr

CC% = umidade da capacidade de campo, em %

PMP% = umidade do ponto de murcha, em %

dg = massa especfica do solo

Zr = profundidade especfica do sistema radicular, em mm

A partir das caractersticas gerais do solo (Doorenbos e Kassam, 1994)

CAD = CADmdia * Zr

CADmdia = capacidade de gua disponvel mdia, em

mm de gua / cm de profundidade de solo

Zr = profundidade especfica do sistema radicular, em cm

CADmdia p/ solos argilosos = 2,0 mm/cm

CAD mdia p/ solos de text. Mdia = 1,4 mm/cm

CADmdia p/ solos arenosos = 0,6 mm/cm

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A partir das caractersticas gerais da cultura critrio prtico

Cultura Zr (cm)

Hortalias 10 a 20

Arroz, batata, feijo 20 a 30

Trigo 30 a 40

Milho e soja 40 a 50

Amendoim 50 a 60

Cana, citrus, cafeeiro 70 a 100

Espcies florestais 150 a 250

Valores mdios da profundidadeefetiva dos sistemas radiculares (Zr)das principais culturas do Estado deSo Paulo. Adaptado de Alfonsi et al.(1990)

A partir das caractersticas gerais da cultura critrio prtico

CAD = CADmdia * Zr

CADmdia = 1,3 mm/cm Zr = Tabela acima

OBS: Para fins climatolgicos, ou seja, para determinao do BHC apenas paracaracterizao da disponibilidade hdrica regional, muito comum a adoo de valoresde CAD variando de 75 a 125 mm.

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Exemplos de determinao da CAD

Exemplo 1:

CC = 32%, PMP = 20%, dg = 1,3 e Zr = 50 cm

CAD = (32 20)/100 * 1,3 * 500 = 78 mm

Exemplo 2:

CC = 25%, PMP = 17%, dg = 1,2 e Zr = 50 cm

CAD = (25 17)/100 * 1,2 * 500 = 48 mm

Solo Argiloso

Solo Arenoso

Exemplo 3:

Solo textura mdia CADmdia = 1,4 mm/cme Zr = 50 cm

CAD = 1,4 * 50 = 70 mm

Exemplo 4:

Critrio prtico CADmdia = 1,3 mm/cm e Zr = 50 cm

CAD = 1,3 * 50 = 65 mm

Solo de textura mdia

Critrio prtico

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Elaborao do Balano Hdrico Climatolgico

Antes de iniciarmos o BHC propriamente dito, h a necessidade de se entender como omtodo proposto por T&M (1955) considera a retirada e a reposio de gua do solo. Osautores adotaram uma funo exponenc