Evapotranspiração De Referência Para Dimensionamento De Sistemas De Irrigação Em Petrolina, Pe
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Brazilian Journal of Biosystems Engineering v. 9(1): 30-38, 2015 EVAPOTRANSPIRAÇÃO DE REFERÊNCIA PARA DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO EM PETROLINA, PE A. O. da Silva¹*; J. de S. Correia¹; L. H. Bassoi²; A. H. de C. Teixeira3 ¹Faculdade de Ciências Agronômicas, UNESP - Univ Estadual Paulista, Botucatu, SP, Brasil ²Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, EMBRAPA - Semiárido, Petrolina, PE, Brasil ³Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, EMBRAPA -Monitoramento por satélites, Campinas, SP, Brasil. RESUMO A evapotranspiração é uma variável fundamental para estimar a exigência hídrica das culturas, e também fornece subsídio para o dimensionamento de sistemas de bombeamento, adução e distribuição de água na irrigação. A caracterização da distribuição de frequência da evapotranspiração de referência (ETo), estimada pelo método do tanque classe “A” em Petrolina, PE, foi realizada com base em série histórica de 45 anos (1963 a 2010) de dados, os quais foram agrupados em períodos de 5, 10, 15 e 30 dias. As distribuições Gama e Normal foram aplicadas aos dados de ETo com probabilidade de 95, 90, 75, 50, 25, 10 e 5%. Sendo aptas para representar os dados de evapotranspiração de referência para os períodos acumulados de 10, 15 e 30 dias. Os valores de ETo (11,06 e 11,07 mm dia-1, distribuição gama e normal, respectivamente) para o mês de outubro no período acumulado de 15 dias com probabilidade de 75%, foram os mais indicados para o dimensionamento da lâmina diária máxima de projetos de sistemas de irrigação. Palavras-chave: Probabilidade, frequência de distribuição, semiárido. REFERENCE EVAPOTRANSPIRATION FOR DESIGN OF IRRIGATION SYSTEMS IN PETROLINA, BRAZIL ABSTRACT Evapotranspiration is a key variable to estimate crop water requirement, to support the design of pumping systems, supply and distribution of water for irrigation. The distribution frequence of reference evapotranspiration (ETo) estimated by class A pan in Petrolina, State of Pernambuco, Brazil, was characterized based on a series of 45 years (1963 - 2010), grouped in periods of 5,10,15 and 30 days. Gamma and Normal distributions were applied to the ETo data with a probability of 95, 90, 75, 50, 25, 10 and 5%. The Normal and gamma distributions were able to represent the data of reference evapotranspiration for the cumulative periods of 10, 15 and 30 days. The ETo values (11.06 and 11.07 mm day-1, normal and gamma distribution, respectively) for the month of October in the period from 15 days with 75% probability were the most suitable for the scaling of the maximum daily depth projects of irrigation systems. Keywords: Probability, distribution frequency, semi-arid. * [email protected] 30 Brazilian Journal of Biosystems Engineering v. 9(1): 30-38, 2015 INTRODUÇÃO A agricultura apresenta grande A utilização de simulações com o dependência das condições climáticas uso de dados históricos para o atuantes nas regiões de cultivo, sendo planejamento da irrigação é uma técnica influenciada de maneira significativa pelos adotada com a finalidade de fazer diversos fatores meteorológicos existentes, previsões de fenômenos meteorológicos, dentre estes fatores destacam-se a consistindo em simular uma ocorrência precipitação, radiação solar, vento, futura de possíveis valores (FIETZ et al. evapotranspiração e etc. Por isso, é 1997). Segundo FRIZZONE & fundamental estudar a influência das suas ANDRADE JÚNIOR (2005) a técnica de variações sobre as diferentes estratégias de simulação é de grande importância, devido uso do sistema agrícola, de modo a às séries de dados climáticos disponíveis apresentar subsídios para o processo de para efetuar estudos envolvendo as inter- tomada de decisão e otimizar o relações clima versus sistema agrícola planejamento das atividades agrícolas serem muito pequenas, levando a obtenção (FRIZZONE & ANDRADE JÚNIOR, de resultados tendenciosos. DOORENBOS 2005). & PRUITT (1997) advertem que o uso de Na agricultura irrigada, o dados climáticos médios em equações conhecimento da evapotranspiração é de combinadas podem conduzir a erros grande importância na estimativa das significativos, comprometendo todo necessidades hídricas das culturas, bem planejamento realizado. como para o manejo racional dos recursos ASSIS et al. (2014), BACK (2007), hídricos (ABABAEI, 2014; CARVALHO SAAD et al. (2002) sugerem uma análise & OLIVEIRA, 2012). Segundo SAAD et da probabilidade de ocorrência dos valores al. (2002) a estimativa da necessidade históricos de ETo para fins de hídrica das culturas é de fundamental dimensionamento de irrigação, porém estes importância para dimensionar o sistema de autores afirmam que a escolha do nível de adução, de distribuição e de aplicação de probabilidade deve basear-se em uma água, característicos de cada método de análise econômica, considerando os irrigação. Porém, existem dificuldades para prejuízos associados à redução da uma estimativa adequada da quantidade e da qualidade da produção, evapotranspiração da cultura, pois a decorrentes da deficiência hídrica, e o diversidade de métodos de estimativa da aumento de custos do sistema para evapotranspiração de referência (ETo) e a satisfazer níveis mais elevados de dificuldade para seu cálculo, devido a probabilidade. DOOREMBOS & PRUITT grande quantidade de parâmetros (1997) consideram que na maioria das meteorológicos exigidos, além de breves regiões irrigadas os níveis de probabilidade históricos destes na maioria das estejam entre 75% e 80% sendo inviável propriedades, dificultam uma estimativa economicamente a utilização de mais precisa. Por isso, a utilização de probabilidades superiores a 90%, mesmo métodos alternativos para estimativa da em condições semiáridas como o semiárido ETo como o tanque classe “A” devem ser do Nordeste Brasileiro, que apesar do utilizados para o planejamento da baixo regime de precipitação nesta região, agricultura irrigada, devido principalmente apresenta épocas chuvosas nos primeiros a sua fácil aplicação, além de possuir em meses do ano. O objetivo deste trabalho foi alguns casos, dados históricos maiores, o de analisar a frequência e a distribuição atribuídos principalmente ao período longo dos dados de evapotranspiração de de uso das estações meteorológicas referência pelo método do tanque classe convencionais no Brasil (PEIXOTO et al. “A”, na região de Petrolina, PE e seu 2014; TRAJKOVIC & KOLAKOVIC, ajustamento aos modelos probabilísticos 2010). Normal e Gama. 31 Brazilian Journal of Biosystems Engineering v. 9(1): 30-38, 2015 MATERIAIS E MÉTODOS Os dados utilizados foram obtidos de distribuição gama pode ser verificada pela uma série de 53 anos (1960 a 2013) dos equação 3 (SILVA et al. 2010): registros da estação meteorológica da área experimental da Embrapa Semiárido, localizada no perímetro irrigado de Bebedouro em Petrolina-PE (latitude 09° { 09’ S, longitude 40° 22’W) foram obtidos os dados diários de evaporação, velocidade (3) do vento e umidade do ar. O clima da região é do tipo BSwh’, segundo a As estimativas dos parâmetros α e β classificação de Köppen, correspondente a foram efetuadas pelo método da máxima uma região árida. verossimilhança, por meio das equações 4 A evapotranspiração de referência a 8 (SILVA et al., 2013): (ETo) foi calculada pelo método do tanque classe “A” conforme equação 1 e descritos ( √ ) (4) por DOORENBOS & PRUITT (1997), nos 12 meses de cada ano estudado, após, foram obtidos os valores para os intervalos ̅ (5) de cinco (pentadas), dez (decêndios), quinze (quinzenais) e trinta (mensais) dias para os valores de ETo. ̅ (6) (1) ̅ ∑ (7) Onde, ETo é a evapotranspiração de -1 referência (mm dia ); ECA é a evaporação -1 ∑ (8) do tanque (mm dia ); Kp é o coeficiente do tanque classe “A” (adimensional). Os valores do coeficiente do tanque Onde, α é o parâmetro de forma; β é o para as condições locais de Petrolina, parâmetro de escala da distribuição Gama, foram obtidos com base na tabela proposta X é a média aritmética da amostra; Xg é a por DOORENBOS & PRUITT (1997) média geométrica da amostra; N é o utilizando-se a equação de regressão número de anos observados. ajustada por SNYDER (1992): A função densidade de probabilidade da distribuição normal pode ser representada pela equação 9 (ARAÚJO et al. 2010): (2) Onde, F é a distância da área de bordadura ( ) em relação ao centro do tanque (m); U é a √ -1 (9) velocidade do vento (km h ); UR é a umidade relativa do ar (%). Onde, μ é a média; σ é o desvio padrão da Para verificar a frequência dos variável aleatória. valores de ETo, foram calculados os Para verificar o ajuste das valores esperados de evapotranspiração de distribuições de probabilidade aos dados de referência com probabilidades de 5; 10; 25; evapotranspiração de referência, foi 50; 75; 90 e 95%, utilizando a distribuição realizado o teste de Kolmogorov-Smirnov, normal e a distribuição gama, a função a 5% de significância, conforme equações densidade de probabilidade para a 10, 11 e 12 (CHICHEPORTICHE & 32 Brazilian Journal of Biosystems Engineering v. 9(1): 30-38, 2015 BOUCHAUD, 2012), segundo Campos ∑ { (12) (1983) este teste verifica a adaptação de uma específica e bem conhecida distribuição a dados provenientes de uma Onde, Fn(x) é a função distribuição distribuição desconhecida. acumulada para n observações; F(x) é a função de distribuição em hipótese. As analises probabilísticas, assim ( ) (10) como os testes de aderência foram ( ) (11) realizados utilizando as planilhas do Microsoft Excel® (CURTIS, 2012). RESULTADOS E DISCUSSÃO De acordo com a tabela 1 os valores para redução