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Escoamento superficial nos eucaliptais da Serra do Caramulo

Author(s): Boulet, Anne Karine cv logo 1

Date: 2011

Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/7329

Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro

Subject(s): Gestão de ecossistemas; Eucaliptos; Erosão do solo; Infiltração de água; Escoamento


Description
Esta dissertação tem como principal objectivo a determinação dos processos envolvidos na geração de escorrência superficial e dos factores que os controlam, nos eucaliptais da Serra do Caramulo. O estudo contempla um ciclo de vida completo de uma plantação de eucaliptos, ou seja, 3 rotações seguidas, equivalente a 36 anos de exploração. A monitorização da escorrência superficial foi realizada com o auxílio de parcelas experimentais fechadas de 16m2. Os potenciais factores de controlo estudados foram a distribuição da precipitação, a evolução da vegetação arbórea e arbustiva, as propriedades do solo à superfície e em profundidade, a evolução da humidade do solo da superfície até 40cm de profundidade e a evolução da intensidade da repelência dos solos à água. Numa primeira fase foi determinada a taxa de escorrência anual em cada rotação. Os eucaliptais em primeira rotação apresentam as taxas anuais mais elevadas e heterogéneas, entre 2.5 e 14.4% do montante da chuva incidente. Os eucaliptais de segunda e terceira rotação apresentam taxas de escorrência anual baixas e estáveis, inferiores respectivamente a 2% e 1% da chuva incidente. A maior parte da escorrência em termos de volume de produção, qualquer que seja o número de rotação da parcela, é produzida durante o Outono. Existe uma variação sazonal clara das taxas de escorrência, sendo as mais baixas produzidas no Inverno, aumentando progressivamente durante a Primavera e o Verão, chegando aos valores máximos no início do Outono, durante o qual as taxas de escorrência decrescem rapidamente. Em termos de processos de produção de escorrência superficial, os solos apresentam uma mediana da capacidade de infiltração de 32mm.h-1, o que significa que para situações ordinárias, os solos são capazes de infiltrar instantaneamente a totalidade da precipitação. Foi identificado como principal factor na origem do desencadeamento da escorrência durante o período seco, a superfície e a severidade das zonas hidrofóbicas. São as principais zonas activas em termos de produção de escorrência. O primeiro factor de mitigação do processo de escorrência nesta situação é a manta morta, que consegue armazenar até 30 mm de precipitação para uma espessura de 10cm, e representa assim uma importante zona tampão. O segundo factor de mitigação é o micro relevo, a presença de micro e macro depressão pródiga, zonas de infiltração preferenciais capazes de mitigar grande quantidade de escorrência, tornando as zonas activas em termos de produção de escorrência não produtivas ao nível da vertente. É durante o início do período húmido que o maior volume de escorrência superficial é produzido devido à presença de áreas hidrofóbicas extensas e severas, combinadas com grandes quantidades de precipitação. Na estação húmida, depois da hidrofobia dos solos ficar insignificante, as taxas de escorrência superficial são muito baixas e a produção de escorrência está estreitamente ligada ao volume de precipitação. Excepcionalmente, induzida por condições hídricas do solo perto da saturação e um episódio chuvoso intenso, pode ser produzida uma quantidade excepcional de escorrência, composta de uma mistura de água da chuva que não infiltrou e água no solo que exfiltrou devido às irregularidades do perfil de solo, que induz uma alteração na capacidade de transmissão do fluxos. This work attempts to determine overland flow generation processes and their control factors in the Caramulo Mountains. This study considers a complete production cycle of eucalyptus plantation, which corresponds to 3 successive rotations, equivalent to 36 years of exploration. Overland flow monitoring was managed with bounded plots of 16m2. The following control factors were assessed: precipitation distribution, vegetation evolution, soil properties, soil moisture evolution, and soil water repellence development. Annual overland flow as percentage of precipitation was determinate for each rotation. Eucalyptus stand on first rotation presents the higher and more heterogeneous annual overland flow rates, between 2.5 and 14.4% of the incident precipitation. Eucalyptus stand on second and third rotation produce lower and more stable overland flow rates, respectively 2 and 1% of the incident precipitation. The higher overland flow production always occurs during autumn, independently of the plantation rotation number. It was put in evidence a seasonal variation of the overland flow rates, which is the lowest during the winter, grows up slowly during spring and summer seasons, reaches is maximum at the beginning of autumn and then decreases until the beginning of winter. Concerning the overland flow generation processes, a soil infiltration capacity median of 32mm.h-1 was determinate. In these circumstances, for standard climatic situations, soils are able to infiltrate instantly the entire amount of precipitation. Soil water repellency intensity and distribution was identified as the primary factor for overland flow generation during the dry period. Repellent areas are the principal active areas in terms of overland flow generation. The litter layer represents an important mitigation factor, since it is able to stock 30mm of precipitation in a 10cm deep layer, therefore being a crucial buffer zone. The micro topography is also a determinant mitigation factor. Micro and macro depressions distribution along the slope provide preferential infiltration zones able to mitigate high quantity of overland flow. Then active zones in terms of overland flow production become non-productive zones at slope level. The maximum overland flow production occurs during the beginning of the humid season, imputed to extent and severe hydrophobic areas, associated with large amount of precipitation. During the wet season, soil water repellency becomes insignificant, overland flow rates are very low, and the overland flow amount is strictly related with the total precipitation. Exceptionally, induced by soil moisture conditions close to saturation combined with an intensive rainfall event, it can be produced an exceptional amount of overland flow. In this case, the overland flow is composed by a mix of new water that didn’t infiltrated and old underground water that exfiltrated when it achieved a reduced flow transmission capacity area. The optimization of chemical processes is a common and constantly used practice in the industry. The goal of optimization is to improve the performance of a given equipment or installation. CIRES,Lda has a VCM condensing unit which consists of two main stages, with a total of three Shell and Tube condensers, whose current outlet stream contains about 55%wt of VCM. This work aims to optimize the performance of the condensation unit, with a consequent recovery of higher amount of VCM. From various proposals studied it was found out that the best alternative, in terms of performance and economic standpoint, is to replace the existing coolant of second stage of the condensation unit, refrigerated water (RW) at 8ºC, with an aqueous solution of Ethylene Glicol (EG) operating at -30ºC. From simulation study, this new operation with new coolant will allow to decrease the amount of VCM present in the inlet stream by 38%wt. This gain represent an estimated additional cost of 0,007€ per 1kg of extra condensed VCM. Also, a new condenser has been designed to operate at -30ºC, at shell side, whose heat transfer area calculated is 7m2. Mestrado em Biologia Aplicada - Ecologia, Biodiversidade e Gestão de Ecossistemas
Document Type Master Thesis
Language Portuguese
Advisor(s) Coelho, Celeste; Keizer, Jan Jacob
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