A construção civil ocupa uma posição muito importante no contexto da degradação ambiental, a qual o Planeta vem assistindo nas últimas décadas, sendo responsável por uma parcela significativa do consumo total de recursos naturais. Além disso, considerando uma análise do ciclo de vida de edifícios, a fase de uso dos mesmos tem tomado crescente importância no impacto total gerado pela edificação. Alterações no ciclo hidrológico e poluição dos meios hídricos são exemplos de importantes impactos gerados pelo uso de edificações. Em meio urbano são co-responsáveis também pelas cheias e inundações, que com freqüência geram importantes perdas humanas e materiais. Soluções técnicas alternativas têm sido desenvolvidas e apresentadas pelo mundo. Porém mostram-se pouco adaptáveis às condições nacionais, entre outros, por causa do aspecto econômico, muito importante em países subdesenvolvidos como o Brasil. Neste sentido, a pesquisa objetiva uma caracterização dos benefícios diretos e indiretos decorrentes da implantação de sistemas de captação e aproveitamento de água da chuva, para utilização não potável, em meio urbano, principalmente sob o aspecto econômico. Para tanto, revisa alguns aspectos relativos à contextualização e à viabilidade técnica destes sistemas, apresentando desde o tema da água no planeta até suas interações mais objetivas, no meio urbano. Um estudo experimental, sobre a edificação denominada Protótipo Alvorada, é desenvolvido em paralelo, a fim de ilustrar e balizar os estudos das variáveis dimensionais do sistema, dos números de chuva, neste caso para Porto Alegre/RS, e também o levantamento dos principais tipos e componentes de sistemas existentes. Os resultados para os benefícios diretos, sobre o aspecto econômico, demonstram em geral que o custo de implantação do sistema é o maior entrave à sua aplicação. Este fato deve-se, em grande parte à disponibilidade do recurso em Porto Alegre, entregue dentro das residências por um baixo custo. O estudo em torno dos benefícios indiretos revelou o potencial do sistema como auxiliar na drenagem urbana. Dependendo ainda de estudos mais aprofundados, o sistema conta com a possibilidade receber subsídio público para sua implantação, gerando economia para o mesmo e maximizando também o benefício direto. / During the past few decades the building industry was becoming increasingly responsible for a large portion of environmental degradation. In addition, considering the life cycle analysis of buildings, the building utilization phase is gaining importance in building environmental impact. Alterations in the water cycle, often resulting in human and economic loses because of urban flooding, is an example where the building utilization phase plays a significant role in environmental degradation. One answer to these problems is alternative technical solutions that are being developed and presented to environmental forums throughout the world; however, most of the alternative solutions are not economically feasible for sub-developed countries like Brazil. The objective of this research is to characterize the direct and indirect benefits provided by residential urban rainwater catchment systems and the implementation for non-potable use in the urban environment for economic gain. Towards this goal, the dissertation reviews some contexts and technical viability concerns about urban water interactions and drainage systems. A study, developed simultaneously with the research, was conducted on the building Protótipo Alvorada to gain an understanding of the variables of system dimensions, rain water distribution and volume. The study also explores existing systems, principal types of systems and components of existing systems. The results of this study have shown that, from an economic standpoint, the cost of system implementation is generally the main barrior to implemention of rainwater catchment systems. One reason that rainwater catchment systems are not economically feasible choice for the city of Porto Alegre is in large part due to the availability of potable water in the city. Water distribution to residences within the city is very inexpensive and widely available. The study about the indirect benefits of rainwater catchment systems has shown the potential of systems to help alleviate urban drainage problems. Despite the necessity for further studies, the feasibility of system implementation here in Porto Alegre/RS counts on the possibility of initial public funding in order to maximize the direct benefits of catchment systems. Installation of rainwater catchment systems would ultimately save money for the municipal government of Porto Alegre.

Atualmente existe uma forte demanda por planos e projetos de drenagem urbana, em vista do crescimento da urbanização e de novas exigências legais. Tais planos e projetos poderão esbarrar em uma ausência de relações Intensidade-Duração-Frequência (IDF) para a maioria das cidades brasileiras, em vista da inexistência de dados pluviográficos que possibilitem sua construção. Neste trabalho, foram estimadas relações IDF para todas as sedes municipais brasileiras a partir de estimativas de precipitação do satélite TRMM, que faz medições com resolução temporal de 3 horas. As chuvas máximas com durações menores do que 3 horas foram obtidas através de relação entre durações. As curvas IDF geradas foram comparadas com relações IDF clássicas, estabelecidas com dados pluviográficos. Adicionalmente, foram comparadas com um método alternativo clássico de obtenção de relações IDF em locais sem dados pluviográficos, em que os totais pluviométricos diários são desagregados para durações menores. Os resultados mostram que as curvas IDF geradas a partir do TRMM possuem incertezas, porém são uma alternativa tão eficiente quanto a utilização de chuvas desagregadas a partir de dados pluviométricos. / Nowadays, there is a need for urban drainage projects and planning in Brazil, due to continuing urbanization and a new legal framework. Such plans and projects will demand Intensity-Duration-Frequency (IDF) relations, at least for cities larger than 100.000 inhabitants. Such relations, as well as the pluviographic data which is needed to build them, are often unavailable in Brazil. In this research IDF relations were estimated based on 3-hourly TRMM precipitation estimates. They were then compared to standard IDF relations in sites with pluviographic data. In addition, TRMM IDF relations were compared with another alternative technique for places lacking pluviographic data. Results showed that TRMM estimation of the rainfall still has important uncertainties, but are an alternative method for places without rainfall data.

Os diversos e indesejáveis problemas associados à ocorrência de inundações e de picos rápidos de cheia são comuns nos centros urbanos brasileiros, sendo agravados em decorrência da crescente impermeabilização das superfícies alavancada pelo crescimento das cidades. Uma das alternativas para reduzir esses problemas consiste no uso de pavimentações drenantes, que possibilitem a infiltração e colaborem com o retardo do escoamento das águas pluviais. Dentre as opções disponíveis, vem atraindo atenção, nos últimos anos, o denominado concreto permeável, material fabricado com uma composição granulométrica selecionada (sem agregado miúdo e com partículas de dimensões similares), de forma a gerar uma estrutura de grandes poros conectados, que permite uma rápida percolação de fluidos pelo seu interior, em grandes quantidades. Levando em consideração os diferentes desafios associados à drenagem urbana, as pesquisas no LEME voltaram-se para a investigação de uma nova possibilidade de utilização do concreto permeável, como material componente dos próprios elementos dos sistemas urbanos de drenagem pluvial. Sabe-se que um dos principais problemas de funcionamento desses sistemas consiste na obstaculização de suas entradas por materiais diversos em conjunto com a diminuição da área de passagem de água nas galerias pelo acúmulo de material nas mesmas, gerando entupimento parcial ou total. Nesses casos, o uso de concreto permeável pode viabilizar a passagem de elevados fluxos, ao mesmo tempo em que constitui uma barreira à passagem de detritos e um filtro natural das águas, potencialmente evitando o ingresso de materiais, lixo e partículas sólidas no interior das galerias do sistema de drenagem. Buscando contribuir para a avaliação da ideia, o presente trabalho foi concebido tendo como foco o estudo da utilização do concreto permeável para fabricação de elementos tipo placa, em substituição às grelhas utilizadas atualmente. Para orientar tecnicamente o estudo, tomou-se como referência o Caderno de Encargos do Departamento de Esgotos Pluviais (DEP) da cidade de Porto Alegre, que estabelece as características dessas grelhas. Após um estudo preliminar para ajuste do traço e caracterização básica do concreto permeável, foram moldados seis protótipos de placas com um traço 1:4 (cimento:areia), com dimensões similares às grelhas do DEP, confeccionadas em concreto permeável. As placas foram testadas quanto à capacidade de flexão e à permeabilidade (sendo esses últimos efetuados em corpos de prova extraídos das placas). Para fins de comparação, foi ensaiada, também, uma grelha real fabricada e disponibilizada pelo DEP. Adicionalmente, foram criados, no LEME, dispositivos especiais para simular os efeitos de chuva e de passagem de água, carreando material em suspensão, para avaliar o desempenho em termos de colmatação desses elementos. Os resultados dos ensaios de resistência mecânica e de permeabilidade indicaram que os novos elementos apresentam desempenho superior às grelhas convencionais, indicando que os estudos na direção da produção de elementos drenantes em concreto permeável são promissores e devem ser continuados. Os resultados do teste de colmatação indicam, no entanto, que procedimentos de manutenção e limpeza podem ser necessários se material pulverulento bloquear os poros do concreto permeável. / Many undesirable problems associated with the occurrence of floods and rapid flood peaks are common in Brazilian urban centers and are intensified due to the increase of waterproofing of surfaces caused by the growth of cities. An alternative to mitigate these problems is the use of draining pavements that allow infiltration and collaborate with the delay of storm water runoff. Among the available options, pervious concrete has been attracting attention in recent years. This is a special concrete made with selected particle size distribution (without coarse aggregate and particles of similar dimensions) to generate a structure containing large connected pores, which would allow a fast and large percolation of fluids trough the material. Taking into account the different challenges associated with urban drainage, the research group at LEME has been investigating a new possibility for the use of pervious concrete as a constituent material of urban stormwater drainage systems. It is well known that the major problem that affects this kind of systems is the obstruction of the openings by different materials, in addition to the decrease of water flow in the galleries because of the accumulation of material inside them, causing partial or total loss of flow capacity. The use of pervious concrete can enable the passage of high flow rates, while constituting a barrier to the passage of debris and a natural water filter, preventing the entry of potentially granular material and solid waste particles inside the galleries of the drainage system. Seeking to contribute to the evaluation of this idea, the present work was designed focusing on the study of the use of pervious concrete for the manufacture of plate elements, which could be used to replace the grilles that are currently in use in sewers. In order to guide the study, the requirements of the Rain Sewage Department (Departamento de Esgotos Pluviais - DEP) from Porto Alegre were taken as a reference. After a preliminary study made to adjust and characterize the mix of pervious concrete to be used, six plates prototypes were fabricated using a 1:4 (cement:sand) proportion, with similar dimensions to the DEP grilles. These were then tested to check flexural capacity and permeability (of specimens cored from the plates). Also, using special devices created at LEME, the effects of rain and the passage of water carrying fine material in suspension were simulated, and the performance in terms of clogging of these elements was roughly assessed. For comparison, a conventional grille currently made by DEP was also tested. The results from the mechanical strength and permeability tests indicated that the pervious plates had superior performance when compared to the conventional grilles, indicating that studies toward the production of drainage elements in pervious concrete are promising and should be continued. The results from the clogging test however indicate that cleaning strategies may be necessary on the long run if fine material accumulates in the pores of the pervious concrete.

Este tese objetiva analisar sistemas complexos de drenagem urbana visando definir uma técnica de dimensionamento de obras de reservação. Nesta pesquisa, sistemas complexos de drenagem urbana são aqueles compostos por diversos reservatórios de detenção, distribuídos numa rede de canais formada por vários trechos. Este tipo de sistema é típico em megacidades. O dimensionamento das obras de reservação em redes complexas possui uma série de condicionantes, ou seja, ele é função de diversas variáveis, muitas delas de caráter aleatório. A principal delas é a chuva de projeto. Esta tese desenvolve uma técnica conjunta de simulação e de cenarização de chuvas com defasagem no tempo e no espaço para tratar a questão da variabilidade da precipitação de projeto. Do ponto de vista hidráulico, existem outras condicionantes para dimensionamento, dependendo do tipo de reservação adotada. Basicamente existem dois tipos de reservatórios para controle de cheias em cidades, os reservatórios on-line e os reservatórios off-line, cada um apresenta características próprias de desempenho que devem ser consideradas quando o sistema é dimensionado. Esta tese apresenta uma técnica de dimensionamento iterativa que permite compor um conjunto de reservatórios (on-line ou off-line) que atendem ao grau de proteção requerido para uma bacia urbana. Os métodos foram avaliados em bacias hipotéticas típicas de grandes cidades. Desse modo, uma série de variáveis foi contemplada, na tentativa de generalizar o método proposto. Os resultados mostraram a importância da cenarização da chuva de projeto. É praticamente inviável trabalhar hoje com as premissas clássicas para definir a chuva de projeto, a cenarização permite avaliar o desempenho do sistema segundo diferentes condições hidrológicas. Finalmente, ressalta-se que esta tese apresenta um enfoque novo de dimensionamento e que certamente irá requerer novas investigações e aperfeiçoamentos. Ela procura trazer à discussão a implementação de novos paradigmas para desenvolvimento de projetos no campo da drenagem urbana em grandes cidades. / This thesis aims to analyze urban drainage complex systems in order to define a technique for the design of detention ponds structures. In this study, Urban Drainage Complex Systems are those composed of several detention ponds, distributed in a network of channels formed by various reaches. This type of system is typical in megacities. The design of the reservation structures in complex networks has a number of constraints, in other words, it is a function of several variables, many of them are randomness. The main one is the design rainfall. This thesis develops a joint technical of simulation and the design rainfall scenario generation delayed in time and space to deal with the variability of design precipitation. From the hydrological point of view, there are other constraints for scaling, depending on the type of reservation adopted. There are basically two types of detention ponds for flood control in cities, on-line detention and off-line detention, each performance has its own characteristics that must be considered when the system is designed. This thesis presents an iterative design technique for composing a set of detention ponds (on-line or off-line) that satisfy the degree of protection required for an urban watershed. The methods were evaluated in hypothetical basins typical of large cities. Thus, a series of variables was included in an attempt to generalize the proposed method. The results showed the importance of design rainfall scenario generation. It is practically impossible to work today with the classical assumptions to define the design rainfall; the scenario generation allows evaluating system performance under different hydrological conditions. Finally, we emphasize that this thesis presents a new approach to sizing and it certainly will require further research and improvements. It seeks to bring the discussion to implementation of new paradigms for development projects in the field of urban drainage in large cities.

A urbanização acelerada das últimas décadas aliada à ocupação desordenada e intensa impermeabilização do solo, têm agravado as cheias nas cidades brasileiras. Na cidade de São Paulo, recentemente, os períodos chuvosos, entre os meses de outubro e março, de 2009-2010 e 2010-2011 foram especialmente relevantes, quando ocorreram precipitações intensas e de longa duração que causaram grandes inundações e alagamentos por toda a cidade. Outro agravante é a continuidade da utilização única e exclusivamente de técnicas clássicas com enfoque higienista para a solução dos problemas de drenagem urbana, como é o caso das canalizações dos córregos e rios. Diante dessa problemática surge uma nova abordagem do tema que envolve o manejo sustentável das águas pluviais por meio da utilização de um conjunto de medidas de controle da fonte, que podem ser integradas aos sistemas de drenagem existentes. Essas medidas se baseiam na retenção e infiltração das águas pluviais e na retenção de poluentes, reduzindo a probabilidade de inundações e contribuindo para a melhoria da qualidade da água dos sistemas hídricos urbanos. O objetivo deste estudo foi avaliar, por meio da modelagem matemática, o efeito que a implantação de medidas controle na fonte pode proporcionar no abatimento dos picos de cheia em áreas urbanas densamente ocupadas. Para tanto foi selecionada a bacia do córrego da Luz localizada no centro da cidade de São Paulo que apresenta altas taxas de impermeabilização do solo. As análises foram feitas com o PCSWMM, que é um sistema de suporte a decisão espacial desenvolvido pela CHI para o SWMM5 da EPA. Foram selecionadas medidas de controle na fonte que possam se adequar em locais onde a disponibilidade de espaço é pequena, como é o caso dos pavimentos permeáveis, telhados verdes e jardins de chuva. Os cenários analisados consideraram a situação atual sem implantação de medidas de controle e a implantação individual e combinada das medidas de controle na fonte. São avaliados eventos de precipitações, considerando diferentes períodos de retorno e durações de chuva e a porcentagem de área impermeável contribuinte para as medidas de controle. Uma análise geral dos resultados da modelagem permite apontar que o amortecimento dos picos de cheia foi verificado em todos os cenários, em maior ou menor intensidade, e o melhor desempenho no abatimento do pico de cheia foi verificado nos cenários que consideraram a implantação de pavimentos permeáveis. Os resultados da modelagem e os baixos custos de implantação dos pavimentos permeáveis sugerem que esta medida, dentre as três analisadas, é a que apresenta melhor custo-benefício. Contudo sabe-se que a implantação de pavimento asfáltico permeável em 100% da área disponível pode não ser viável. Logo a implantação conjunta com outras medidas de controle pode melhorar o desempenho de um sistema de controle de cheias. / The accelerated urban growth in the last decades associated with a disordered occupation and excessive impervious surfaces has worsened the floods in Brazilian cities. In the City of São Paulo, lately, the rainy season between October and March, in 2009-2010 and in 2010-2011, were especially relevant. There were intense and long-lasting rainfalls that caused flooding all over the city. Another aggravating factor is the single and exclusive use of traditional stormwater management methods for solving urban drainage problems, which is the case of stream and river canalizations. When faced with these problems, a new approach that involves the sustainable management of rainwater starts growing. These techniques include a set of low impact development practices that should be incorporated to the existing drainage systems. They are based on the detention and infiltration of stormwater, also the retention of pollutants. They also contribute to decreasing flood probability and to improving water quality of urban water systems. The goal is to evaluate, through a mathematical modeling, the low-impact development practices effect on reducing the peak runoff rates in highly urbanized areas. To this end, a subcatchment located in the center of São Paulo city, called Córrego da Luz, was chosen. This subcatchment has high rates of soil imperviousness. The analysis will be made with the PCSWMM, which is a spatial decision support system for the SWMM5 from EPA. The PCSWMM was developed by CHI. The low-impact development techniques selected for this study are permeable pavements, green roofs and rain gardens. These techniques can be implemented in places where space is no longer available. The scenarios must consider the current situation without the implementation of control measures, the individual and combined implementation of these practices. Various rainfall events were evaluated considering different durations. Also evaluated were the different percentages of impervious areas treated by low-impact development techniques. An overview of modeling results allows stating that the reduction of peak runoff was observed in all the scenarios, at greater or lower intensity. But the best performance was observed in scenarios that considered the implementation of permeable pavements. Modeling results and low-cost implementation of permeable pavements suggest that it is the most cost-effective measure, among the three analyzed. However, it is known that the implementation of permeable pavement in 100% of the available area may not be feasible. Hence, the combined implementation with other low-impact developments might improve the performance of a flood control system.

Como resultado da crescente impermeabilização das bacias, as redes de drenagem pública são submetidas a vazões de pico cada vez maiores. Na tentativa de contornar ou amortizar este problema, pesquisadores têm estudado soluções que compensem os efeitos da urbanização. Estas soluções são denominadas técnicas compensatórias, ou BMP\'s (Best management Practices), cujo foco é manter o ciclo hidrológico mais próximo do natural da bacia, pelo menos no que se refere ao escoamento superficial. A aposta em medidas de controle na fonte de geração do escoamento, isto é, no lote, cresceu, sendo estabelecido seu uso por meio de leis e decretos. Assim, com o propósito de redução e detenção do escoamento pluvial, antes do mesmo ingressar no sistema de microdrenagem, os microrreservatórios na saída dos lotes são cogitados como estruturas compensatórias. O presente trabalho busca dimensionar e avaliar o impacto desses microrreservatórios a princípio em escalas de lote e loteamento e, em seguida, em escala de macrodrenagem. O estudo foi aplicado a uma bacia da cidade de São Carlos, estado de São Paulo, em processo de urbanização, que vem sofrendo grande pressão imobiliária para a construção de novos empreendimentos. As legislações locais sancionadas, nos últimos anos, estabelecem a implantação de poço de infiltração e reservatório de captação e reaproveitamento de águas pluviais, sem maiores detalhes sobre métodos construtivos ou estudos preliminares de viabilidade. Os resultados aqui descritos foram produzidos considerando um loteamento existente na bacia do córrego do Mineirinho, São Carlos, SP. Foram produzidos volumes para o dimensionamento dos reservatórios para as diferentes áreas de lote, assumindo os percentuais de impermeabilização de 50% e 70%, segundo os diferentes métodos de estimativa constantes da literatura. As vazões máximas e os volumes resultantes apresentaram significativa variação, quando calculados utilizando os métodos de estimativa constantes da literatura. Através da modelagem hidráulico-hidrológica, concluiu-se também que o reservatório de detenção na fonte é eficiente na redução da vazão de pico gerada no lote para vazão de pico em nível de pré-urbanização. Além disso, a definição do diâmetro do orifício de descarga mostrou-se determinante ao dimensionamento do reservatório, de modo a garantir sua eficiência. Os microrreservatórios dimensionados para duração da chuva crítica do lote (90 minutos), apesar de maiores, exibiram maior capacidade de detenção, sem extravasar quando submetidos a diferentes durações de chuvas. No loteamento, o uso desses dispositivos possibilitou a atenuação da vazão de pico de descarga em, pelo menos, 44%. Em escala de bacia, diferentes posicionamentos do loteamento, com e sem microrreservatórios de lote, foram instrumentais em demonstrar a capacidade de redução das vazões de pico locais. Este estudo comprovou que os microrreservatórios de lote são uma boa opção na redução das vazões escoadas pelo canal de macrodrenagem, quando da ocorrência de eventos de precipitação na bacia do córrego do Mineirinho. / As a result of the growing waterproofing of basins, the public drainage systems are under increasing flow rate peaks. In an attempt to mitigate these issues, researchers have studied solutions to address the effects of the urban development. These solutions are well-known as BMP\'s (Best Management Practices) and aim to preserve the hydrological cycle near to the natural basin, at least for the superficial run-off. The increasing search for solutions that controls the source of the run-off was responsible for the establishment of new laws and rules for on-site run-off control. Thus, for reduction and detention of run-off before it goes into the micro-drainage system, micro-reservoirs are considered as BMP\'s solutions. The present study aims to sizing and assess the impact of micro-reservoirs, initially on site and on residential land scale, and subsequently, on macro-drainage scale. The study was applied to Mineirinho Stream Watershed, in São Carlos city, São Paulo state. These basins are in urbanization process, and suffering from market pressure of constructions of real estate ventures. Recent local legislations have imposed the implementation of infiltration pits and rain water tanks, but without more details about construction methods or even preliminary feasibility studies. The results described in this work, regarding to sizing of micro-reservoirs to different allotment size ranges, used 50% and 70% of waterproofing percentages, according estimation methods from the literature. Peak flows and sizing showed a significant variation when calculated by these methods. Hydraulic-hydrologic SWMM software modelling showed that micro-reservoir is efficient in reducing the hydrograph peak flow from urbanization to preurbanization level. Furthermore, the definitions of the orifice diameter have demonstrated to be decisive to dimensioning of the reservoir, in order to ensure its efficiency. The microreservoirs sized for a 90 minutes critical rain, showed more detention capacity, without overflow when under different rainfall durations. The use of micro-reservoirs in the allotments of a residential division, was able to reduce the hydrograph outside peak in 44%, at least. In a basin-scale, moving the same residential division, by using or not micro-reservoirs in the allotments, were conclusive in demonstrate that this BMP is a good option to reducing the hydrograph river flow, being able to reduce the peak flow in the discharge point. The study comproved that the use of micro-reservoirs in both basin positions can be a feasible solution to recurring flooding problems in the Mineirinho Stream.

A presente pesquisa trata do estudo de cenários regionais de drenagem urbana das principais sub-bacias pertencentes à área urbana de São Carlos/SP e da aplicação de incentivos ambientais em escala de lote. As projeções temporais realizadas dizem respeito às mudanças do uso e ocupação do solo para os anos de 2025, 2050, 2075 e 2100. Os cenários de uso e ocupação do solo têm como base os estudos referentes ao Millennium Ecosystem Assessment (Global Orchestration, Order from Strength, Adapting Mosaic e TechnoGarden) e sua adequação na escala local, para macrodrenagem urbana, proposta por Mendiondo (2005). Os eventos pluviométricos utilizados nas simulações dos cenários, por sua vez, foram selecionados em função das condições de umidade antecedente. Para os cenários propostos, foram avaliadas variações dos regimes hidrológico e hidráulico através de curvas de permanência em alguns pontos ao longo da parte de montante da sub-bacia do Monjolinho. Ainda, em escala de lote, é proposta uma metodologia de incentivos ambientais com base no armazenamento potencial de água no lote e na vazão máxima instantânea, para cada cenário estudado. A metodologia proposta de incentivo ambiental revela-se de simples aplicação por parte de órgãos públicos e de rápida obtenção dos resultados. Embora os cenários propostos sejam fictícios, os custos estimados (R$/\'M POT.2\') são aplicáveis para condições atuais. / This research discussed the study of regional scenarios of urban drainage of the main sub-basins belonging to the urban area of San Carlos/SP and the application of environmental incentives in lot scale. The projections of time made are related to changes of use and occupation of land for the years of 2025, 2050, 2075 and 2100. The scenarios of use and occupation of land are based on the studies concerning the Millennium Ecosystem Assessment (Global Orchestration, Order from Strength, Adapting Mosaic and TechnoGarden) and its appropriateness in the local scale, to urban macrodrainage, proposed by Mendiondo (2005). The rainfall events used in the simulations of scenarios were selected for the conditions of background humidity. For the proposed scenarios have been evaluated changes in the hydrological and hydraulic systems through remain curves in some points along the top part of sub-basin of Monjolinho. Still, in scale of lot, is proposed a methodology for environmental incentives based on the potential for water storage in the lot and the maximum instantaneous flow for each scenario studied. The proposed methodology of environmental incentive appears to be the simple application by public agencies and quickly get the results. Although the proposed scenarios are fictitious, the estimated costs (R$/\'M POT.2\') are applicable to current conditions.

No Brasil, o processo de urbanização caracterizou-se pela falta de planejamento e infraestrutura adequada, potencializando os impactos advindos das enchentes e inundações. Para mitigá-los, é necessária a realização de estudos hidrológicos que busquem compreender e representar o comportamento da bacia hidrográfica frente aos eventos chuvosos. Uma das ferramentas mais utilizadas para a execução dessa tarefa são os Sistemas de Suporte à Decisão (SSDs) aplicados na área de recursos hídricos, destacando-se o Sistema de Suporte a Decisões para Análise de Ondas de Cheias em Bacias Complexas (ABC6). O ABC6 caracteriza-se por ser um software brasileiro, gratuito e apresentar diversos modelos de determinação da precipitação efetiva e de geração de hidrogramas sintéticos. Quando os dados hidrológicos da área de estudo, como precipitação e vazão, encontram-se disponíveis, os parâmetros desses modelos podem ser determinados. Caso contrário, faz-se necessário estima-los por meio de formulações empíricas, sendo questionável a aplicação dessas formulações em áreas com características diferentes às de sua determinação. Dessa forma, a proposta do presente trabalho consistiu em avaliar o desempenho dos modelos presentes no ABC6, utilizando suas formulações empíricas para estimar o tempo de concentração e os parâmetros dos modelos de precipitação efetiva e de geração de hidrogramas sintéticos de uma bacia hidrográfica em processo de urbanização. Os resultados obtidos colocaram em xeque a validade dos valores dos parâmetros sugeridos em literatura técnica, do modelo do SCS para a determinação da precipitação efetiva e das rotinas de cálculo do ABC6 para os modelos de Horton e de Green-Ampt. Os resultados demonstraram a necessidade da atualização das rotinas de cálculo presentes no ABC6, de forma a torna-lo mais robusto, e da elaboração de um manual técnico detalhado de suas rotinas computacionais, orientando ao usuário de forma a extrair o máximo de sua potencialidade em estudos hidrológicos. Demonstrou-se, também, a necessidade de estudos regionalizados, de forma a incorporar as características e peculiaridades de cada região aos parâmetros a serem utilizados. / In Brazil, the urbanization process was characterized by the lack of planning and adequate infrastructure, strengthening the arising of floods and flooding. In order to mitigate them, it is necessary to conduct hydrological studies that seek to understand and represent the behavior of the watershed when facing rainfall events. One of the most used tools to perform this task is the Decision Support Systems (DSS) applied in the water resources area, highlighting the Decision Support System for Flood Wave Analysis in Complex Watersheds (ABC6). The ABC6 is characterized by being a free Brazilian software and it presents many models to determine the effective precipitation and to generate synthetic hydrographs. When the hydrological data of the study area are available, such as precipitation and flow, the models parameters can be determined. Otherwise, it is necessary to estimate them through empirical formulations so that the application of these formulations is questionable in areas with different characteristics from those of their determination. Thus, the purpose of this study was to assess the performance of the models presented in ABC6 by using their empirical formulations in order to estimate the time of concentration and the model parameters of effective precipitation and synthetic hydrograph generation for a watershed in the process of urbanization. The results put into question the validity of the parameters values suggested in the technical literature of the SCS model, which is used for the effective precipitation determination and the ABC6 calculation routines for models of Horton and Green-Ampt. The results presented the need of updating the calculation routines presented in the ABC6 in order to make it more robust, and the need of the elaboration of a detailed technical manual of its computational routines, guiding the user in order to make the most of its potential in hydrological studies. In addition, it has been demonstrated a need for regionalized studies in order to incorporate the features and characteristics of each region to the parameters to be used.

Na atualidade, o mundo enfrenta graves problemas de escassez de água decorrentes, principalmente, da degradação da sua qualidade. O conhecimento e a avaliação da qualidade da água são essenciais para o adequado gerenciamento dos recursos hídricos, portanto a água cumpre função de informação, servindo de indicador para o estágio de conservação ou de degradação de um corpo d\'água. O principal objetivo do presente estudo foi avaliar a qualidade da água de uma bacia urbana localizada na cidade de São Carlos, SP, em termos experimentais e de modelagem matemática, aplicando conceitos ecohidrológicos. Esta avaliação realizou-se por meio da análise de resultados experimentais obtidos em campo, através de quatro campanhas de amostragens de água realizadas em períodos secos (7 de novembro de 2008) e chuvoso ( dias 11, 17 e 18 de março de 2009), estabelecendo para cada campanha três pontos de coletas, uma localizada na bacia do córrego Gregório de 17,3 \'Km POT.2\', e as outras duas ao longo do córrego Monjolinho de 78 \'Km POT.2\'. Foram discutidos os resultados de parâmetros físico-químicos (pH, OD, turbidez, CE, DQO, DBO, fosfato, nitrogênio total, nitrato, nitrito e sólidos totais), biológicos (coliformes termotolerantes e totais) e metais (zinco, chumbo, cádmio, níquel, ferro, manganês, cobre e cromo) presentes na água, bem como foram analisados os efeitos das variações do nível da água e vazão nas características limnológicas dos corpos de água. Os resultados experimentais foram expressos tanto em termos de concentração (mg/L) como de carga específica (kg/ano.ha) a fim de se analisar a variação espacial da concentração e a carga em termos da área de drenagem acumulada e comprimento do rio. Abordou-se uma discussão ecohidrológica realizada com base em análise de quatro dimensões de variáveis: altura hidrométrica, vazão específica, índice de vulnerabilidade e cargas específicas de alguns parâmetros limnológicos. Finalmente, e a fim de avaliar aspectos quali-quantitativos da água para uma bacia urbana através da modelagem matemática, foi utilizado o modelo SWMM. Os resultados experimentais obtidos mostraram que existe extrema variabilidade quantitativa e qualitativa da água, devida principalmente a fatores antropogênicos de poluição, seja pela dinâmica variada de produção de resíduos que são lançados ao ar e à água, seja pela destruição de mecanismos naturais de regulação pela ocupação desordenada do espaço, além de se constatar que as variações do nível da água provocam uma série de transformações nas características limnológicas dos corpos de água causadas por interações entre o meio terrestre e o aquático. Constatou-se a aplicabilidade quali-quantitativa do modelo matemático utilizado, para uma bacia urbana, por meio da calibração dos hidrogramas simulados com hidrogramas observados, e a obtenção de resultados de concentrações de OD, fosfato, sólidos totais, DQO e DBO presentes na água do rio. / Today, the world faces serious problems of water scarcity due mainly to the degradation of its quality. Knowledge and assessment of water quality are essential for proper management of water resources, so the water acts as information function, serving as an indicator of the stage of conservation or degradation of a body of water. The main purpose of this study was to evaluate the water quality of an urban basin located in Sao Carlos city, Brazil, in terms of experimental and mathematical modeling, applying concepts of Ecohydrology. This assessment was carried out by the analysis of experimental results obtained in field works, through four sampling campaigns of water realized in a drought period (November 7,2008) and rainy periods (11, 17 and March 18,2009) establishing for each sampling campaign three points, one located in the basin of the stream Gregory of 17,3 \'KM POT.2\', and the other two along the stream Monjolinho of 78 \'KM POT.2\'. The results of physical and chemical parameters (pH, DO, turbidity, EC, COD, BOD, phosphate, total nitrogen, nitrate, nitrite and total solids), biological (fecal and total coliform) and metals (zinc, lead, cadmium, nickel, iron, manganese, copper and chromium) in the water, were discussed and analyzed the effect of water level variations and flow in limnological characteristics of water bodies. The experimental results were expressed in terms of concentration (mg/L) as the specific load (kg/year.ha) to analyze the spatial variation of the concentration and the load in terms of cumulative drainage area and river length. lt was approached an Ecohydrology discussion based on analysis of four variable dimensions: hydrometric height, flow specific vulnerability index and specific loads of some limnological parameters. Finally, in order to validate the quali-quantitative aspects of the water for an urban basin through a mathematical model, we used the mathematical model SWMM. The experimental results showed that there is an extreme variability in quantity and quality of the water, primarily due to anthropogenic pollution factors, either for the dynamic range of waste that are thrown into the air and water, or the destruction of the natural mechanisms of regulation by disordered occupation of the space, and besides evidencing that the variations of the changes in water level cause a series of transformations in limnological characteristics of the bodies watermark caused by interactions between the terrestrial and aquatic environments. lt was evidenced the quali-quantitative applicability of the mathematical model used, for an urban basin, through the calibration of the simulated hidrograms with observed hidrograms, and the obtained results of DO, phosphate, total solids, COD and BOD concentrations presents in the water of the river.

Nos últimos anos os modelos hidrológicos distribuídos vêm ganhando espaço por permitirem que a variabilidade espacial das características das bacias hidrográficas seja incorporada no processo de transformação chuva-vazão. Porém, devido a essa capacidade, os modelos distribuídos tendem a ser matematicamente complexos, impondo que muitos parâmetros sejam medidos ou estimados. Apesar de a literatura apresentar diversos trabalhos que tentem verificar o nível de detalhamento mais adequado à representação dos diversos sistemas, as conclusões são contraditórias, mostrando que há necessidade de estudos mais aprofundados. O presente trabalho propõe e avalia diferentes níveis de detalhamento na representação da bacia hidrográfica do Córrego do Gregório, na cidade de São Carlos, SP, submetida aos processos hidrológicos intervenientes na transformação chuva-vazão, empregando o modelo hidrológico Storm Water Management Model - SWMM. A calibração dos eventos, necessária a adequação dos parâmetros do modelo, utilizou como ferramenta os algoritmos genéticos, produzindo resultados satisfatórios, com coeficientes de eficiência de Nash e Sutfliffe (1970) entre 0,74 e 0,87, variáveis de evento para evento. De uma forma geral, os resultados obtidos com a análise dos diferentes níveis de detalhe evidenciaram a importância da consideração da micro-drenagem na representação dos sistemas. Para os eventos mais freqüentes submetidos à análise quanto maior o detalhe imposto na representação da bacia, maior a velocidade de escoamento resultante da baixa rugosidade das galerias pluviais, e, portanto, maiores vazões de pico foram encontradas. Os resultados ressaltaram também a influência das áreas impermeáveis sobre os hidrogramas, ratificando a importância da determinação criteriosa desse parâmetro. / For the last years, the distributed hydrological models have been recognized by allowing the incorporation of the spatial variability of catchment characteristics for rainfall-runoff simulation. However, due to this ability, the distributed models tend to be mathematically complex and to require many parameters to be measured or estimated. Although the literature presents several works that attempt to ascertain the level of discretization more appropriate to represent the various systems, the results are contradictory, showing the need for further studies. This work proposes and evaluates different levels of representation of the watershed of the Gregory Creek in the city of São Carlos, SP, under rainfall-runoff simulation, by applying the hydrologic model Storm Water Management Model - SWMM. The calibration of the events, needed to adequacy the model parameters, used as tool the genetic algorithm, producing satisfactory results, with values of Nash and Sutcliffe (1970) efficiency coefficients ranging between 0,74 and 0,87, varying from event to event . In general, the results showed the importance of considering the micro-drainage in the systems representation. For more frequent events, by increasing the level of catchment representation, the velocity of flow became greater, resulted from the low roughness of the conduits, and, therefore, higher peak flows rates were found. The results also emphasized the influence of the impervious areas on the hydrographs, confirming the great importance of careful determination of this parameter.