Le bassin du Merguellil, en Tunisie centrale, fournit un exemple illustratif des processus hydrologiques profondément modifiés par l’action humaine. L’oued Merguellil, le principal cours d’eau du bassin, a vécu une évolution socio-hydrologique extrêmement marquée. En effet, son état actuel est l’héritage d’une longue histoire d’interactions entre l’homme et son milieu. Il est actuellement intermittent sur la majeure partie de son cours, or les dires des riverains et les documents anciens révèlent qu’il n’en était pas ainsi au début du siècle dernier. Le recours aux informations anciennes issues des documents d’archives a montré que l’oued Merguellil était autrefois soutenu principalement par le déversement de la nappe captive de Bouhefna. Durant les années 1974-1975 et afin de transférer les eaux souterraines du bassin du Merguellil vers les régions côtières, une stratégie politique a été mise en place pour rabattre le niveau de la nappe de Bouhefna de manière à pouvoir réduire ‘’les pertes’’ par évaporation dans l’oued Merguellil et minimiser l’écoulement souterrain vers la nappe voisine de Haffouz d’intérêt hydrogéologique moins important. Comme prévu, cela a induit une inversion du gradient hydraulique oued-nappe inférant le tarissement des sources de déversement, la vidange de la nappe d’accompagnement et la disparition du débit de base de l’oued Merguellil à partir de 1976-1978. La modélisation hydrodynamique établie dans cette thèse suggère que le flux souterrain qui transitait vers l’oued par drainance verticale avant l’inversion du gradient hydraulique est de l’ordre de 9 hm3. Désormais c’est les crues de l’oued qui alimentent la nappe alluviale et les nappes superficielles. Le flux moyen infiltré lors de la propagation des crues est estimé à 17 hm3 dans la section de l’oued entre la station de Haffouz et barrage El Haouareb pour l’année 2013-2014.Toutefois, le schéma de gestion de la nappe de Bouhefna a été basé exclusivement sur des considérations hydrodynamiques sans tenir compte de l’évolution des usages. En effet, la disparition de l’étiage de l’oued a contraint les riverains à abandonner les canaux d’irrigation traditionnels et à opter pour l’installation de motopompes et la mise en place des forages profonds. Cette rétroaction face au changement de régime d’écoulement de l’oued a contribué à perturber davantage l’équilibre hydrologique. Cela s’est traduit par une exploitation excessive des eaux souterraines avec une baisse actuelle observée de la piézométrie supérieure à 1m/an et une inversion du gradient entre la nappe de Bouhefna et la nappe de Haffouz. La modélisation hydrodynamique suggère que les flux moyens échangés par drainance verticale sont passés de 8 hm3 en 1970 à 2 hm3 en 2015. Dans le sens inverse, les flux transitant depuis la nappe de Haffouz vers la nappe de Bouhefna sont évolués de 1 hm3 en 1970 à 6 hm3 en 2015, imposant ainsi un risque de salinité à long terme.Le transfert des eaux de Bouhefna vers les régions côtières, même s’il est largement contesté par les populations locales, n’a jamais été mis en avant comme facteur explicatif des évolutions hydrologiques vécues localement, les travaux de cette thèse permettent pourtant de montrer à quel point ce transfert d’eau a influencé le régime hydrologique de l’oued. Toutefois, en n’omettant pas leurs propres responsabilités dans ces dynamiques, les agriculteurs font preuve de lucidité. En effet, le modèle hydrodynamique suggère que la part cumulée des volumes en eau souterraine mobilisés par ces derniers après la disparition de l’étiage de l’oued est comparable à celle destinée à l’eau potable. Les résultats de cette thèse rejoignent les recherches en socio-hydrologie qui appellent à intégrer les aspects sociaux dans les schémas de gestion pour garantir un développement durable des ressources en eaux. / The Merguellil basin in central Tunisia provides an illustrative example of hydrological processes profoundly modified by human action. The Wadi Merguellil, the main river of the basin, has experienced an extremely marked socio-hydrological evolution. Its current state is the legacy of a long history of interactions between man and his environment. Truly, it is currently intermittent over most of its course, but the statements of farmers and archival records reveal that this was not the case at the beginning of the last century. The use of ancient information from archival documents has shown that the Wadi Merguellil was supported mainly by the overflow of the confined aquifer of Bouhefna. During the years 1974-1975 and in order to transfer groundwater resources from the Merguellil basin to the coastal regions, a management plan was put in place. The aim of this plan was to reduce the level of the Bouhefna aquifer so as to reduce '' losses '' by evaporation in the Wadi Merguellil and minimize the groundwater flow towards the nearby Haffouz aquifer. As expected, this strategy led to a reversal of the hydraulic gradient inferring the drying up of the overflow springs, the emptying of the alluvial aquifer and the disappearance of the Wadi Merguellil baseflow during the period 1976-1978. The hydrodynamic model established in this thesis suggests that the averaged groundwater flow that was feeding the Wadi before the hydraulic gradient reversal is around 9 hm3. Currently, it is rather the floods of the Wadi that feed the alluvial aquifer and the shallow aquifers. The average flow infiltrated during the propagation of flood events is estimated at 17 hm3 in the section of the wadi between the Haffouz station and El Haouareb dam for the year 2013-2014.Though, the exploitation management plan of the Bouhefna aquifer was based exclusively on hydrodynamic considerations without taking into account the evolution of hydro-agricultural practices. Indeed, the disappearance of the baseflow of the Wadi Merguellil has forced farmers to abandon traditional irrigation canals and opt for the installation of motor pumps and the establishment of deep wells. This feedback on the change in the Wadi flow regime has further disrupted the hydrological balance. This resulted in an excessive exploitation of the groundwater with an observed current decrease of the piezometry higher than 1m/year and a reversal of the hydraulic gradient between the Bouhefna aquifer and the Haffouz aquifer. The hydrodynamic model suggests that the average flow exchanged by vertical drainage has decreased from 8 hm3 in 1970 to 2 hm3 in 2015. In the opposite direction, the average flow transiting from the Haffouz aquifer to the Bouhefna aquifer has increased from 1 hm3 in 1970 to 6 hm3 in 2015, imposing a risk of salinity in the long term.The transfer of water from Bouhefna to the coastal regions, even though it is widely disputed by the local populations, has never been put forward as a factor explaining the hydrological evolution experienced locally. The work of this thesis allows to show how much this transfer of water has influenced the hydrological regime of the wadi. However, by not omitting their own responsibilities in these dynamics, farmers are lucid. Indeed, the hydrodynamic model suggests that the cumulative part of groundwater volumes mobilized by the latter after the disappearance of the Wadi baseflow is comparable to that for drinking water. The results of this thesis are in line with research in socio-hydrology that calls for integrating social aspects into management plans to ensure sustainable development of water resources.

Under de senaste årtiondena har klimatförändringarna påverkat naturliga och mänskliga system världen över, och som en följd har extrema väderhändelser inträffat oftare och blivit mer intensiva. Många ekosystem och mänskliga system är både mycket sårbara och exponerade, däribland jordbruket. Klimatförändringarna innebär ökade risker för översvämningar och torka, behovet av växtskyddsåtgärder kommer öka, djur riskerar att drabbas av värmestress oftare, samt förändringar inom sjukdomsspridning och insektsinvasioner förväntas. Dessa förändringar kommer leda till ökad instabilitet som påverkar kvalitén och tillgången på mat, det kan förändra den sociala och ekonomiska stabiliteten, och den regionala konkurrenskraften inom jordbruket. Sverige drabbas årligen av översvämningar, och sommaren 2018 präglades av en torka som sträckte sig över stora delar av landet. De ovanligt torra och varma förhållandena varade i ca tre månader och orsakade en halvering av den normala skördenivån. Det blir samtidigt allt tydligare att samhällen måste gå från en reaktiv, oplanerad katastrofhantering till ett proaktivt fokus. Teorin om resiliens förklarar att socioekologiska system behöver ha en förmåga att absorbera störningar, kunna utvecklas genom lärande och anpassning, och att kunna hålla sig inom de mänskliga och miljömässiga gränserna och samtidigt uppnå en kontinuerlig utveckling. Syftet med studien är att få en fördjupad förståelse för hur jordbrukssektorn operationaliserar resiliens för att hantera extrema hydrologiska händelser. Detta ska uppnås genom att undersöka de strategier som införts för att hantera torka och översvämningar och analysera dessa med ”the Disaster Resilience Of Place” (DROP) modellen. Denna studie syftar även till att undersöka vilka förutsättningar som skapar möjligheter och hinder för aktörer inom jordbrukssektorn att bygga resiliens. Studiens metod är en kvalitativ fallstudie av Västra Götalands jordbrukssektor med ett abduktivt förhållningssätt. Genom ett kombinerat strategiskt urval och snöbollsurval har relevanta respondenter från länsstyrelsen, Lantbrukarnas riksförbund (LRF) och jordbruksföretag inkluderats i studien. Baserat på DROP-modellen utvecklades semi-strukturerade intervjuer som datainsamlingsmetod, intervjuerna transkriberades och analyserades med en kvalitativ textanalys. En triangulering genomfördes med en dokumentanalys för att stärka studiens validitet. Resultatet analyserades och diskuterades utifrån DROP-modellen. Resultatet visade att jordbrukssektorn operationaliserar resiliens med många olika strategier inom kommunikation och samarbete, lärande, förebyggande och förberedande, samt anpassning. Jordbrukssektorn visade en god anpassnings- och samarbetsförmåga, och vilja att arbeta proaktivt för att hantera vädervariationer. Viktiga förutsättningar för att bygga resiliens var de lokala förhållandena, tidigare erfarenheter, samt jordbrukspolitiska och ekonomiska strukturer. Resultatet visade att sociala system är komplexa och att strategier både kan bygga resiliens och öka sårbarheten. / Climate change have had an impact on natural and human systems worldwide over the last decades, causing higher frequency and intensity of extreme weather events. Many ecosystems and human systems are both highly vulnerable and exposed, and agriculture is one of them. The climate change causes increased risks for droughts and floods, increased need for plant protection measures, heat stress among animals will likely increase, and changes in spread of disease and insect invasions are expected. These changes are expected to cause increased instability that impacts the quality and supply of food, it can change the social and economic stability, and the regional competitiveness within the agricultural sector. Floods occurs annually in Sweden and the drought of 2018 was an exceptional event that extended throughout most regions of the country. The unusual dry conditions lasted for about three months and caused decreased yields. It has become clearer that societies must go from a reactive, unplanned disaster management, towards a more proactive focus. The theory of resilience explains that socio-ecologic systems needs a capacity to absorb disturbances, be able to develop through learning and adaptation, and be able to keep itself within the human and natural boundaries and at the same time sustain a continuous development. The purpose of this study is to obtain a deepened understanding for how the agricultural sector operationalise resilience in order to manage extreme hydrological events. This will be accomplished by reviewing strategies implemented by the sector to handle droughts and floods and analyse these with the Disaster Resilience of Place (DROP) model. This study will also review the requisites that enables and hinders actors in the agricultural sector in Västra Götaland County to build resilience. The method is a qualitative case study of the agricultural sector in Västra Götaland County with an abductive approach. Relevant respondents from the county administrative board, LRF, and agriculture companies where selected through a mix of strategic and snowball sampling. Semi-structured interviews where developed based on the DROP-model, they were transcribed and analysed with a qualitative text analysis. A triangulation including a document analysis was done in order to strengthen the study’s validity. The result was analysed and discussed based on the DROP-model. The results showed that the agricultural sector operationalise resilience through a range of different strategies, including communication and cooperation, learning, preparedness and preparations, and trough adaptation. The agricultural sector showed a good adaptive and cooperative capacity, and a will to work proactively in the management of weather variations. Important requisites to build resilience included the local conditions, experience, and agricultural political and economic structures. The results showed that social systems are complex and that strategies can both cause increased resilience and increased vulnerability.

Quando considerado o problema histórico dos episódios de inundação na cidade de São Paulo, notam-se como insuficientes as propostas que fazem uso das metodologias da climatologia e geomorfologia enquanto campos do conhecimento geográfico igualmente necessários para uma abordagem integrada do problema dos impactos socioespaciais associados. Ou seja, insuficientes justamente por trabalharem estes campos de forma isolada. Em vista desta demanda, esta pesquisa é pautada em análises concomitante dos sistemas físicos e sociais que caracterizam eventos naturais, direcionando a análise a uma bacia hidrográfica onde se registra a recorrência desses eventos com a presença de grupos vulneráveis em localidades de alta susceptibilidade. Nessa perspectiva, foi considerado o longo histórico de intervenções antrópicas nos sistemas hidrogeomorfológicos originais, como as canalizações, a instalação de piscinões, a crescente e ampla impermeabilização, etc. Para tanto, a análise retrospectiva abrangeu dois períodos representativos de sua ocupação urbana, sendo um de ocupação mais acelerada (1970) e outro mais recente (2000). Nesse estudo considera-se que o componente do escoamento superficial como o elemento fundamental das dinâmicas de sistemas fluviais e de vertente originário de precipitações pluviais. Por isso foi especialmente considerado nas análises comparativas entre tendências de processos em diversos cenários morfológicos mais preservado (ou original) e mais antropizadas da bacia. As informações morfológicas destes cenários foram consideradas em conjunto com dados de chuva interpolados, detalhados em escala rítmica, de dias com inundações confirmadas por fontes históricas em temporadas chuvosas selecionadas. Foram também correlacionados dados de leituras fluviométricas realizadas em diferentes pontos do curso principal da bacia. Paralelamente, foi elaborado um mapeamento da vulnerabilidade socioespacial da área de estudo, produto de um índice que associa fatores de susceptibilidade dos compartimentos físicos (morfologias originais do sistema fluvial) e vulnerabilidade socioeconômica da população. Isso permitiu vislumbrar o processo de exposição ao risco atual. Dentre os resultados mais significativos, está a identificação dos locais na bacia onde há a sobreposição de condições da mais alta vulnerabilidade social com a presença de planícies de inundação (alta susceptibilidade). Identifica-se também que há baixa correlação entre dias com eventos de grandes volumes de precipitação e os episódios de inundação relatados. A modelagem espacial do componente escoamento superficial possibilitou observar mudanças ocasionadas pelas formas antrópicas nos sistemas nas duas décadas. Estas, quando associadas às informações secundárias sobre condições das estruturas de drenagem urbana e de engenharia presentes no canal, permitiu a efetiva reconstituição das variáveis envolvidas para a efetivação de cada episodio. Conclui-se que a proposta de analise recotrospectiva viabilizou bases para a avaliação da participação de diferentes fatores de origem climática e hidrogeomorfológica para o desencadeamento de um episódio impactante em um ambiente altamente modificado e apropriado por meio da lógica de reprodução do espaço urbano, definido pelos sujeitos sociais controladores. / When considering the historical problem of flood episodes in the city of São Paulo its noticiable that there are insufficient proposals that make use of climatology and geomorphology methodologies as equally necessary geographical knowledge fields for an integrated approach to the problem of associated sociospatial impacts. This means that those proposals so far are insufficient because they treat those two fields isolatedly. Viewing this demand, this research is based on simultaneous analyzes of physical and social systems that characterize natural events. The analysis is directed to a hydrographic basin where the recurrence of these events is registered with the presence of vulnerable groups in locations of high susceptibility. Its cosidered the long history of anthropogenic interventions in the original hydrogeomorphological systems, such as urban drainage implementation, construction of stormwater reservoirs, the growing and extensive creation of impervious surfaces, etc. A retrospective analysis covered two representative periods of urban occupation, one of the fastest occupation (1970) and another more recent (2000). In this study it is assumed the component of surface runoff as the fundamental element of river systems and slope dynamics originated from rainfall. For this reason this element was especially considered in the comparative analyzes between tendencies of processes in different morphological scenarios: more preserved (or original) and two anthropized basin conditions. Morphological information from these scenarios were assessed related to interpolated rainfall data, detailed on a rhythmic scale of days with floods confirmed by historical sources in selected rain seasons. Data were also correlated with fluviometric readings taken at different points in the basins main river. At the same time, a sociospatial vulnerability mapping for the study area was elaborated, resulting in an index that associates factors of physical compartments susceptibility to floodings and the populations socioeconomic vulnerability. This allowed a glimpse at the process of exposure to the currently observed risks. Among the most significant results there is the identification of sites in the basin where the worst conditions of social vulnerability and the presence of flood plains (high susceptibility) overlaps. It is also identified that there is a low correlation between days with events with high volumes of precipitation and the reported flood episodes. The spatial modeling of surface runoff made it possible to observe changes caused by anthropic forms in the systems in both decades. When associated to secondary information about the conditions of the urban drainage and engineering structures present in the canal, the modelling results allowed the effective reconstitution of variables involved on each episode. It is concluded that the proposal of a retrospective analysis made viable bases for the evaluation of different factors of climatic and hydrogeomorphological origin to trigger an flooding impact in a highly modified environment, occupied through the spatial reproduction logic defined by the Controlling social agents.

O processo de urbanização vem ocorrendo na maioria das cidades brasileiras de forma desorganizada. Desse modo, um problema recorrente que afeta diversos municípios brasileiros são as inundações. A falta de um planejamento que levasse em consideração a drenagem urbana no início do desenvolvimento das cidades acaba criando condições para que as inundações sejam deflagradas a cada época chuvosa. Assim, mostra-se necessária a planificação de medidas preventivas e corretivas que abordem essa questão, a fim de que os prejuízos causados pelas inundações sejam minimizados. Dessa forma, a modelação hidrológica aparece como uma poderosa ferramenta, ao tornar possível uma análise das medidas de controle, através da criação de cenários e simulação de eventos hidrológicos. Nesse contexto o presente trabalho tem como objetivo analisar, por meio de simulação hidrológica e hidráulica, o desempenho de algumas medidas de controle de inundação, estruturais e não-estruturais. Para tanto, com o auxílio do programa ArcGIS 9.3 e imagens de satélite de alta resolução, a bacia hidrográfica do Córrego do Gregório, em São Carlos SP, foi digitalizada e foram criados cenários alternativos que incorporaram as medidas de controle. Através da utilização dos softwares HEC-HMS e HEC-RAS foram realizadas as modelações hidráulica e hidrológica, utilizando tempos de retorno de 25, 50 e 100 anos para a chuva de projeto. Com os resultados obtidos (hidrogramas de cheia e manchas de inundação referentes a cada tempo de retorno), foi possível analisar as medidas comparando-se os diferentes cenários, e concluiu-se, para este caso, que os melhores resultados correspondem à associação das medidas estruturais e não-estruturais. Contudo, também foi verificado que, mesmo com a concretização do cenário mais favorável, o problema das inundações não seria satisfatoriamente equacionado, o que revela a necessidade de se considerar outras medidas para minimizar os prejuízos decorrentes das inundações, tais como medidas de controle na fonte, seguros contra inundações e sistemas de alerta antecipados. / The urbanization process has taken place in most Brazilian cities in a disorganized way, and floods are a recurring problem that has affected many municipalities. The lack of a planning that takes into account the urban drainage in the early development of the cities creates conditions for floods to occur in every rainy season. Therefore, the planning of preventive and corrective measures is necessary to address this issue in order to minimize the flood damages. Hydrological modeling appears as a powerful tool, as it enables the analysis of the flood management measures through the creation of scenarios and simulations of hydrological events. In this context, this dissertation analyzes the performance of some structural and nonstructural flood control measures by means of hydrologic and hydraulic simulations. The basin of the Gregório Stream, in São Carlos - SP, was scanned and scenarios that incorporate the management measures were created, both with the aid of software ArcGIS 9.3 and highresolution satellite images. Hydraulic and hydrologic modelings were performed by HEC-HMS and HEC-RAS software programs using return periods of 25, 50 and 100 years for the design storm. The results (flood hydrographs and flooding areas for each return period) allowed analyzing the measures by comparing the different scenarios and the best results corresponded to the association of structural and nonstructural measures. However, even by implementing the best scenario, the problem of flooding would not be satisfactorily solved, revealing the need to consider other measures to minimize flood damage, such as runoff source control measures, flood insurance and early warning systems.

Para reduzir as perdas humanas e materiais durante as inundações, é possível realizar estudo conciso da previsão de chuva, etapa principal de um sistema de alerta antecipado de inundação. O uso de informações de radar de tempo, quando acopladas a modelos de previsão de precipitação baseados fisicamente, pode contribuir para o monitoramento e previsão de episódios de chuva intensa. Desta forma, a previsão de chuva, baseada no uso de informações de radar, juntamente com um modelo conceitual de previsão hidrometeorológica, foi descrita neste trabalho. Teve-se por objetivo aperfeiçoar as previsões de chuva de curtíssimo prazo (poucos minutos), que acopladas a um modelo chuva-vazão, podem ser usadas em sistemas de alerta antecipado. O modelo hidrometeorológico adotado, que considera uma nuvem hipotética unidimensional vertical, foi inicialmente desenvolvido por Georgakakos e Bras (1984a) e ampliado, neste trabalho. Para tal, adotou-se o uso das informações de Topo dos Ecos para determinação da altura das nuvens e considerou-se que a componente do modelo relativa à massa de água líquida no interior da nuvem corresponde à estimativa do conteúdo de água líquida integrado verticalmente (VIL) efetuada por radar. Para eventos de natureza frontal quente e convectiva, o modelo geralmente antecipou o início do processo de chuva, embora tenha conseguido simular seu comportamento e o instante em que o pico da precipitação ocorreu. Para os eventos frontais frios, o pico simulado registrou atraso. Para episódios de simulação com VIL maior que 3 Kg/\'M POT.2\', a chuva simulada acompanhou o comportamento temporal do VIL, mas com influências das variáveis meteorológicas pressão, temperatura e umidade relativa. As lâminas simuladas tornaram-se entrada para o modelo chuva-vazão do SCS, parcialmente calibrado com algoritmo genético. Para a escala de uma pequena bacia hidrográfica urbana brasileira, com estação fluviométrica experimental, preliminarmente, alguns resultados indicam vazões um pouco inferiores e com atrasos na previsão da vazão máxima. A antecedência proporcionada pelo modelo é de 15 minutos e, apesar da simplicidade, conseguiu-se prever o início do processo de precipitação que gerou inundação do córrego urbano. / To reduce human and material losses during floods it is feasible to concisely study the rainfall forecast as the main part of an early warning system. The use of weather radar information, when linked to physically-based forecast models, can contribute for monitoring and forecasting of intense rainfall episodes. Thus, the rainfall forecast, based on using of radar information along with a conceptual model of hydrometeorological forecast, was outlined in this dissertation. One goal of the study was to improve very short term rainfall forecasts, named as a \'nowcasting\' process throughout few minutes, coupled with a rainfall-runoff generation model to be used in early warning system. The hydrometeorological model, a hypothetical vertical 1-D cloud, was initially developed by Georgakakos and Bras (1984a) and further developed in this study to profit signals from radar tracking control volumes of moisture storage. Either \'Echo Top\' radar information was addressed to determinate the cloud height, and the vertically-integrated liquid (\'VIL\') water mass content inside the cloud, estimated by other radar signal, was considered into the model. On the one hand, during rainfall events of hot and convective front genesis monitored with on-field pluviometers, the model results generally anticipated the beginning of the rain process; however the model was capable of not only simulating well the behavior but also the time-step when rainfall monitored peak occurred. On the other hand, and for cold-front events, the simulating peaks depicted a time delay. For simulation episodes with VIL greater than 3 Kg/\'M POT.2\', the simulated rainfall accompanied the time behavior of VIL, but with influences from weather variables of pressure, temperature and relative humidity. These rainfall depths became inputs of a simple SCS rainfall-runoff model, partially calibrated with genetic algorithms. At the scale of a small brazilian urban river basin with experimental gauging station, some preliminary results modeled streamflows a bit lower than, and with some delay of maximum flow forecasts, observed discharges. The advanced lad time period used by model was of about 15 min and, besides its simplicity, it was quite able to anticipate the beggining of the rainfall process that generated the flood formation at the urban creek.

No Brasil, o processo de urbanização iniciado na década de 1950 ocorreu sem o planejamento adequado, e resultou em impactos sobre os sistemas de drenagem das bacias hidrográficas. Essas alterações no escoamento, associadas à ocupação humana das áreas de várzea, resultam em inundações com enormes prejuízos materiais e não materiais. Na falta de uma visão mais global dos processos que ocorrem na bacia, muitas vezes os problemas de enchentes urbanas são combatidos com obras que visam expulsar a água o mais rápido possível. Tais soluções acabam por transferir o problema para regiões à jusante da bacia, além de estimular a ampliação da ocupação das planícies de inundação dos cursos de água. Em 1945, em sua tese de doutorado, o pesquisador Gilbert F. White analisou os prejuízos materiais e não materiais causados por inundações nos Estados Unidos e concluiu que, sempre que possível, a ocupação humana deve se adaptar às enchentes. A partir desse princípio, foi criado em 1969 o Urban Drainage and Flood Control District (UDFCD), com o objetivo de ajudar governos locais da região metropolitana de Denver, nos EUA, na redução do risco de inundações. O presente trabalho teve como objetivo principal o estudo das inundações geradas por precipitações de diferentes tempos de retorno em cenários alternativos de ocupação da bacia hidrográfica do Córrego do Mineirinho. Um dos cenários estudados foi desenvolvido à luz dos princípios e diretrizes do UDFCD para o controle de inundações. A modelação hidráulico-hidrológica foi utilizada para construir hidrogramas de cheia e manchas de inundação para a bacia, e assim possibilitar a comparação entre os cenários alternativos. Os resultados demonstraram que o Plano Diretor Municipal de São Carlos não considera o controle de inundações, e caso a região se desenvolva segundo suas diretrizes, ocorrerá ampliação das inundações na bacia e aumento nas vazões descarregadas no exutório, em relação à situação atual. Caso seja construído o reservatório de detenção previsto no Plano Diretor de Drenagem Urbana, as vazões no exutório diminuirão drasticamente, reduzindo o impacto nas bacias à jusante; no entanto, a inundação atingirá áreas residenciais, causando problemas aos habitantes. Caso a região se desenvolva segundo os princípios e diretrizes do UDFCD para o controle de inundações, as vazões no exutório da bacia diminuirão em relação à situação atual, e as áreas inundadas não atingirão a população. / In Brazil, the urbanization process started in the 1950s occurred without proper planning, and resulted in negative impacts on the hydrologic systems, such as increased frequency of flooding and peak flow volumes. The changes in runoff associated with human occupation of floodplains result in floods with huge losses. In the absence of a more global view of the processes occurring in the watersheds, often the problems of urban flooding are countered with works that aim to expel the water as quickly as possible. Such solutions end up transferring the problem to regions downstream of the watershed, and stimulate the occupation of floodplains. In 1945, Gilbert F. White analyzed the material and non-material damage caused by floods in the United States and concluded that whenever possible, human occupation must adapt to floods. From that idea, in 1969 was created the Urban Drainage and Flood Control District (UDFCD), with the goal of helping local governments in Denver metropolitan area, USA, in reducing the risk of flooding. This work aimed to study the floods generated by rainfall of different return periods under alternative scenarios for the land use and occupation of the watershed of stream Mineirinho, in Sao Carlos, SP. A particular scenario of land use and occupation was developed under the principles and guidelines of UDFCD for flood control. Hydraulic-hydrological modeling was performed to construct hydrographs and flood maps for the watershed, enabling a comparison between the alternative scenarios. The results demonstrated that the Master Plan of Sao Carlos does not consider flood control, and if the region is developed according to their guidelines, the flow rate and flood areas will be increase, in comparison to the current situation of land use and occupation. If the detention reservoir provided for Master Plan for Urban Drainage is built, flow rates will decrease drastically, reducing the impact on the watersheds downstream. However, the flood will reach residential areas, causing problems for the population. If the region is developed according to the principles and guidelines of UDFCD for flood control, the outflow will decrease compared to the current situation, and the flooded areas will not reach the population.

Redes Neurais Artificiais (RNA's) vem sendo utilizada em diversas áreas do conhecimento inclusive para a previsão de séries temporais. O objetivo deste trabalho é utilizar uma RNA para o diagnóstico e prognóstico de vazão em bacias urbanas da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) com dados do radar meteorológio de São Paulo e os dados telemétricos da bacia do Alto Tietê. Uma RNA do tipo feedforward multicamadas, com aprendizado supervisionado e com o algoritmo de treinamento Linear Least Square SIMplex (LLSSIM, Hse et al. 1996) foram aplicados à bacia do Rio Tamanduateí. Dividiu-se os eventos disponíveis em três grupos; para o treinamento, verificação e previsão ideal com a RNA. Realizou o treinamento e verificação da rede com dados de vazão estimada e nível medido. Os erros de fase e amplitude foram utilizados para avaliar o desempenho da rede em cada uma das configurações empregadas. Estes indicam a importância da memória da bacia para o bom desempenho da RNA. Verifica-se também que nem sempre o aumento do número de camadas escondidas melhoram os resultados, bem como o aumento da quantidade de dados. Comparou-se ainda a performance da RNA contra um modelo auto regressivo sendo a primeira menos dependente da memória da bacia. Por último, realizou previsões do tipo ideal com resultados satisfatórios até 1 hora e 30 minutos de antecedência. Além deste período os erros crescem exponencialmente. / Artificial Neural Networks (ANN) have been widely used in several areas of science for many purposes, including time series forecasting. The objective of this work is to apply an ANN to simulate and to forecast streamflow at the outlet of the Tamanduateí basin. This urban basin is located within the Metropolitan Area of São Paulo (MASP). Radar and telemetric data are input to a multi-layer feedforward ANN. It is trained with the Linear Least Square SIMplex training algorithm (LLSSIM; Hse et al, 1996). Available flood events were divided up in three independent groups for training, verification and forecasting. The training and the verification of estimated streamflow and measured river stage were carried out. Phase and amplitude errors were used to evaluate the performance of the ANN for each configuration. The results indicate a better performance of the ANN when previous streamflow or river stage are input to the ANN. Furthermore, the increase of hidden layers not necessarily improve the results. The ANN was compared to an auto-regressive model. The former is less dependent on the basin memory. The ANN Forecasts yielded satisfactory results up to one and half-hour in advance. For longer time periods the errors tend to grow exponentially.

Para reduzir as perdas humanas e materiais durante as inundações, é possível realizar estudo conciso da previsão de chuva, etapa principal de um sistema de alerta antecipado de inundação. O uso de informações de radar de tempo, quando acopladas a modelos de previsão de precipitação baseados fisicamente, pode contribuir para o monitoramento e previsão de episódios de chuva intensa. Desta forma, a previsão de chuva, baseada no uso de informações de radar, juntamente com um modelo conceitual de previsão hidrometeorológica, foi descrita neste trabalho. Teve-se por objetivo aperfeiçoar as previsões de chuva de curtíssimo prazo (poucos minutos), que acopladas a um modelo chuva-vazão, podem ser usadas em sistemas de alerta antecipado. O modelo hidrometeorológico adotado, que considera uma nuvem hipotética unidimensional vertical, foi inicialmente desenvolvido por Georgakakos e Bras (1984a) e ampliado, neste trabalho. Para tal, adotou-se o uso das informações de Topo dos Ecos para determinação da altura das nuvens e considerou-se que a componente do modelo relativa à massa de água líquida no interior da nuvem corresponde à estimativa do conteúdo de água líquida integrado verticalmente (VIL) efetuada por radar. Para eventos de natureza frontal quente e convectiva, o modelo geralmente antecipou o início do processo de chuva, embora tenha conseguido simular seu comportamento e o instante em que o pico da precipitação ocorreu. Para os eventos frontais frios, o pico simulado registrou atraso. Para episódios de simulação com VIL maior que 3 Kg/\'M POT.2\', a chuva simulada acompanhou o comportamento temporal do VIL, mas com influências das variáveis meteorológicas pressão, temperatura e umidade relativa. As lâminas simuladas tornaram-se entrada para o modelo chuva-vazão do SCS, parcialmente calibrado com algoritmo genético. Para a escala de uma pequena bacia hidrográfica urbana brasileira, com estação fluviométrica experimental, preliminarmente, alguns resultados indicam vazões um pouco inferiores e com atrasos na previsão da vazão máxima. A antecedência proporcionada pelo modelo é de 15 minutos e, apesar da simplicidade, conseguiu-se prever o início do processo de precipitação que gerou inundação do córrego urbano. / To reduce human and material losses during floods it is feasible to concisely study the rainfall forecast as the main part of an early warning system. The use of weather radar information, when linked to physically-based forecast models, can contribute for monitoring and forecasting of intense rainfall episodes. Thus, the rainfall forecast, based on using of radar information along with a conceptual model of hydrometeorological forecast, was outlined in this dissertation. One goal of the study was to improve very short term rainfall forecasts, named as a \'nowcasting\' process throughout few minutes, coupled with a rainfall-runoff generation model to be used in early warning system. The hydrometeorological model, a hypothetical vertical 1-D cloud, was initially developed by Georgakakos and Bras (1984a) and further developed in this study to profit signals from radar tracking control volumes of moisture storage. Either \'Echo Top\' radar information was addressed to determinate the cloud height, and the vertically-integrated liquid (\'VIL\') water mass content inside the cloud, estimated by other radar signal, was considered into the model. On the one hand, during rainfall events of hot and convective front genesis monitored with on-field pluviometers, the model results generally anticipated the beginning of the rain process; however the model was capable of not only simulating well the behavior but also the time-step when rainfall monitored peak occurred. On the other hand, and for cold-front events, the simulating peaks depicted a time delay. For simulation episodes with VIL greater than 3 Kg/\'M POT.2\', the simulated rainfall accompanied the time behavior of VIL, but with influences from weather variables of pressure, temperature and relative humidity. These rainfall depths became inputs of a simple SCS rainfall-runoff model, partially calibrated with genetic algorithms. At the scale of a small brazilian urban river basin with experimental gauging station, some preliminary results modeled streamflows a bit lower than, and with some delay of maximum flow forecasts, observed discharges. The advanced lad time period used by model was of about 15 min and, besides its simplicity, it was quite able to anticipate the beggining of the rainfall process that generated the flood formation at the urban creek.

No Brasil, o processo de urbanização iniciado na década de 1950 ocorreu sem o planejamento adequado, e resultou em impactos sobre os sistemas de drenagem das bacias hidrográficas. Essas alterações no escoamento, associadas à ocupação humana das áreas de várzea, resultam em inundações com enormes prejuízos materiais e não materiais. Na falta de uma visão mais global dos processos que ocorrem na bacia, muitas vezes os problemas de enchentes urbanas são combatidos com obras que visam expulsar a água o mais rápido possível. Tais soluções acabam por transferir o problema para regiões à jusante da bacia, além de estimular a ampliação da ocupação das planícies de inundação dos cursos de água. Em 1945, em sua tese de doutorado, o pesquisador Gilbert F. White analisou os prejuízos materiais e não materiais causados por inundações nos Estados Unidos e concluiu que, sempre que possível, a ocupação humana deve se adaptar às enchentes. A partir desse princípio, foi criado em 1969 o Urban Drainage and Flood Control District (UDFCD), com o objetivo de ajudar governos locais da região metropolitana de Denver, nos EUA, na redução do risco de inundações. O presente trabalho teve como objetivo principal o estudo das inundações geradas por precipitações de diferentes tempos de retorno em cenários alternativos de ocupação da bacia hidrográfica do Córrego do Mineirinho. Um dos cenários estudados foi desenvolvido à luz dos princípios e diretrizes do UDFCD para o controle de inundações. A modelação hidráulico-hidrológica foi utilizada para construir hidrogramas de cheia e manchas de inundação para a bacia, e assim possibilitar a comparação entre os cenários alternativos. Os resultados demonstraram que o Plano Diretor Municipal de São Carlos não considera o controle de inundações, e caso a região se desenvolva segundo suas diretrizes, ocorrerá ampliação das inundações na bacia e aumento nas vazões descarregadas no exutório, em relação à situação atual. Caso seja construído o reservatório de detenção previsto no Plano Diretor de Drenagem Urbana, as vazões no exutório diminuirão drasticamente, reduzindo o impacto nas bacias à jusante; no entanto, a inundação atingirá áreas residenciais, causando problemas aos habitantes. Caso a região se desenvolva segundo os princípios e diretrizes do UDFCD para o controle de inundações, as vazões no exutório da bacia diminuirão em relação à situação atual, e as áreas inundadas não atingirão a população. / In Brazil, the urbanization process started in the 1950s occurred without proper planning, and resulted in negative impacts on the hydrologic systems, such as increased frequency of flooding and peak flow volumes. The changes in runoff associated with human occupation of floodplains result in floods with huge losses. In the absence of a more global view of the processes occurring in the watersheds, often the problems of urban flooding are countered with works that aim to expel the water as quickly as possible. Such solutions end up transferring the problem to regions downstream of the watershed, and stimulate the occupation of floodplains. In 1945, Gilbert F. White analyzed the material and non-material damage caused by floods in the United States and concluded that whenever possible, human occupation must adapt to floods. From that idea, in 1969 was created the Urban Drainage and Flood Control District (UDFCD), with the goal of helping local governments in Denver metropolitan area, USA, in reducing the risk of flooding. This work aimed to study the floods generated by rainfall of different return periods under alternative scenarios for the land use and occupation of the watershed of stream Mineirinho, in Sao Carlos, SP. A particular scenario of land use and occupation was developed under the principles and guidelines of UDFCD for flood control. Hydraulic-hydrological modeling was performed to construct hydrographs and flood maps for the watershed, enabling a comparison between the alternative scenarios. The results demonstrated that the Master Plan of Sao Carlos does not consider flood control, and if the region is developed according to their guidelines, the flow rate and flood areas will be increase, in comparison to the current situation of land use and occupation. If the detention reservoir provided for Master Plan for Urban Drainage is built, flow rates will decrease drastically, reducing the impact on the watersheds downstream. However, the flood will reach residential areas, causing problems for the population. If the region is developed according to the principles and guidelines of UDFCD for flood control, the outflow will decrease compared to the current situation, and the flooded areas will not reach the population.

Ce travail de recherche étudie l’histoire des impacts environnementaux de l’extraction du charbon dans les bassins miniers du Couchant de Mons et du Valenciennois du 18e siècle jusqu’à l’Entre-deux-guerres ainsi que l’émergence de la logique extractiviste en Belgique et en France. Il met en lumière les fondements culturels et les bases scientifiques et législatives qui ont permis l’expansion de l’extraction du charbon dans ces deux pays, notamment au point de vue de la régulation des dégâts miniers. Ensuite les réactions des États, des entreprises minières et des habitants des bassins aux dégradations environnementales causées par l’extraction du charbon sont abordées. Les processus de négociation, les jeux de pouvoir et les mouvements d’opposition au charbon sont au cœur de cette interrogation. Le poids important des charbonnages dans la régulation des dégâts miniers, la volonté des gouvernements à permettre l’extraction du charbon et le développement d’une « guerre contre le charbon » par les habitants des bassins houillers sont analysés à partir de plusieurs situations exemplatives. Enfin, la thèse envisage l’influence des géologues et des ingénieurs des mines dans la création d’une « science des dégâts miniers » à travers trois controverses scientifiques : la séismicité induite, les théories des affaissements miniers et les inondations engendrées par l’extraction de la houille. / This is a study on the history of the environmental impacts of coal mining in the « Couchant de Mons » and the « Valenciennois » basins and the development of extractivism in Belgium and France from the 18th century to the Inter-war Period. It highlights the cultural foundations and the scientific and legal basis explaining the expansion of coal mining in these two countries, especially regarding the regulation of mining damages. Reactions of the States, mining companies and the inhabitants of the basins to the environmental damages caused by coal extraction are also analyzed. Processes of negotiation, power strategies and movements against coal mining are at the heart of this thesis. The heavy weight of collieries in the regulation system of mining damages, the willingness of governments to allow the extraction of coal and the development of a « War against coal » by the inhabitants are analyzed from several exemplary situations. Finally, this work considers the influence of geologists and mining engineers in the creation of a « science of mining damages » through three scientific controversies : induced seismicity, theories on mining subsidence and flooding engendered by coal mining.