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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.11.2015.tde-19102015-102718
Documento
Autor
Nome completo
Rafael Maschio
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2015
Orientador
Banca examinadora
Coelho, Rubens Duarte (Presidente)
Marques, Patricia Angélica Alves
Duarte, Sergio Nascimento
Matsura, Edson Eiji
Souza, Claudinei Fonseca
Título em português
Cálculo das vazões de outorga na irrigação de cana-de-açúcar: Influência do critério de irrigação e dos níveis de probabilidade de evapotranspiração e precipitação
Palavras-chave em português
ANA
CROPWAT
Irrigação com déficit
Irrigação suplementar
Necessidade de irrigação
Necessidade hídrica da cultura
Resumo em português
Fatores ambientais adversos, dos quais o déficit hídrico constitui a restrição mais severa à agricultura, representam cerca de 70% das perdas de produtividade em todo o mundo. A irrigação da cana-de-açúcar é hoje, uma das principais alternativas tecnológicas para o aumento da produtividade do setor sucroenergético, melhorando não só a eficiência no campo como, também, reduzindo a ociosidade industrial das usinas. Contudo, havendo-se disponibilidade hídrica para irrigação, implica-se na necessidade de outorga de direito de uso para captação. A outorga é um dos seis instrumentos da Política Nacional de Recursos Hídricos (Lei Federal nº 9.433, de 08 de janeiro de 1997). Esse instrumento tem como objetivo assegurar o controle quantitativo e qualitativo dos usos da água e o efetivo exercício dos direitos de acesso aos recursos hídricos. O cálculo das vazões mensais de outorga para captação em corpos hídricos de domínio federal é atualmente obtido através de dados estimados de precipitação pluvial efetiva provável e evapotranspiração de referência do local, fornecidos pela Agência Nacional de Águas (ANA), de parâmetros da cultura (época de plantio e coeficientes de cultura - kc), área irrigada e eficiência da irrigação, fornecidos pelo requerente da outorga. Assim, como hipótese primária deste estudo de que a metodologia de cálculo das vazões mensais de outorga proposta pela ANA não fornece segurança operacional para grandes empreendimentos, uma vez que esta não possui um caráter probabilístico adequado, que leve em consideração as variações anuais de precipitação pluvial e evapotranspiração e, ainda, como hipótese secundária de que na determinação das vazões através da metodologia recomendada pela FAO (CROPWAT 8.0) ocorram vulnerabilidades diante dos critérios de escolha dos anos representativos (anos secos, médios e úmidos), ambas podendo restringir as vazões de captação. Este trabalho teve como objetivo comparar tais metodologias com um estudo de caso mais detalhado, levando-se em consideração a variabilidade temporal destas estimativas (séries históricas), bem como, buscando-se determinar a influência do critério de irrigação e dos níveis de probabilidade de ocorrência da evapotranspiração de referência (ETo) e precipitação (PPT) na determinação das vazões mensais de outorga para irrigação de cana-de-açúcar. Evidenciou-se que, durante o período compreendido entre os meses de abril a setembro (período "seco"), a metodologia de cálculo proposta pela ANA atendeu as necessidades de projeto. Contudo, no período onde se concentram as precipitações pluviais (outubro a março), esta tendeu a subestimar os valores mensais das vazões outorgáveis, uma vez que não dispõe de um critério adequado que considere as variações anuais deste elemento meteorológico, limitando a outorga a uma condição média provável. Entretanto, diante da morosidade da análise de séries históricas, ano-a-ano, é compreensível que se busque facilitar estas estimativas. Assim, a metodologia proposta pela FAO (simulações de anos com diferentes probabilidades teóricas de valores "atingíveis" de PPT acumulada anual), bem como, a metodologia alternativa proposta neste estudo (PPT acumulada no período seco) aproximaram-se ou, até mesmo, superam a condição "ideal", porém, devido à determinação destes anos não levar em consideração a distribuição dos acumulados (dentro do período considerado), a metodologia apresentou limitações.
Título em inglês
Water rights flows rate calculation applied to sugarcane irrigation: Influence of irrigation criterion and the probability levels of evapotranspiration and precipitation
Palavras-chave em inglês
ANA
Crop water requirement
CROPWAT
Deficit irrigation
Irrigation requirement
Supplementary irrigation
Resumo em inglês
The adverse environmental factors, of which drought is the most severe agriculture limitation, account for about 70% of yield losses worldwide. The irrigation of sugarcane is today one of the main technological alternatives to increase the productivity, improving not only the field efficiency but also reducing the idleness of industrial plants. However, having up water availability for irrigation implies on the need of water rights for its catchment. The water right is one of six instruments of the Brazilian National Water Resources Policy (Federal Law nº 9.433, January 08, 1997). This instrument aims to ensure the quantitative and qualitative control of water use and the effective exercise of the access rights to water resources. The calculation of the monthly flows to water rights for catchment in rivers of federal domain is currently obtained through estimated local data of probable effective rainfall and reference evapotranspiration, provided by the National Water Agency (ANA), crop parameters (time planting and crop coefficients - kc), irrigated area and irrigation efficiency, in turn provided by the claimant of water right. Thus, as the primary hypothesis of this study that the calculation methodology of monthly flows of water right proposed by the ANA does not provide operational safety for large enterprises, since it does not have a suitable probabilistic character that takes into account the annual variation of rainfall and evapotranspiration, and also, as a secondary hypothesis that in determining the water rights flows through the methodology proposed by FAO (CROPWAT 8.0) is subject to vulnerabilities on the selecting criteria for the representative years (dry, average and wet year), both methodologies may be restricted the flow of catchment. This study aimed to compare these methodologies with a more detailed study of case, that takes into account the temporal variability of these estimates (time series), seeking to determine the influence of irrigation criterion and probability levels of occurrence of the reference evapotranspiration (ETo) and precipitation (PPT) in the determination of monthly flows rate of water right applied to sugarcane irrigation practices. It was evident that during the period between the months from April to September ("dry" period), the calculation methodology proposed by ANA supplied the project requirements. However, the period which are concentrated rainfall (October to March), this tended to underestimate the monthly values of water rights flows rate, as it does not provide an appropriate criterion to consider the annual weather variations of this element, limiting the water rights to an average probable condition. Though, given the difficulty of working with data time series analysis, year-on-year, it is understandable the use of simplified methodologies that facilitate these estimatives. Thus, the methodology proposed by FAO (years simulations with different theoretical probability "attainable" values of PPT annual accumulated), as well as the alternative method proposed in this study (PPT accumulated in dry period) approached or even exceeded the "ideal" condition, however, the determination of these years did not take into account the distribution of rainfall accumulated (within the period considered) an thus, the methodology presented limitations.
 
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Data de Publicação
2015-10-23
 
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