A crescente produção de carga orgânica e de nutrientes em bacias hidrográficas tem levado, historicamente, rios a significativas mudanças nos padrões de qualidade da água, na diversidade e riqueza biológica e nos usos nobres de suas águas. Neste trabalho, a qualidade da água na bacia do rio Doce foi avaliada através de um modelo hidrológico integrado a um SIG, denominado SGAG (Sistema Georeferenciado de Apoio ao Gerenciamento). O sistema foi capaz de analisar o efeito de lançamentos múltiplos de efluentes na qualidade da água do rio Doce no período de estiagem. O modelo foi calibrado satisfatoriamente utilizando os dados de monitoramento ao longo do curso do rio Doce. Cenários de planejamento também foram estabelecidos, simulados e avaliados. As simulações mostraram que as medidas propostas para os cenários de planejamento promovem uma significativa redução das concentrações dos poluentes em comparação com o cenário atual, principalmente no cenário de tratamento universal. O modelo hidrológico em ambiente SIG proposto mostrou ser uma ferramenta promissora e simples para investigação da qualidade da água de bacias hidrográficas sujeitas a lançamentos pontuais de efluentes. / The increase of organic and nutrient loading in watersheds have led to significant changes in water quality patterns in rivers. In this work we evaluated the water quality of the Basin of River Doce basin through an hydrologic model integrated with GIS, called SGAG (Georeferencing Management Support System). The model was calibrated using water quality monitoring data throughout River Doce extension. Moreover planning scenarios were established, simulated and evaluated. The simulations indicated that the corrective measures in the planning scenarios promoted a significant decrease of the pollutant concentrations in comparison with the current situation. The hydrological model coupled with GIS environment have shown to be a simple and a promising tool to investigating water quality in basins subject to point sources of pollution.

A crescente produção de carga orgânica e de nutrientes em bacias hidrográficas tem levado, historicamente, rios a significativas mudanças nos padrões de qualidade da água, na diversidade e riqueza biológica e nos usos nobres de suas águas. Neste trabalho, a qualidade da água na bacia do rio Doce foi avaliada através de um modelo hidrológico integrado a um SIG, denominado SGAG (Sistema Georeferenciado de Apoio ao Gerenciamento). O sistema foi capaz de analisar o efeito de lançamentos múltiplos de efluentes na qualidade da água do rio Doce no período de estiagem. O modelo foi calibrado satisfatoriamente utilizando os dados de monitoramento ao longo do curso do rio Doce. Cenários de planejamento também foram estabelecidos, simulados e avaliados. As simulações mostraram que as medidas propostas para os cenários de planejamento promovem uma significativa redução das concentrações dos poluentes em comparação com o cenário atual, principalmente no cenário de tratamento universal. O modelo hidrológico em ambiente SIG proposto mostrou ser uma ferramenta promissora e simples para investigação da qualidade da água de bacias hidrográficas sujeitas a lançamentos pontuais de efluentes. / The increase of organic and nutrient loading in watersheds have led to significant changes in water quality patterns in rivers. In this work we evaluated the water quality of the Basin of River Doce basin through an hydrologic model integrated with GIS, called SGAG (Georeferencing Management Support System). The model was calibrated using water quality monitoring data throughout River Doce extension. Moreover planning scenarios were established, simulated and evaluated. The simulations indicated that the corrective measures in the planning scenarios promoted a significant decrease of the pollutant concentrations in comparison with the current situation. The hydrological model coupled with GIS environment have shown to be a simple and a promising tool to investigating water quality in basins subject to point sources of pollution.

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No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Aprimoramento computacional do modelo Lavras Simulation of Hydrology.pdf: 18241232 bytes, checksum: 8066a641ca6665c34c70a177efe853e9 (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / Sem bolsa / A modelagem hidrológica em bacias hidrográficas consiste numa das principais e mais modernas ferramentas para gestão de recursos hídricos e dimensionamentos hidrológicos, no entanto, muitos modelos demandam um grande número de informações temporais e espaciais, o que muitas vezes impede que sejam aplicados, principalmente em países em desenvolvimento, como é o caso do Brasil, onde é mais observado o monitoramento de bacias de grande porte. Frente a este fato, em 2008 uma equipe de pesquisadores da Universidade Federal de Lavras, em parceria com a Universidade de Purdue (EUA), deram início ao desenvolvimento de um modelo hidrológico conceitual voltado à bacias com limitações na base de dados; em 2008 surgia a primeira versão deste modelo e, em 2009, a segunda, quando passaria a ser chamado de Lavras Simulation of Hydrology (LASH). O modelo LASH passou por aprimoramentos computacionais entre o desenvolvimento da primeira e da segunda versão, contudo, não apresentava-se “amigável” para suprir a demanda por parte de profissionais fora do ambiente acadêmico. Foi então que surgiu a ideia de desenvolver sua terceira versão, contando agora também com a parceria da Universidade Federal de Pelotas. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e apresentar a terceira versão do modelo LASH, contemplando módulos auxiliares, inúmeros aprimoramentos computacionais e a adaptação da rotina hidrológica e de calibração automática para modelagem com discretização espacial por sub-bacias hidrográficas, bem como avaliar a aplicabilidade desta versão à duas bacias hidrográficas localizadas no sul do Rio Grande do Sul, sob duas estratégias distintas de calibração. Os resultados obtidos apontam para um enorme avanço computacional: i) o módulo para processamento da base de dados temporal (SYHDA) tomou grandes proporções durante seu desenvolvimento, ao ponto de ter sido registrado junto ao Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI) e vir sendo empregado de forma isolada ao modelo, como uma importante ferramenta de análises hidrológicas; ii) o módulo de processamento da base dados espaciais se mostrou bastante eficiente e, neste momento, encontra-se sob aguardo de deferimento de registro junto ao INPI iii) os módulos de banco de dados, integração e calibração automática se mostraram indispensáveis frente às funcionalidades que lhes foram atribuídas; e iv) o tempo de processamento foi bastante inferior quando comparado à segunda versão. Do ponto de vista hidrológico, a análise do desempenho da terceira versão do LASH frente à calibração e validação para as bacias analisadas indica que o modelo foi capaz de capturar o comportamento geral das vazões observadas, no entanto, a representatividade espacial dos processos hidrológicos é menor quando comparada à segunda versão. No que tange à calibração, as estratégias empregadas apresentaram resultados distintos, assim como as funções objetivo, tendo sido o modelo mais eficiente quando todos parâmetros foram calibrados de forma concentrada. Esta constatação dá indícios de que a estrutura do módulo de calibração automático precisa ser melhor avaliada e de que deve-se analisar a possibilidade de empregar métodos de calibração multiobjetivo, os quais são mais aconselháveis, segundo a literatura, quando objetiva-se a utilização do modelo em ambientes não acadêmicos. / Hydrological watershed modeling is considered one of the main and most modern tools for water resources management and hydrological designs; however, many models require a large amount of temporal and spatial information. This commonly makes it difficult their application, especially in Brazil and in other developing countries, where hydrological monitoring has been predominantly observed for large watersheds. In 2008, a research team from Federal University of Lavras in collaboration with Purdue University (USA) began the development of a conceptual hydrological model intended for data-scarce watersheds. The researchers finished the first version of such model in 2008 and, its second version in 2009, which was known as Lavras Simulation of Hydrology (LASH). The second version of LASH model had many computational refinements in relation to its first version; nevertheless, it does not have a friendly integrated development environment (IDE) to fulfil the needs of non-academic professionals. Then, the research team decided to develop its third version, having collaboration with Federal University of Pelotas. The objectives of this study were to: i) develop and present the third version of the LASH model, addressing auxiliary modules, countless computational enhancements and adaptation of hydrological and automatic calibration routines for modeling with spatial discretization of subwatersheds; and ii) evaluate the applicability of this version to two watersheds situated in the southern Rio Grande do Sul State, considering two calibration schemes. The results found in this study indicated a considerable computational upgrade: i) the module designed for processing of temporal data bases (SYHDA) has been frequently used in many applications as an independent software since its development, such that it was protected by copyright (Instituto de Propriedade Industrial – INPI); ii) the module for processing of spatial data bases was considered efficient and also protected by copyright (INPI); iii) the modules of database, integration and automatic calibration were indispensable considering their designed functionalities; and iv) the time of processing was undoubtedly less than that spent by the second version. Under the hydrological point of view, the performance analysis of the third version of LASH, with respect to calibration and validation of the studied watersheds, indicated that the model was able to capture the overall behavior of the observed hydrograph; however, it should be mentioned that the spatial representativeness of the hydrological processes is inferior when compared to that existing in the second version. Relative to calibration, the used schemes and objective functions presented somewhat contrasting results; the most efficient scheme was that in which all the calibration parameters were lumped. This finding suggests that the framework of the automatic calibration module needs to be better evaluated and that there might be the necessity to implement multi-objective calibration algorithms, which have drawn attention in scientific community, when the goal is the model application for non-academic purposes.