1,721,068 research outputs found
Medição e modelação da erosão do solo a micro-escala, após incêndios florestais
Full text linkMestrado em Engenharia do AmbienteEsta dissertação tem como principal objectivo o aprofundamento do conhecimento sobre os fenómenos de erosão hídrica a micro-escala, nomeadamente após um incêndio florestal ocorrido no Verão de 2005 na localidade de Jafafe, onde se situa a área de estudo numa encosta composta por plantações de eucalipto.
São avaliadas as taxas de escorrência e erosão devidas a 18 simulações de chuva (RSE) realizadas em parcelas de simulação (0.28 m2) em 5 períodos distintos, bem como as taxas de escorrência e erosão produzidas em micro-parcelas (0.28m2) sob chuva natural. Foi observada elevada variabilidade nos dados de escorrência e erosão ao nível temporal bem como espacial e para ambos os tipos de dados. A variabilidade temporal é devida à passagem do tempo após o incêndio, nomeadamente através da recuperação de vegetação, bem como a variações sazonais nas características do solo, nomeadamente a sua repelência à água e o seu teor de humidade.
Para a modelação da resposta hidrológica e de erosão foi seleccionado o modelo MEFIDIS, um modelo de base física. Na aplicação do modelo MEFIDIS, o ajuste dos parâmetros de entrada permitiu clarificar a influência da repelência à água e do coberto protector do solo como importantes factores condicionantes das taxas de escorrência e de perdas do solo observados nas simulações de chuva. Com o modelo, obtiveram-se melhores resultados para as simulações de chuva de alta intensidade do que de extrema intensidade. Uma possível explicação é que a extrema intensidade provoca maiores alterações nas condições de solo, nomeadamente a repelência à água, do que a alta intensidade.
ABSTRACT: This thesis aims mainly to improve knowledge about erosion micro-scale phenomena, particularly after a forest fire occurred in the summer of 2005 in the town of Jafafe, which is the study area on a hillside composed of eucalyptus plantations.
Are evaluated the rates of runoff and erosion due to 18 rainfall simulations (RSE) conducted in simulation plots (0.28 m2) in 5 separate periods, and rates of runoff and erosion produced in micro-plots (0.28 m2) under natural rainfall. It was observed high variability in the data of runoff and erosion at time and space and for both types of data. The temporal variability is due to the passage of time after the fire, particularly by the recovery of vegetation and by the seasonal variations in soil characteristics, including its water repellency and moisture content.
For the modeling of hydrologic and erosion response, was selected model MEFIDIS, a physically based model. When applying this model, adjusting the input parameters have clarified the influence of water repellency and soil protective cover as important influential factors to rate of runoff and soil losses observed in the rainfall simulations. With the model, it was obtained better results for high rainfall intensity simulations than the extreme intensity. One possible explanation is that the extreme intensity causes major changes in soil conditions, such as water repellency, than high intensity
Perdas de matéria orgânica por escorrência superficial pós-fogo
Full text linkMestrado em Engenharia do AmbienteOs incêndios florestais são um fenómeno frequente e recorrente nos ecossistemas mediterrânicos. Tem vários impactos ecológicos e ambientais, entre outros pelos seus efeitos de curto e médio prazo sobre as características físicas e químicas do solo como, por exemplo, a quantidade e qualidade da sua matéria orgânica (MO). Os efeitos no solo podem, ainda, aumentar a ocorrência de processos erosivos, levando à perda de um recurso natural que seja pouco renovável. Devido à grande quantidade de carbono (C) armazenado no solo, mesmo pequenas mudanças na MO dos solos poderão ter um efeito significativo sobre os ciclos biogeoquímicos e, consequentemente, sobre o clima global. A erosão do solo, aparte de provocar perdas diretas de MO, aumenta a exposição da MO aos processos de mineralização, o que representa um dos principais fatores de perdas de C da superfície da terra. Embora seja bem documentado que os incêndios podem ter grandes impactos sobre os processos hidrológicos e de erosão, as perdas de MO por escorrencia superficial foram pouco estudadas. O presente trabalho faz parte do projeto FIRECNUTS (PTDC/AGR-CFL/104559/2008), em que um dos objetivos principais é precisamente quantificar estas perdas. As escorrências que correspondem aos maiores eventos de precipitação mensal durante o primeiro ano após incendio foram medidas, colectadas e analisadas em laboratório. Os estudos tiveram também como o objectivo a identificação das variações temporais do teor de C em escoamentos de encostas queimadas e análise de impacto de vários fatores sobre a perda de C em suas diferentes condições bem como a detecção de uma ligação entre as perdas de carbono orgânico (CO), processos hidrológicos em diferentes escalas durante o primeiro ano após o fogo. Para este fim foi seleccionada uma área de floresta de 250 ha que ardeu durante o verão de 2010 no concelho de Sever do Vouga (Região Centro de Portugal) e, dentro desta área, duas as encostas com plantações de Eucalyptus globulus Labill. sobre xisto. Ambas as encostas foram instrumentadas com dois tipos de parcelas de erosão 4 micro-parcelas com 0.25 m² e uma parcela à escala de encosta com 112,47-191,73 m². Para este estudo analisou-se as amostras de escorrência superficial produzida pelo maior evento de precipitaçao de cada mês entre Setembro de 2010 e Setembro de 2011. As amostras recolhidas no campo foram filtrados no laboratório, e o filtro e o filtrado da cada amostra foram analisados separadamente. Para a determinação do CO Total foi utilizado um Analizador TOC-V CPH - Shimadzu, equipado com um amostrador de sólidos SSM-5000A devidamente calibrado. O carbono orgânico dissolvido foi determinado através da oxidação a temperatura elevada (680°C) com catalisador de platina. A amostra foi acidificada com HCl 2N e depois para enfim ocorrer à detecção em um detector dispersivo de infravermelho. O C particulado foi determinado pela oxidação da amostra à temperatura de 900ºC,usando oxigénio ultra puro para obter o produto final CO2. Para determinação de C amostra solida foi acidificada com ácido fosfórico diluído com água ultra pura (1:2, v/v) e aquecida à temperatura de 200°C. As concentrações de C nas escorrências ao longo de estudos variaram entre CO dissolvido (COD)- 1,86 a 114,0 mgLˉ¹; C inorganico dissolvido(CID) - 0,5 a 102,5 mgLˉ¹ e CO particulado (COP) -12,4 a 1328 mg/Lˉ¹ Os resultados obtidos indicam que as ambas de encostas apresentam valores de escorrência e perdas de sedimentos semelhantes aos valores obtidos por outros estudos em áreas ardidas na região de estudo. Em ambas as encostas observou-se mais escorrência e maiores, perdas de sedimentos e de CO à escala de micro-parcela do que de encosta. No entanto, as diferenças entre as duas encostas não eram consistentes às duas escalas. Devido a pouca erosão observada em ambas as encostas nas escorrências após fogo as perdas de COD e COP pequenas. As concentrações de COD bem como de CID apresentaram baixos coeficientes de correlação com as quantidades de precipitação e de escorrência, indicando a importância de outros factores como, por exemplo recuperação da vegetação, humidade do solo, repelência do solo à água que devem ser investigados.Forest fires are common and regular phenomenon in Mediterranean ecosystems. They cause various short and long-term changes of physical and chemical properties of the soil such as quantity of organic matter (OM) and its quality. The fire can also increase erosion of the soil that leads to loss of non-renewable natural resources. Due to high amount of carbon (C) stored in soil, even slight alterations of OM can affect significantly biogeochemical cycles, hence, affect the whole global climate. Besides that erosion induces direct organic matter loss, increases impact of OM on mineralization which occurs to be the main factor of carbon loss from surface. Much research about negative impact of fires on hydrological processes and erosion has been done, however, there is still little research about loss of organic matter caused by runoffs. This present research is a part of the project FIRECNUTS (PTDC/AGR-CFL/104559/2008). The main aim of the research is to assess qualitatively the loss of organic matter by runoff. To have done so, runoffs that correspond to maximum precipitation rate during the first year after fire were measured, collected and analyzed in laboratory. Research also aimed at identification of temporary variation of carbon content in surface runoff of burnt slopes and at analysis of various factors influencing carbon losses in different conditions as well as detection of connection between organic carbon loss (OC) and hydrological processes on different levels during the first year after the fire. In order to achieve this aim two slopes with eucalyptus plantation located in 250 ha of forest area were chosen for taking measurements. The area was affected by fire during summer 2010 in Ermida, North Vouga (Central region of Portugal). Both slopes were divided into two types of sites for erosion observation. Thus, in total, slopes had four bounded-plotes with 0,25 m² and one site with slope scale ranging from 112,47 until 191,73 m². During this research samples of the runoffs that have occurred after maximum precipitation every month in period from September 2010 until September 2011 were analysed Collected samples were filtered in laboratory and filters from each of the sample were analyzed separately. For determining the Total Organic Carbon Analyzer was used TOC-V CPH - Shimadzu equipped with solid sampler SSM-5000A calibrated. Dissolved organic carbon was determined by oxidation at elevated temperature (680ºC) with platinum catalyst. The sample was acidified with 2N HCl and then finally to occur in a detector to detect dispersive infrared. The carbon particles was determined by oxidation of the sample at a temperature of 900 ° C, using ultra pure oxygen for the final product – CO2. For determination of IC solid sample was acidified with phosphoric acid diluted with ultra pure water (1:2, v / v) and heated at 200ºC. Carbon concentrations in runoffs varied throughout the research. Thus, COD was in 1,86 - 114,0 mg Lˉ ¹ range, CID in 0,5 - 102,5 mg Lˉ ¹ and COP in 12,4 a 1328 mg Lˉ ¹. Results have shown that runoffs from both slopes and precipitation loss were similar to values obtained on different burnt sites of the same region. The greatest runoffs and CO loss were observed on micro-scale of the both slopes, there as the least are observed on slope scale. Nonetheless, differences were still noticeable not only between two slopes, but also between two scales. The loss of dissolved and suspended CO by surface runoffs was insignificant due to not very wide erosion that is observed on both slopes after fire. At the same time, concentration of COD and CID showed small coefficient of correlation with precipitation amount and amount of collected runoff. This indicates the importance of various factors such as temperature, recovery of vegetation, humidity of the soil, soil water repellency that are necessary to be investigated as well
Efeitos de fogos repetidos nos nutrientes do solo e na sua mobilização
Full text linkMestrado em Engenharia do AmbienteAo longo das últimas décadas, verificou-se um aumento do número de
incêndios em Portugal, amplificando o risco da ocorrência de fogos
repetidos, o que poderá ter impactes negativos ao nível da produtividade
dos ecossistemas a longo prazo.
Os objetivos deste trabalho são estudar os efeitos de fogos repetidos nas
concentrações de azoto e de fósforo no solo mineral, durante o primeiro
ano após incêndio, e na mobilização de azoto total (NT) e de fósforo total
(PT) por escorrência, à escala de microparcela, no segundo ano. Foram
selecionadas três zonas de pinhal, em Viseu, com diferente histórico de
incêndio, designadas como zona “Degradada” (4 incêndios), zona
“Semidegradada” (1 incêndio) e zona “Controlo” (0 incêndios), no período
de 1975-2012.
Quanto ao azoto e ao fósforo no solo, houve uma diminuição das
concentrações de ambos os nutrientes entre as duas campanhas, nas
zonas ardidas, sendo mais expressiva no caso do fósforo na zona
“Semidegradada”. As zonas ardidas apresentaram maior concentração de
nutrientes do que a zona “Controlo”, à exceção da zona “Semidegradada”
em relação ao fósforo, um ano após incêndio. A repetição de incêndios
mostrou não influenciar negativamente a concentração nutrientes, no
primeiro ano após incêndio. Não se observaram diferenças significativas
entre pontos com e sem vegetação.
No segundo ano, a mobilização de nutrientes por escorrência foi superior
na zona “Degradada” em uma e duas ordens de grandeza em relação à
zona “Semidegradada” e à zona “Controlo”, respetivamente. A
mobilização de nutrientes foi elevada durante os eventos de precipitação
mais fortes. A presença de vegetação revelou ser importante quanto à
redução da mobilização de nutrientes e de escorrência, quando a
componente de “litter” no solo não era significativa. Apenas na zona
“Degradada” se verificou uma ligeira diminuição da mobilização de
nutrientes e de escorrência a par do aumento de coberto na superfície do
solo.Over the past decades, there has been an increase of wildfire occurrence
in Portugal, amplifying the risk of repeated fires, which can have negative
impacts on ecosystems productivity in a long term.
The present work aims to study the effects of repeated fires on nitrogen
and phosphorus concentrations in mineral soil, during the first year after
fire, and on total nitrogen and total phosphorus export in runoff, at microplot
scale, in the second year. Three pine sites with different fire history
were selected in Viseu, called “Degraded” site (4 fires), “Semidegraded”
site (1 fire) and “Control” site (0 fires), regarding the period between 1975
and 2012.
There was a decrease of nitrogen and phosphorus concentrations in
mineral soil in both burnt sites. This decrease was more considerable in
the “Semidegraded” site in terms of phosphorus. The burnt sites
presented higher nutrient concentrations than the “Control” site, except
phosphorus in the “Semidegraded” site, one year after fire. Fire
recurrence didn’t reveal to influence negatively the nutrient concentration,
in the first year after fire. There weren’t significant differences between
vegetation and no vegetation places.
In the second year, nutrient export in runoff was higher 1 and 2-fold in the
“Degraded” site than “Semidegraded” and “Control” sites, respectively.
High nutrient losses occurred in response to strong rainfall events.
Presence of vegetation was important to reduce nutrient export and runoff
when the litter component wasn’t significant on soil surface. Only in the
“Degraded” site there was a slight decrease of nutrient export and runoff
along with the increase of cover on soil surface
Efeitos dos fogos florestais repetidos na exportação de nutrientes
Full text linkMestrado em Engenharia do AmbienteNum período de 9 meses após o incêndio que deflagrou no verão de 2012, foi estudada a mobilização de nutrientes nas suas formas totais (azoto total e fósforo total) por escorrência. O estudo foi feito à escala de microparcela numa área pertencente ao concelho de Viseu, que foi escolhida por ter sofrido incêndios não só em 2012 mas também em 1978, 1985, 2005. Na área de estudo a vegetação dominante é pinhal (Pinus pinaster), com Pterospartum tridentatum como elemento predominante na camada arbustiva. O desenho experimental na área de estudo baseou-se na escolha de 6 encostas, onde 3 sofreram quatro incêndios e 3 encostas que apenas sofreram um incêndio num período de 30 anos. Em seguida foram instaladas 6 microparcelas emparelhadas duas a duas ao longo de cada encosta, topo, meio e base. Durante o período de estudo foram recolhidas 522 amostras de escorrência. As concentrações totais de azoto (N) e fósforo (P) destas amostras foram determinadas por um método colorimétrico integrado num sistema por injeção em fluxo. Os resultados mostraram que é na área queimada quatro vezes onde as perdas de azoto total (NT) e fósforo total (PT) foram maiores, em comparação com a área queimada uma vez. No caso do NT as perdas totais encontradas nas amostras de escorrência foram de 14,2 g/m2 vs 1,9 g/m2 no total do período de estudo, enquanto que para o PT as perdas totais 2,1 vs 0,5 g/m2.Total nutrient mobilization by runoff (total nitrogen and total phosphorus) was studied for 9 months after a summer forest fire in 2012. The study was settled at a scale of microplot. The studied area (Viseu municipality) was chosen due to the exposure to repeated forest fires also in 1978, 1985, 2005. The dominant vegetation was Pinus pinaster and Pterospartum tridentatum as the predominant element in the shrub layer. The experimental area design was based on the choice of 6 slopes: 3 experienced four fires and 3 experienced only one fire over a period of 30 years. Six paired microplots were installed along each side of the slope, its top, middle and base. During the experience period 522 runoff samples were collected. Total nitrogen and total phosphorus concentration were determined by a colorimetric method integrated into a flow injection system. The results revealed that four times burned area presented higher total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) losses than 1 time burned area. The total runoff losses found were 14,2 g/m2 vs 1,9 g/m2 for NT and 2,1 vs 0,5 g/m2 for PT
A gestão florestal e a gestão pós-fogo: visão dos proprietários
Full text linkMestrado em Engenharia do AmbienteA ocorrência de incêndios florestais, as práticas de gestão florestal e de gestão pós-fogo estão diretamente relacionadas. Nos últimos anos, devido ao aumento das áreas ardidas, as atividades de gestão florestal praticadas após a ocorrência de incêndios florestais adquiriram uma maior relevância a nível nacional. Neste contexto, o objetivo desta investigação foi compreender quais os tipos de gestão florestal adotados pelos proprietários florestais, assim como os impactos dos incêndios e as medidas aplicadas nas áreas ardidas. Após uma avaliação do enquadramento da gestão florestal em Portugal, foi feito um levantamento sobre as políticas e instrumentos florestais disponíveis, assim como foi caraterizada a política de defesa da floresta contra incêndios. O papel dos agentes florestais foi central nesta investigação, assim como a importância da integração das suas perceções na gestão florestal, especialmente as dos proprietários florestais. Para caso de estudo foi selecionada a freguesia de Calde, localizada no concelho e distrito de Viseu, região centro de Portugal. Esta freguesia é maioritariamente ocupada por floresta, fortemente marcada pela presença de pinheiro bravo e frequentemente afetada por incêndios florestais. No seguimento da caraterização da freguesia foi desenvolvida uma análise socioeconómica, uma caraterização florestal e das atividades agrícolas e a implementação de um inquérito por questionário com o intuito de avaliar e conhecer as perceções dos proprietários florestais relativamente à caraterização das propriedades, tipo de gestão florestal realizada, importância dos incêndios, atividades de gestão pós fogo e o valor da floresta da freguesia. As principais conclusões deste trabalho são: i) a floresta da freguesia é bastante compartimentada e maioritariamente privada, caraterizada por uma baixa atividade de gestão florestal; ii) ocorrem incêndios com alguma frequência onde os danos económicos são os principais prejuízos apontados pelos proprietários; iii) apesar desta frequência de incêndios, o uso e coberto do solo, não sofre alterações significativas no que diz respeito à alteração das espécies silvícolas existentes antes e após os incêndios; iv) as atividades de gestão pós-fogo, (Ex: corte e sementeira), apesar de serem uma preocupação de alguns proprietários, de um modo geral, não são usuais.The occurrence of forest fires, the forest management practices and the post-fire management activities are directly related. During the last few years, due to the increase of burned areas, the activities undertaken after forest fires have achieved a greater importance at Portugal level. In this context, the aim of this research was to understand the types of forest management adopted by forest owners as well as the impacts of forest fires and the measures implemented in the burned areas. After evaluating the current framework for forest management in Portugal, a survey about the forest policies and tools available, as well as a characterization of the policies for forest protection against fires was developed. The role of forest stakeholders was central in this research as well as the importance of the integration of their perceptions in forest management, especially the non-industrial private forest owners. The case study was Calde parish, located in the municipality of Viseu in Central Portugal. Calde's territory is mainly occupied by forest, dominated by maritime pine, and was frequently affected by forest fires. A socio-economic analysis and a characterization of forest and agricultural activities were developed for the case study. In order to assess forest owners’ perceptions regarding the characterization of their properties, the type of forest management performed, the importance of fire, the post fire management activities and the value attributed to forest, a questionnaire was implemented in the case study. The main conclusions of this research were: i) the forest is mainly occupied by private small-scale holdings, characterized by the absence or low forest management activities; ii) forest fires are frequent and the economic damages are mentioned as the main consequences; iii) despite fire frequency, the land use and the land cover did not suffered significant changes in term of the existent tree species, before and after fire; iv) although being a concern for some forest owners, post-fire management activities (e.g. cutting and seeding) are not usual
Escoamento superficial nos eucaliptais da Serra do Caramulo
Full text linkMestrado em Biologia Aplicada - Ecologia, Biodiversidade e Gestão de EcossistemasEsta 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
Avaliação de dois tratamentos na redução da erosão do solo após fogo
Full text linkMestrado em Engenharia do AmbientePortugal sofre todos os anos inúmeros incêndios florestais, provocando frequentemente aumentos do escoamento superficial e erosão nas áreas afectadas. O tratamento de estabilização com “mulching” tem sido apontado por vários estudos, nomeadamente estrangeiros, como uma das melhores técnicas para mitigar estes impactos.
Este estudo avalia a efetividade de um tratamento com “mulching” e de outro tratamento inovador com poliacrilamidas aniónicas na redução de escorrência e perda de sedimentos num eucaliptal após incêndio no centro norte de Portugal. A avaliação é feita a duas escalas espaciais, sendo o enfoque desta tese na escala de microparcela (0,24m2) mas abordado também a escala de encosta (100m2). Na escala de microparcela foram instaladas 12 parcelas, sendo destas, 4 de controlo (não tratado), 4 com “mulching” e 4 com poliacrilamida. Na escala de encosta foram instaladas 3 parcelas de controlo e 3 com “mulching”.
Durante o primeiro ano de monitorização, com uma precipitação de 1442 mm, as parcelas de controlo (não tratado) apresentaram em média um coeficiente de escorrência de 45% na pequena escala e 2,5% na escala de encosta, e uma perda de sedimentos de 7,8 Mg ha-1 e 0,81 Mg ha-1 respectivamente.
O tratamento com “mulching” composto de casca de eucalipto, aplicado a uma taxa de 13,6 Mg ha-1 com um coberto do solo de 80%, reduziu a escorrência em 55% e a perda de sedimentos em 90%, tanto à escala das microparcelas como à escala de encosta. O tratamento com poliacrilamidas anionicas, aplicado apenas na pequena escala a uma taxa de 0,05 Mg ha-1, reduziu a escorrência em 20% mas não alterou a perda de sedimentos.
A dimensão das parcelas e, no caso das microparcelas, a sua posição na encosta revelaram-se factores importantes do ponto de vista dos processos hidrológicos e erosivos. Estes resultados ajudaram ainda a clarificar o conhecimento da conectividade hidrológica em encostas ardidas, e a importância da severidade do incêndio e do coberto do solo.Portugal suffers every year from many wildfires causing increased superficial runoff and erosion in the affected areas. The post-fire stabilization treatments with “mulching” have been appointed by many authors as one of the better techniques to relieve these impacts.
This study evaluates the effectiveness of one treatment with “mulching” and another treatment with anionic polyacilamide in reducing overland flow and erosion in a eucalyptus forest after fire in northern central Portugal. The assessment is made in two spatial scales, being the focus of this thesis in the range of micro-plots (0.24 m2) but also addressed the slope scale (100m2). At micro-plot scale were installed 12 plots, four control (untreated), 4 with "mulching" and 4 with polyacrylamide. At slope scale were installed 3 control plots and 3 plots with "mulching".
After the first year the mean precipitation was 1442 mm, the control plots show 45% of runoff coefficient in the small scale and 2,5% in the slope scale and obtained 7,8 Mg ha-1 and 0,81 Mg ha-1 of sediment loss respectively.
The treatment with chopped bark “mulching”, applied with a rate of 13,6 Mg ha-1 with 80% of soil cover, reduced runoff in 55% and sediment loss in 90% in the two scales. The other treatment with anionic polyacrylamide only applied in micro-plots scale with a rate of 0,05 Mg ha-1, reduced runoff in 20% but was not effective in reducing sediment losses.
Plot size and, in the case of micro-plot, the position on the slope proved to be important factors in the hydrological and erosive response. These results help to clarify the hydrologic connectivity knowledge in burned slopes, the role of fire intensity and ground cover
Simulações de chuva para medição e modelação da erosão do solo em áreas florestais recentemente ardidas
No full textMestrado em Engenharia do Ambiente : Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra: 2007.Os incêndios florestais podem provocar um notável aumento das taxas de erosão. Os
solos de áreas ardidas são mais susceptíveis a erosão devido a redução substancial do coberto do
solo, por um lado, e, por outro, a alterações nas características físicas e químicas do próprio solo,
como por exemplo a sua porosidade e repelência á água. O projecto EROSFIRE
(POCTI/AGR/60354/2004), financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) e cofinanciado
pelo FEDER, tem como principal objectivo o desenvolvimento de uma ferramenta
que permite avaliar o risco de erosão do solo após um incêndio e poderá contribuir para uma
gestão sustentável de áreas recentemente ardidas. Enquanto o modelo USLE é considerado o
“model-to-beat”, por ter sido utilizado pelo INAG para o mapa de perdas de solos de 2003, o
projecto aposta sobretudo em modelos mais modernos, baseados em processos físicos. Em
particular o modelo MEFIDIS será aplicado para os três conjuntos de dados que estão a ser
recolhidos no âmbito do EROSFIRE. Estes três conjuntos envolvem simulações de chuva à
escala de micro-parcela (0,28m2
), parcelas de erosão com a mesma dimensão que as das
simulações de chuva e parcelas de erosão a escala de encosta. É de realçar que simulações de
chuva constituem a principal técnica utilizada pelo EROSFIRE para a medição da escorrência e
erosão, nomeadamente porque evita a grande incerteza que as condições meteorológicas impõem
às parcelas de erosão. O presente trabalho tem como objectivo principal analisar e modelar, para
dois eucaliptais, a produção de escorrência superficial e as perdas de sedimentos em várias
campanhas de simulações de chuva durante o primeiro ano após um incêndio.
A área de estudo está no concelho de Albergaria-a-Velha e foi atingida por um incêndio
florestal no início de Julho de 2005. Seleccionaram-se como locais de estudo duas encostas;
ambas plantadas com Eucalyptus globulus mas distintas no que diz respeito às práticas florestais
anteriores ao incêndio. Uma encosta não foi lavrada e na outra foi seguindo as linhas de máxima
pendente. Entre Setembro de 2005 e Julho de 2006, quatro campanhas de simulações de chuva
foram efectuadas nas duas encostas, resultando em um conjunto de 34 simulações. A primeira
campanha, em Setembro 2005, envolveu parcelas que foram amostradas e portanto perturbados
após as respectivas experiências, enquanto as outras três campanhas envolveram sempre as
mesmas parcelas (referidas a seguir como “parcelas fixas”). Excepto em alguns casos de avarias,
cada campanha compreendeu quatro simulações de chuva em cada encosta, efectuadas em dois
pares de parcelas localizados na parte superior e inferior da encosta. Cada par de simulações foi
efectuado em simultâneo, uma das quais com uma intensidade elevada e a outra com uma
intensidade extrema durante uma hora. Durante cada simulação mediu-se a quantidade de
escorrência cada minuto, e recolheu-se, sempre que possível, cinco amostras de escorrência para
determinar, no laboratório, as concentrações de sedimentos e matéria orgânica. Os simuladores
de chuva são réplicas do desenhado por Cerdà et al. (1997) e foram calibrados no laboratório em
várias ocasiões, assim que as intensidades elevadas e extremas variavam a volta de 40-45 e 80-
85 mm/h, respectivamente. Cada par de simulações envolveu ainda a amostragem, numa terceira
parcela, das condições iniciais no que diz respeito às variáveis consideradas mais relevantes para
a modelação da resposta hidrológica e de erosão como, por exemplo, a profundidade do solo, a
sua humidade (sensor “Theta”) e repelência à água (teste de etanol).
A produção de escorrência é sobretudo muito significativa durante as duas primeiras
campanhas de simulações de chuva, em Setembro (77% de média)e Novembro de 2005. Há uma
clara sugestão da importância da intensidade de chuva artificial nas taxas de erosão, mas os
valores médios (14.4 g/m2
) são baixos em comparação com estudos anteriores em Portugal.
Sobretudo no que diz respeito à escorrência, conseguem-se bons resultados com
MEFIDIS. No entanto, as simulações realizadas sob condições hidrófobas requerem que o efeito
da repelência do solo à água seja “emulado”, tendo sido precisso calibrar o modelo para dois
parâmetros de carácter hidráulico (conductividade hidráulica e potencial de sucção do solo) e
mais um de carácter erosivo (resistência do solo ou “soil shear strenght”).The forest fires can provoke a notable increase of the erosion taxes. The soils of burning
areas are prone to erosion due to a substantial reduction of the covered of the soil, on one side,
and, for other, to alterations in the physical and chemical characteristics of the soil, for example
the porosity and repellence. The EROSFIRE project (POCTI/AGR/60354/2004), financed by the
Foundation for the Science and the Technology (FCT) and co-financed by FEDER, has as main
objective the development of a tool that allows to evaluate the risk of erosion of the soil after a
fire and it can contribute to a maintainable administration of areas recently burning. While the
USLE model is considered like the "model-to-beat", for it being used by INAG for the map soil
"Losses after forest fires of the Summer of 2003", the project it bets in more modern models,
based on physical processes. MEFIDIS will be applied for the three groups of data that are to be
collected in EROSFIRE. These three groups involve rainfall simulations at the micro-plot scale
(0,28m2
), erosion plots with the same dimension that rse´s and open plots at slope scale. Rainfall
simulations experiences constitute the main technique used by EROSFIRE for runoff and erosion
measurements, namely because it avoids the great uncertainty that the meteorological conditions
impose to the erosion portions. The present work has as main objective to analyze and model, for
two eucalypts sites, the runoff and sediment production in several campaigns of rainfall
simulations during the first year after the fire.
The study area is in the Albergaria-a-Velha municipality and it was reached by a forest
fire in the beginning of July of 2005. Two slopes planted with Eucalyptus globulus were selected
like study area, one slope was not ploughed and the other one has vertical ploughing. Between
September of 2005 and July of 2006, four rainfall simulations campaigns were carried out in the
two places, resulting in a group of 34 simulations. The first campaign, in September 2005,
involved plot sampling, while the other three campaigns always involved the same plots, without
sampling (referred as "fixed plots"). Except mechanical problems, eight rse´s were carried out
(four by site); in each slope in two pairs of plots located in the superior and inferior part of each
site. Each pair of simulations was effectuated in simultaneous, one with high rainfall intensity
and the other with an extreme intensity during one hour. During each simulation the amount of
runoff every minute was measured, and whenever possible, five runoff samples were taken to
determine in the laboratory, the sediments yield and organic matter. The rainfall simulators are
similar to the drawn by Cerdà et al. (1997) and were calibrated at the laboratory in several
occasions. The high and extreme intensities varied between 40-45 and 80-85 mm/h, respectively.
Each pair of rainfall simulations still involved the sampling, in a third plot (control), of the initial
conditions such soil depth, moisture (sensor "Theta") and repellence (Ethanol test), considered
more relevant variables in what concerns to hydrologic and erosion answer of the model.
The runoff production is above all very significant during the first two campaigns of
rse´s, in September (77% mean) and November of 2005. There is a clear suggestion of the
importance of the intensity of artificial rain in the erosion taxes, but the mean values (14.4 g/m2
)
are low in comparison with previous studies in Portugal.
Runoff modelling was reasonably good with MEFIDIS. However, the simulation
campaigns carried out under soil water repellent conditions request that the effect of repellence
must be "emulated", having been needed to calibrate the model for two hydraulic parameters
(hydraulic conductivity and capillarity pressure) and one more with erosive character (soil shear
strenght)
Processamento de imagens de veículos aéreos não tripulados para estudos da vegetação
Full text linkMestrado em Estudos AmbientaisO objetivo principal desta tese de mestrado foi avaliar as aplicações ambientais e
agrícolas de imagens obtidas com veículos aéreos não-tripulados (VANT) para
estudar a vegetação e para avaliar o processamento de imagens envolvido, a fim
de obter informação útel e compatível com outro tipo de geo-dados. Imagens dos
veículos aéreos não tripulados foram processadas em três diferentes casos de
estudo individualmente descritos e analisados com uma estreita relação entre si.
(1) mapeamento da cobertura vegetal em um campo de cultivo de cana de
açúcar na Nicarágua mostrou a extração operacional e eficaz de geoinformação
para a gestão espacial otimizada com fotografia digital simples, mas também
colocou em evidência os limites dos sensores sem a banda do infravermelho
próximo e a preocupação de chegar a ter uma correção geométrica precisa, em
terrenos acidentado. O aspecto particular da correção geométrica, que é
fundamental para garantir a ligação confiável entre os produtos derivados das
imagens e informação de campo, foi assim abordada nos seguintes dois casos
de estudo: (2) correções geométricas de imagens multiespectrais de uma área
montanhosa nos Pirenéus espanhóis usando métodos padrão empíricos, e (3) a
correção geométrica de imagens usando tecnologia de ajuste de blocos e
detecção automática de pontos em imagens do Parque Natural Montseny. A
conclusão geral da tese é que as imagens adquirida com VANT são uma
solução eficaz para aplicações ambientais e agrícolas de sensoriamento remoto,
mas exige um esforço substancial e experiência em processamento de imagens.The main goal of this master thesis was to evaluate the environmental and
agricultural applications of UAV imagery for studying vegetation and to assess
the image processing involved in order to retrieve useful and compatible
information with other type of geo-data. Imagery from unmanned aerial vehicles
was processed for three different individually described and analyzed study
cases with a close relation between each other. (1) Mapping Green Vegetation
Cover on a sugarcane crop field in Nicaragua showed the operational and costeffective
retrieval of geoinformation for spatially-optimized management with
simple standard digital photography, but also put in evidence the limits of sensors
lacking near-infrared bands and the concern of reaching accurate geometric
correction with UAV imagery over rugged terrain. The particular aspect of
geometric correction, which is critical to ensure reliable link between products
derived from the images and field information, was thus addressed in the next
two study cases: (2) Geometric Corrections of Multispectral Images of a
Mountainous Area in the Spanish Pyrenees using standard empirical methods,
and (3) Mosaicking and geometric correction of UAV Imagery using bundle block
adjustment and automatic tie point detection technology on images from
Montseny Natural Park. The general conclusion of this thesis is that imagery
acquired with UAV is a cost-effective solution for environmental and agricultural
applications of remote sensing, but requires substantial effort and know-how on
image processing
Regeneração da vegetação após o fogo em Portugal : implicações para a gestão
Full text linkDoutoramento em Ciências e Engenharia do AmbienteThis thesis aims at improving the knowledge on the post-fire vegetation
regeneration. For that, forests and shrublands were studied, after forest fires and
experimental fires.
Maritime Pine (Pinus pinaster) recruitment after fire was studied. Fire severity
was evidenced as a major effect on this process. High crown fire severity can
combust the pines, destroying the seed bank and impeding post fire pine
recruitment. However, crown combustion also influences the post-fire conditions
on the soil surface, since high crown combustion (HCC) will decrease the postfire
needle cast. After low crown combustion (LCC) (scorched rather than torched
crowns), a considerable needle cover was observed, along with a higher density
of pine seedlings. The overall trends of post-fire recruitment among LCC and
HCC areas could be significantly attributed to cover by needles, as well by the
estimation of fire severity using the diameters of the burned twigs (TSI).
Fire increased the germination from the soil seed bank of a Pinus pinaster forest,
and the effects were also related with fire severity. The densities of seedlings of
the dominant taxa (genus Erica and Calluna vulgaris) were contrastingly affected
in relation to the unburned situation, depending on fire severity, as estimated
from the degree of fire-induced crown damage (LCC/HCC), as well as using a
severity index based on the diameters of remaining twigs (TSI). Low severity
patches had an increase in germination density relatively to the control, while
high severity patches suffered a reduction.
After an experimental fire in a heathland dominated by Pterospartum tridentatum,
Erica australis and E. umbellata, no net differences in seedling emergence were
observed, in relation to the pre-fire situation. However, rather than having no
effect, the heterogeneity of temperatures caused by fire promoted caused
divergent effects over the burned plot in terms of Erica australis germination – a
progressive increased was observed in the plots were maximum temperature
recorded ranged from 29 to 42.5ºC and decreased in plots with maximum
temperature ranging from 51.5 to 74.5ºC. In this heathland, the seed density of
two of the main species (E. australis and E. umbellata) was higher under their
canopies, but the same was not true for P. tridentatum.
The understory regeneration in pine and eucalypt stands, 5 to 6 years post fire,
has been strongly associated with post-fire management practices. The effect of
forest type was, comparatively, insignificant. Soil tilling, tree harvesting and shrub
clearance, were linked to lower soil cover percentages. However, while all these
management operations negatively affected the cover of resprouters, seeders
were not affected by soil tilling. A strong influence of biogeographic region was
identified, suggesting that more vulnerable regions may suffer higher effects of
management, even under comparatively lower management pressure than more
productive regions. This emphasizes the need to adequate post-fire
management techniques to the target regions.Este trabalho pretende aprofundar o conhecimento da regeneração da
vegetação após o fogo. Desta forma, pretende contribuir para uma gestão
florestal em que a previsão do potencial de regeneração dos ecossistemas
seja considerada. Para tal, foram estudados ecossistemas florestais e matos,
após incêndios florestais e fogos experimentais.
Estudou-se o efeito da severidade do fogo no recrutamento de Pinus pinaster
(pinheiro-bravo). Observou-se que a severidade do fogo é essencial neste
processo, e que poed ser facilmente inferida pelo grau de dano causado pelo
fogo nas copas das árvores. A alta severidade nas copas leva à combustão
das pinhas, inviabilizando o banco de sementes e, portanto, o recrutamento
pós fogo. No entanto, a severidade do fogo nas copas influencia também as
condições locais ao nível do solo, uma vez que a combustão das pinhas leva à
diminuição da deposição de agulhas no solo. Com baixa severidade (copas
apenas chamuscadas e não queimadas), observou-se uma queda de agulhas
considerável, acompanhada de maior densidade de germinação de pinheiros.
O fogo aumentou a germinação do banco de sementes do solo de uma floresta
de Pinus pinaster, este efeito esteve relacionado com a severidade do fogo. A
densidade de germinação dos principais taxa (género Erica e Calluna vulgaris)
foi afectada de forma contrastante, dependendo da severidade do fogo,
estimada pelo grau de dano nas copas (LCC/HCC), mas também pelo índice
baseado no diâmetro dos raminhos queimados (TSI). Nas áreas de baixa
severidade houve um aumento na germinação do banco de sementes,
enquando que sob alta severidade houve uma diminuição.
A ocorrência de um fogo experimental, num urzal dominado por Pterospartum
tridentatum, Erica australis e E. umbellata, não provocou diferenças no número
total de plântulas emergidas do banco de sementes. No entanto, esta falta de
diferenças resultou da heterogeneidade de temperaturas atingidas pelo fogo
ao longo da parcela experimental, o que causou efeitos opostos em termos de
mortalidade/estímulo da germinação, especialmente para E. australis. Nas
amostras que sofreram temperaturas entre 29 e 42.5ºC observou-se um
aumento progressivo na densidade de germinação, sendo que o oposto se
observou nas parcelas em que as temperaturas variaram entre 51.5 e 74.5ºC.
Neste urzal, a densidade de sementes das duas espécies de urze (E. australis
e E. umbellata) foi mais elevada d
A regeneração do sub-coberto de pinhais e eucaliptais, 5 a 6 anos após o
último fogo, foi intimamente associada às práticas de gestão florestal pós fogo.
A influência do tipo de floresta foi comparativamente insignificante. A
mobilização do solo, o corte de árvores e o desbaste da vegetação arbustiva,
pós fogo foram associados a uma perda na cobertura vegetal do solo. Todas
estas práticas afectaram negativamente o coberto de espécies rebrotadoras,
enquanto que as espécies germinadoras não foram afectadas pela mobilização
do solo. Foi identificada uma forte influência das regiões biogeográficas nos
padrões de regeneração do sub-coberto destas florestas, sugerindo que
regiões mais vulneráveis podem sofrer maiores efeitos da gestão, mesmo sob
menores pressões do que regiões mais produtivas. Isto evidencia a
necessidade de adequar as práticas de gestão florestal à região onde se
pretendem efectuar
- …
