Water balance model evaluation based on an estimate of potential recharge

  • Lucas Machado Pontes Universidade Federal de Lavras (UFLA), Lavras, MG, Brasila Federal de Lavras. Departamento de Ciência do Solo
  • Gilberto Coelho Universidade Federal de Lavras (UFLA), Lavras, MG, Brasil. Departamento de Engenharia
  • Carlos Rogério de Mello Universidade Federal de Lavras (UFLA), Lavras, MG, Brasil. Departamento de Engenharia
  • Antônio Marciano da Silva Universidade Federal de Lavras (UFLA), Lavras, MG, Brasil. Departamento de Engenharia
  • Geraldo César de Oliveira Universidade Federal de Lavras (UFLA), Lavras, MG, Brasil. Departamento de Ciência do Solo
  • Marcelo Ribeiro Viola Universidade Federal de Lavras (UFLA), Lavras, MG, Brasil. Departamento de Engenharia
Keywords: BALSEQ, hydrology, modeling.

Abstract

The free aquifer recharge is a process of major importance in groundwater hydrology because it represents the renewable reserves of the water source. A good estimate of this variable is therefore critical to the proper management of water resources, particularly in light of climate variability inherent to the climate regime, as well as the increasing of surface water pollution and increased demand for good quality water groundwater. This study used a water balance model in soil to estimate the potential recharge (Rp) of the unconfined aquifer and the other components of the hydrological cycle. The model was applied in two watershed headwaters of the Rio Grande in Minas Gerais, Brazil: the Lavrinha River Basin (BHRL) and the Marcela River Basin (BHRM). The BHRL presents higher values of Rp, with an annual average of 895 mm, which corresponds to 40% of rainfall, while at the BHRM these values were 393.3 mm and 25%, respectively. The base runoff values confirm the greater recharge in BRHL, where this hydrograph component corresponded to 76% of the total discharge, compared with 40% for BHRM. The BALSEQ model allowed us to capture this difference, but the results were satisfactory for only one of the years in the BHRL and for the entire period for the BHRM, which reinforces the need to use this model for long time periods.


Author Biographies

Lucas Machado Pontes, Universidade Federal de Lavras (UFLA), Lavras, MG, Brasila Federal de Lavras. Departamento de Ciência do Solo
Engenheiro Ambiental formado pela Universidade Federal de Viçosa - UFV. Com mestrado em Recursos Hídricos em Sistemas Agrícolas na Universidade Federal de Lavras - UFLA. Atualmente cursa o doutorado em Ciências do Solo na UFLA, na área de recursos ambientais e uso da terra. Pesquisa voltada para a gestão dos recursos hídricos, conservação do solo e da água, com ênfase na conservação do solo, recarga de aquíferos e modelagem ambiental. Já atuou como técnico em projeto de pesquisa financiado pela FAPEMIG, no departamento de solos da UFV, professor da escola Técnica de Viçosa (ETEV). Além de consultorias e palestras na área sanitária e ambiental Sempre participou e participa de trabalhos voluntários na área de educação ambiental. Tem experiência nas seguintes áreas: Hidrologia, Solos, Conservação do Solo e da Água, Manejo Integrado de Bacias Hidrográficas, Saneamento Rural e Agroecologia.
Gilberto Coelho, Universidade Federal de Lavras (UFLA), Lavras, MG, Brasil. Departamento de Engenharia
Possui graduação em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Lavras (1999), mestrado em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Lavras (2001) e doutorado em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Lavras (2005). Foi pesquisador bolsista de Pós_Doutorado na Universidade Federal de Lavras de 2006 a 2009, onde lecionou hidrologia nos cursos de graduação e pós-graduação e Fundamentos de Irrigação e Drenagem nos cursos de graduação. Foi professor adjunto na Universidade Federal de Pelotas, lecionando Hidráulica, Irrigação e drenagem e Hidrologia na Facudade de Agronomia Eliseu Maciel, entre 2009 e 2010. Atualmente é Professor adjunto na Universidade Federal de Lavras - UFLA. Tem experiência na área de Engenharia Agrícola, com ênfase em Engenharia de Água e Solo, atuando principalmente nos seguintes temas: irrigação, manejo de culturas sob regime de irrigação, manejo de bacias hidrográficas e conservação da água e do solo.
Carlos Rogério de Mello, Universidade Federal de Lavras (UFLA), Lavras, MG, Brasil. Departamento de Engenharia
Minha atuação profissional tem se baseado no ensino e pesquisa na área de hidrologia, conservação do solo e da água e impactos de mudanças climáticas e do uso do solo sobre as condições de escoamento, recarga subterrânea e erosão do solo. Meus projetos têm sido desenvolvidos voltados para simulação hidrológica, notadamente, no desenvolvimento do modelo ?Lavras Simulation of Hydrology? (LASH), o qual tem sido aplicado com resultados promissores às condições do sul de Minas Gerais. O modelo encontra-se em fase de registro e patenteamento. Além disto, o modelo Soil Water Assessment Tool (SWAT) tem sido aplicado em nossos estudos prognósticos do comportamento hidrológico de bacias hidrográficas dominadas por Latossolos. Tenho trabalhado também objetivando entender e estudar os processos hidrológicos em bacias hidrográficas de cabeceira (?Tropical Montaine Cloud Forest?), sobre a qual temos aplicados recursos metodológicos relacionados à pedologia (geomorfologia), climatologia e análise do comportamento físico dos solos sob estas condições, sendo o conceito de Zona Crítica (do dossel da floresta até a base do aquífero) nosso perfil de investigação. Minha perspectiva futura consiste em estudar e aplicar os conceitos de ?pegada hídrica ? a reservatórios de usinas hidrelétricas, contribuindo para a gestão dos recursos hídricos no estado de Minas Gerais. No contexto de ensino, tenho atuado junto aos cursos de graduação em Engenharia Ambiental e Engenharia Agrícola com as disciplinas Hidrologia I e Hidrologia II e no Programa de Pós-graduação em Recursos Hídricos em Sistemas Agrícolas da UFLA, com as disciplinas Hidrologia Aplicada e Hidrologia Ambiental, ambas em nível de mestrado, e Hidrologia Estatística (doutorado). No tocante à atividades de gestão em pesquisa, fui sub-coordenador do Programa de Pós-graduação em Engenharia Agrícola da UFLA (2008/2009), primeiro coordenador do Programa de Pós-graduação em Recursos Hídricos em Sistemas Agrícolas (2010/2011) e Pró-Reitor Adjunto de Pesquisa (2013). Atualmente atuo como Líder do Grupo de Pesquisa do CNPq Engenharia de Água e Solo. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ENGLISH: I have worked on teaching and research both towards the hydrology, soil and water conservation and assessment of the impacts from climate change and land-use over the streamflow, groundwater recharge and soil erosion, highlighting the rainfall erosivity concepts as well as mapping procedures. My research projects have focused on the hydrology simulation, notable on the development of the ?Lavras Simulation of Hydrology model? (LASH), which has been applied with good performance. In addition, I have advised students whose studies are related to SWAT and DHSVM models' performance for hydrological prediction in tropical/subtropical basins. Another field of investigation of my interesting is to study of the hydrology of the Tropical Montaine Cloud Forest (especially the Upper Montaine Cloud Forest) of the Southern Minas Gerais. The concepts of the hydropedology, geomorphology and soil physics have been used in this context, aiming to identify how the groundwater recharge process occurs in headwater regions. Our focus is on the comprehension of the ?Critical Zone? concept, which is defined taking canopy and the bottom of the aquifer. My scientific investigation concerns for the next years is deepen in the water footprint concept applied to hydropower plant reservoirs and contribute with data sets for water resources management in Minas Gerais state. In the lecture context, I have taught hydrology for Agricultural and Environmental Engineering (undergraduate level) and Applied Hydrology (Master students) and Statistical Hydrology (Doctorate students).
Antônio Marciano da Silva, Universidade Federal de Lavras (UFLA), Lavras, MG, Brasil. Departamento de Engenharia
Possui graduação em Engenharia Agronômica pela Escola Superior de Agricultura de Lavras - ESAL (1971), mestrado em Hidrologia Aplicada pelo Instituto de Pesquisas Hidráulicas (IPH) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (1974) e doutorado em Engenharia Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Paulo (1984). Professor titular área de Recursos Hídricos na Universidade Federal de Lavras, até fevereiro de 2014, atuando no ensino de graduação e pós-graduação. Na administração acadêmica superior foi chefe de Departamento Didático; Coordenador de Curso de Graduação e de Programas de Pós-graduação stricto e lato sensu; Pró-reitor de Pesquisa, Pró-reitor de Pós-graduação e membro dos Colegiados Superiores CEPE e CUNI. Na pesquisa atua na área de Engenharia de Água e Solo/Recursos Hídricos, com ênfase principalmente em hidrologia de pequenas bacias, manejo de cultivos irrigados (em especial o cafeeiro), sendo pesquisador bolsista do CNPq desde 1992. Foi membro da CTP ? Recursos Naturais/EMBRAPA de 1996 a 1998, da Câmara de Assessoramento de Agricultura - CAG da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG (2002 a 2006), do Comitê de Bacias do Entorno do Lago de Furnas (GD3) e membro do Conselho Estadual de Recursos Hídricos de Minas Gerais (2006 a 2009). Foi membro e inclusive presidente da Comissão de Especialistas em Ensino de Ciências Agrárias (CEECA) da SESu/MEC entre 1995 a 2000, da Comissão de Agronomia do Exame Nacional de Cursos ? INEP/MEC (2000 a 2003), da Comissão Consultiva de Agronomia junto ao MERCOSUL EDUCACIONAL (1999 a 2003). Consultor da CAPES para avaliação de programas de pós-graduação na área de Ciências Agrárias I. Participou como convidado externo de comissões de avaliação de cursos no Chile e na Argentina. Desde 2005 além da experiência na área de avaliação de cursos de graduação, de programas de pós-graduação atua como avaliador institucional pelo INEP. Professor Visitante Sênior Nacional na UNIFAL-MG com bolsa da CAPES a partir de março de 2014.
Geraldo César de Oliveira, Universidade Federal de Lavras (UFLA), Lavras, MG, Brasil. Departamento de Ciência do Solo
possui graduação em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Lavras (1978-1982); mestrado em Agronomia (Solos e Nutrição de Plantas) pela Universidade Federal de Lavras (1991-1993) e doutorado em Agronomia (Solos e Nutrição de Plantas) pela Universidade Federal de Lavras (1998-2002). Foi Gerente Técnico de Empresa produtora de Borracha Natural no norte do Brasil (1983-1991; Pedólogo Senior em Empresa de Consultoria Agrícola no ano de 1994; Professor Visitante na Escola Superior de Agricultura de Lavras (1995-1996); Professor Auxiliar e Adjunto da Universidade Federal de Goiás (1996-2006). É professor Associado da Universidade Federal de Lavras onde já coordenou o programa institucional de Iniciação científica (PIBIC) e o programa de educação tutoriada (PET). Atualmente é Sub Chefe do Departamento de Ciência do Solo e Membro do Conselho Universitário da UFLA. Tem experiência na área de Ciência do Solo, com ênfase em Pedologia Aplicada, Física do Solo e manejo e conservação do solo e água, atuando principalmente nos seguintes temas: Reconhecimento de solos na paisagem e potencialidade de uso; Diagnóstico e predição da compactação de solos; Degradação estrutural e Reestruturação do solo em solos manejados na cafeicultura. É bolsista de produtividade do CNPq.
Marcelo Ribeiro Viola, Universidade Federal de Lavras (UFLA), Lavras, MG, Brasil. Departamento de Engenharia
Professor Adjunto do Departamento de Engenharia da Universidade Federal de Lavras. Possui graduação em Engenharia Agrícola (2006), mestrado em Engenharia Agrícola (2008) e doutorado em Recursos Hídricos em Sistemas Agrícolas (2011). Atua no ensino de hidrologia para a graduação e pós-graduação. Na pesquisa hidrológica, desenvolve projetos associados ao monitoramento, instrumentação, zoneamento e simulação, com ênfase em bacias hidrográficas de cabeceira. Tem interesse nas áreas de manejo de bacias hidrográficas, hidrometeorologia, modelagem hidrológica, hidrologia estocástica e gestão de recursos hídricos. E-mail: marcelo.viola@deg.ufla.br
Published
25/10/2016
Issue
Vol. 11 No. 4 (2016)
Section
Papers

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