65ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 3. Engenharia Civil

ANÁLISE COMPARATIVA DAS ESTIMATIVAS DE EVAPOTRANSPIRAÇÃO DE REFERÊNCIA USANDO MÉTODOS EMPÌRICOS E MODELO PADRÃO DE PENMAN-MONTEITH-FAO EM CONTRASTE COM O BALANÇO HÍDRICO SAZONAL NA BACIA DO RIO PIABANHA/RJ

Henrique Moraes Tanus - Aluno do curso de Engenharia Civil - Escola Politécnica/ UFRJ Luiza Rotenberg Saraiva - Aluna do curso de Engenharia Ambiental – Escola Politécnica/ UFRJ Matheus Nascimento da Silva Alonso - Aluno do curso de Engenharia Civil - Escola Politécnica/ UFRJ Vinicius Rios Barros - Mestrando/Orientador- Programa de Engenharia Civil - COPPE / UFRJ Otto Corrêa Rotunno Filho - Prof. Dr./Orientador – Programa de Engenharia Civil - COPPE/UFRJ Webe João Mansur - Prof. Dr./Orientador – Programa de Engenharia Civil – IGEO/UFRJ

INTRODUÇÃO:

O procedimento mais utilizado para obter valores da transferência de água para a atmosfera em regiões vegetadas é a estimativa da evapotranspiração de referência (ETo) local através de equações matemáticas. Tais métodos são desenvolvidos para condições agronômicas e climáticas específicas. A ETo corresponde à evapotranspiração de uma extensa superfície vegetada com grama com crescimento ativo, altura uniforme e sem estresse hídrico ou nutricional e que cobre toda a superfície do solo. Os métodos com base em dados meteorológicos, muitas vezes indisponíveis na região de estudo, são denominados indiretos e são os mais utilizados. Este trabalho tem como objetivo analisar o desempenho dos métodos de Camargo (CA) e de Priestley-Taylor (PT) na região da bacia de Pedro do Rio, sub-bacia do rio Piabanha, situada na região serrana do Rio de Janeiro, utilizando, como padrão, o método de Penman-Monteith-FAO (PMF). Adicionalmente, a partir de dados de chuva e vazão disponíveis para a bacia, efetuou-se o balanço hídrico sazonal (BHS), obtendo-se a evapotranspiração real na escala da bacia, permitindo, assim, a comparação com as séries locais estimadas de evapotranspiração de referência calculadas via métodos de Camargo, de Priestley-Taylor e de Penman-Monteith-FAO.

OBJETIVO DO TRABALHO:

O trabalho investiga a estimativa da evapotranspiração de referência por meio de equações empíricas simplificadas de Priestley-Taylor e de Camargo em contraste com a equação de Penman-Monteith-FAO e com a evapotranspiração obtida via balanço hídrico sazonal na bacia do rio Piabanha/RJ. O estudo revelou o bom desempenho dos métodos simplificados quando usados dados agrupados de 3 e 5 dias.

MÉTODOS:

O estudo baseou-se em dados da estação hidrometeorológica EIBEX instalada no parque municipal de Itaipava, implantada pelo projeto Estudos Integrados de Bacias Experimentais, como subsídio à parametrização hidrológica na gestão de recursos hídricos das bacias da região serrana do Rio de Janeiro, com operação a partir de março de 2007. Para analisar o desempenho da estimativa da ETo pelos métodos de Camargo e Priestley-Taylor, tendo o método de Penman-Monteith-FAO como padrão para a evapotranspiração de referência, foram ajustadas equações de regressão lineares utilizando dados diários e com agrupamentos de períodos de 3 e 5 dias. Os valores de ETo estimados por CA e PT foram correlacionados aos valores estimados por PMF e avaliados segundo regressões lineares simples, erro-padrão da estimativa (SEE), índice de concordância (d) e índice de desempenho (c), definido pelo produto entre o coeficiente de correlação (r) e o índice de concordância (d). O BHS foi construído a partir de postos pluviométricos na bacia de estudo, ponderados pelo método de Thiessen, conjuntamente com dados diários de vazão na seção fluviométrica de Pedro do Rio. O balanço hídrico foi realizado entre recessões do hidrograma e com a hipótese de relação linear entre o armazenamento e a vazão em um dado tempo.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

O estudo apontou o desempenho limitado dos modelos empíricos de Camargo (CA) e Priestley-Taylor (PT) na escala diária. Por outro lado, o trabalho revelou desempenho de aderência crescente dos métodos simplificados em relação ao modelo de Penman-Monteith-FAO quando as análises comparativas foram realizadas com dados ponderados por grupamentos de 3 e 5 dias, nas quais verificou-se a redução do erro-padrão da estimativa (SEE) em relação à análise diária. Complementarmente, foram obtidos maiores coeficientes de correlação e, conseqüentemente, melhores índices de desempenho dos métodos analisados. O bom desempenho alcançado pelos métodos de Camargo (CA) e Priestley-Taylor (PT) confirmam a observação de outros autores de que métodos empíricos, pela sua simplicidade e facilidade de aplicação, podem ser os únicos com potencial de utilização em uma dada região face à limitação de dados hidrometeorológicos disponíveis. Verificou-se, também, a consistência de padrões de variação das evapotranspirações diárias locais (CA,, PT e PMF), estimadas com o apoio da estação EIBEX, quando contrastados com o padrão de variação temporal da evapotranspiração obtida pelo método do balanço hídrico sazonal (BHS), efetuado na escala da bacia.

CONCLUSÕES:

A evapotranspiração, usualmente considerada como variável de fechamento no balanço de massa chuva-vazão, vem recebendo crescente atenção pela comunidade científica da área de hidrometeorologia. Em áreas continentais, essa variável é, em termos de volume, superior à vazão, representando cerca de 65% do total precipitado sobre superfícies terrestres. Por outro lado, há ainda carência no monitoramento contínuo de fluxos de energia na superfície terrestre, tão relevante na previsão do tempo e do clima, em diferentes escalas, assim como para estimar os escoamentos superficial e subterrâneo em uma bacia hidrográfica. Neste trabalho, observou-se que os métodos de Camargo (CA) e Priestley-Taylor (PT) são boas opções para estimar a evapotranspiração de referência (ETo) em áreas agrícolas na região serrana do estado do Rio de Janeiro. Em particular, verificou-se que os desempenhos melhoram sucessivamente com agrupamentos dos dados de 3 em 3 dias e de 5 em 5 dias, o que permite melhor definir a escala de tempo recomendável para aplicação desse tipo de abordagem. Foram ainda contrastadas as estimativas locais da evapotranspiração de referência com a estimativa realizada na escala da bacia por meio do balanço hídrico sazonal, com bons resultados de aderência para ambas as escalas de análise.

Palavras-chave: Evapotranspiração de referência, Balanço hídrico sazonal, Região serrana do Rio de Janeiro.