Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-16T21:10:17Z No. of bitstreams: 1 DÁTIA PAULA MARQUES MAIA LUCENA – DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2018.pdf: 1669662 bytes, checksum: e6aeed62df7d854d9943d6f2cf6efe3e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-16T21:10:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DÁTIA PAULA MARQUES MAIA LUCENA – DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2018.pdf: 1669662 bytes, checksum: e6aeed62df7d854d9943d6f2cf6efe3e (MD5) Previous issue date: 2018-02-28 / CNPq / Reservatórios localizados em regiões semiáridas apresentam alta variabilidade nas afluências hídricas, baixas vazões de regularização, comparadas a outros em climas mais úmidos, e são sujeitos a grandes perdas por evaporação, principalmente quando cheios, fazendo com que a gestão efetiva dos mesmos seja de extrema importância. Este trabalho mostra como modelos matemáticos podem ser utilizados como ferramenta de apoio a tomada de decisão na operação de reservatórios e como medidas de gestão podem afetar situações de racionamento e crise hídrica. O caso de estudo dessa pesquisa é o reservatório Epitácio Pessoa (Boqueirão), localizado em Campina Grande-PB, semiárido brasileiro. O açude Boqueirão recentemente enfrentou a maior crise hídrica desde sua construção, uma gestão não otimizada pode ser apontada como uma das causas do agravamento dessa crise hídrica. É proposta uma metodologia que consiste na definição de oito cenários, compostos por ações ou conjunto de ações que poderiam ter sido tomadas em relação à gestão hídrica do manancial. Dentre o conjunto de ações propostas, tem-se ações meramente gerenciais e outras que envolvem a utilização de técnicas de redução de perdas por evaporação. Tais cenários foram simulados no modelo matemático AcquaNet, para um período de 63 meses, para analisar qual ação teria sido a mais benéfica para a população, e como cada conjunto de ações poderiam ter impactado, quantitativamente, a questão do racionamento em Campina Grande e região. Para fazer a análise e comparação desses cenários, foram utilizados índices de sustentabilidade (confiabilidade, resiliência e vulnerabilidade), bem como os valores dos volumes finais do reservatório e atendimento médio à demanda em cada cenário. A partir destes, foram feitas as comparações entre os cenários para identificação das medidas que causaram maior impacto no sistema. Os resultados encontrados demonstraram que as medidas que incluíram a adoção de técnicas de redução de evaporação na bacia hidráulica do reservatório poderiam ter evitado completamente a adoção do severo racionamento a que a população foi submetida por um longo período de tempo. Adicionalmente, fica demonstrado que modelos matemáticos de simulação podem ser muito úteis na tomada decisão quanto a gestão de reservatórios em épocas de escassez hídrica, principalmente em regiões de clima árido ou semiárido. / Reservoirs located in semi-arid regions present high hydrological variability, low regularization flows, compared to others in more humid climates, and are subject to large evaporation losses, mainly in their periods of high water levels, making their effective management extremely important. This article aims to show how mathematical models can be used as a tool to support decision-making process in the operation of reservoirs and how management measures can affect rationing and water crises. The case study of this research is the Epitacio Pessoa Reservoir (also called Boqueirão), located in the city of Campina Grande-PB, Brazilian semiarid region. The Boqueirão went through the biggest water crisis since its construction, a non-optimized management of these resources can be pointed as one of the causes of these water crisis aggravation. It is proposed a methodology that consists in the definition of eight scenarios, composed by actions or set of actions that could have been taken regarding to the water management of this reservoir during that period. Among the set of actions proposed, there are managing actions and others involving the use of techniques to reduce evaporation losses. The scenarios were simulated with the mathematical model AcquaNet, for a period of 63 months, in order to analyze which action would have been the most beneficial for the population, and how each set of actions could have, quantitatively, affected the water shortage issue in Campina Grande and region. Sustainability indexes (reliability, resilience and vulnerability), reservoir final volumes and average meeting of the water demand requirements, were used to analyze and compare the scenarios. From these results, comparisons were made among the scenarios to identify the measures that would have caused the greatest impact on the system. The results pointed out that measures which included the use of evaporation rates reduction techniques in the reservoir’s hydraulic basin could have completely avoided the adoption of severe rationing to which the population was submitted for a long time. In addition, it is demonstrated that mathematical simulation models can be useful in decision-making processes regarding the management of reservoirs in a water scarcity situation, especially in arid or semi-arid climate regions.

Na gestão da água, o planejamento é o processo que busca definir as melhores alternativas de utilização dos recursos, orientando a tomada de decisão no alcance dos melhores resultados ambientais, sociais e econômicos Assim, o Plano de Bacia Hidrográfica (PBH), que desempenha o papel de planejamento, adquire relevância crescente em função da escassez dos recursos hídricos. Entretanto, no contexto brasileiro, uma série de condições têm limitado a efetiva implementação e adoção desses planos por parte dos diversos atores e setores usuários. Por outro lado, é cada vez mais frequente em âmbito internacional a utilização da Avaliação Ambiental Estratégica (AAE) no processo de formulação de PBHs, com ênfase no papel que a AAE pode desempenhar na coordenação e integração entre os diferentes níveis de planejamento. Assim, por meio de revisão em literatura específica e análise documental de relatórios de AAEs desenvolvidas no contexto francês de planejamento e gestão de recursos hídricos, foram avaliadas as potenciais contribuições da AAE para os PBHs do Brasil. Os resultados obtidos indicam que, se utilizadas abordagens participativas, ajustadas à estrutura político-institucional existente, sem, contudo, negligenciar os procedimentos básicos que fundamentam esse instrumento de Avaliação Ambiental, a AAE pode agregar valor a todas as etapas do processo de elaboração de PBHs que, desta forma, terão seus resultados ampliados no sentido da efetiva Gestão Integrada dos Recursos Hídricos. / In water management, planning is the process that seeks to define the best alternatives use resources, guide decision-making in order to produce the best economic, social and environmental results. Therefore becomes relevant the role to be played by River Basin Management Plans (RBMPs), one of the instruments of the National Water Resources Policy (Law 9.433/1997). However, in the current context of water management of Brazil, these plans have run into a number of conditions that limit the results, imposing difficulties to the effective implementation and adoption of these plans by the various actors and user sectors. On the other hand, it is increasingly common internationally the use of Strategic Environmental Assessment (SEA) in RBMPs formulation, with emphasis on the role that SEA can play in the process of coordination and integration between the different levels of planning. Thus, through a review of the literature and document analysis of SEA reports, developed in the French context of planning and management of water resources, were evaluated the potentials SEA\'s contributions for RBMPs in Brazil. The results indicated that if used participatory approaches, adjusted to the existing political and institutional framework, without, however, neglecting the basic procedures underlying the instrument, SEA has potential contributions verified in all stages of the RBMPs formulation process that in this way, have expanded their results towards the effective Integrated Water Resources Management in the country.

A regionalização hidrológica é uma técnica que permite transferir informação de regiões hidrologicamente monitoradas, para regiões com pouco ou sem monitoramento. Sendo assim, é uma ferramenta útil, a qual permite uma avaliação dinâmica dos recursos hídricos. No Brasil e no Estado de Santa Catarina as leis que são as principais referências para a gestão de recursos hídricos utilizam critérios anuais de disponibilidade hídrica, impossibilitando um maior uso em épocas onde a disponibilidade é maior e, assim, afetando o desenvolvimento econômico. As previsões sazonais servem de base para uma gestão e utilização sustentável dos recursos hídricos. A justificativa de não se usar critérios sazonais, talvez seja pelo fato de não existir trabalhos ou ferramentas que contemplam o estado da arte da regionalização hidrológica. O objetivo deste trabalho é fazer a regionalização hidrológica do Estado de Santa Catarina, mediante uma abordagem geoestatística baseada em modelos e na sazonalidade. Foram utilizados estações pluviométricas e fluviométricas disponibilizadas, respectivamente, pela Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM) e Agência Nacional das Águas (ANA). As estações são distribuídas regularmente e em alta densidade sobre o Estado. Para a modelagem geoestatística, inicialmente foi verificada algumas suposições a serem consideradas, entre elas, a normalidade e a estacionaridade espacial dos dados. Após as suposições terem sido aceitas foi verificado, por meio de testes estatísticos em função da verossimilhança, se a estrutura de dependência espacial do modelo geoestatístico aumentava o desempenho do mesmo, justificando o uso dessa estrutura para a espacialização das variáveis pluviométricas e fluviométricas. Para verificar os pressupostos de uma boa predição, foi avaliada a dispersão dos resíduos das interpolações espaciais, mediante uma validação cruzada. Os resultados mostraram um melhor desempenho para os modelos geoestatísticos com a estrutura de dependência espacial, para todas as variáveis; assim, esses modelos foram utilizados para a interpolação espacial, no qual foi observado pela dispersão dos resíduos uma boa predição. Este trabalho contribui para uma melhor representação espacial de variáveis sazonais no Estado de Santa Catarina e permite um avanço no estado da arte, uma vez que está embasado em critérios de verossimilhança para escolha de modelos que representam melhor o fenômeno estudado no espaço. / Hydrologic regionalization is a technique that allows the transfer of information from regions hydrologically monitored, for regions with little or no monitoring. Therefore, this technique allows a dynamic evaluation of water resources being a useful tool. In Brazil and in Santa Catarina state, the laws that are the main references for the management of water resources use annual criteria of water availability. Thus, using a greater amount of resources when availability is greater is infeasible and affects economic development. Seasonal forecasts provide the basis for sustainable management and use of water resources. The justification for not using seasonal criteria may be because there are no works or tools that contemplate the state of the art of hydrologic regionalization. The aim of this work is to make the hydrologic regionalization of Santa Catarina state, using a geostatistical approach based on models and in seasonality. Data from rain gauge and streamflow stations made available by the Mineral Resources Research Company (CPRM) and National Water Agency (ANA), respectively, were used. These stations have regular distribution and high density within the state. For the geostatistical modeling, some basic assumptions such as data normality and spatial stationarity were verified. After accepting the assumptions it was verified through statistical tests regarding its likelihood, if the structure of spatial dependence of the geostatistical model increase its performance, justifying the use of this structure for the precipitation and streamflow spatialization. To check the assumptions of good prediction, the residue dispersion of the spatial interpolations was evaluated through cross-validation. The results showed a better performance for the geostatiscal models with the spatial dependence structure, both for precipitation and streamflow. Thus, these models were used to the spatial interpolation, observing a good prediction through the residue dispersion. This work contributes to a better spatial representation of seasonal variables in Santa Catarina state and allows an advance in the state of the art, since it is based on likelihood criteria to choose models that better represent the phenomenon studied in space.

Como um ambiente de transição e de grande concentração de atividades humanas, a zona costeira é uma das áreas de maior estresse ambiental do mundo. Esta concentração gera demanda por água para os mais diversos usos. A principal fonte de água na zona costeira é a bacia hidrográfica. O oceano, o estuário e as bacias hidrográficas interagem, formando um contínuo fluvial-marinho costeiro. Quando as atividades antrópicas retiram água doce da bacia, podem estar limitando a disponibilidade hídrica numa região costeira, pois a diminuição da afluência de água doce aos estuários aumenta a área de influência da salinidade. Esta dinâmica da salinidade em função da afluência de água doce pode ser compreendida através de um modelo de balanço de massa. Após compreender esta dinâmica, subsídios podem ser propostos para a gestão de um ambiente costeiro, visando prevenir possíveis limitações da disponibilidade de água doce devido à salinização das águas. Com base no artigo 3º da Política Nacional de Recursos Hídricos (PNRH), que prevê que a gestão dos recursos hídricos deve ser integrada com a das zonas costeiras e dos sistemas estuarinos, propõem-se a compreensão do balanço de salinidade como uma ferramenta para a gestão de recursos hídricos na zona costeira. Utilizando um modelo matemático integrado com geoprocessamento, como método de compreensão da dinâmica da salinidade, realiza-se um estudo de caso na bacia do Rio Tramandaí. Assim, subsídios para a gestão são discutidos, utilizando os instrumentos da PNRH e do Plano Nacional de Gerenciamento Costeiro (PNGC), para a bacia em questão. Com o modelo foram testados três cenários: dois de mudanças climáticas, seca e cheia, e um de aumento da área irrigada de arroz, visto que é a principal atividade econômica da bacia, juntamente com o abastecimento público. O resultado dos cenários atesta que a influência da salinidade é sentida até a Lagoa do Passo, limite interior do estuário. Observa-se que para os cenários de escassez hídrica, de seca e aumento na demanda de água, a salinidade do estuário aumenta, principalmente na Lagoa do Passo. No cenário de cheia, a salinidade diminuiu. Com o modelo de balanço de salinidade, observou-se a aplicabilidade dos instrumentos da PNRH e do zoneamento ecológico-econômico costeiro (ZEEC) do PNGC. O enquadramento, a salinidade pode ser introduzida como parâmetro a ser monitorado, pois compromete o uso dos recursos hídricos, além de ser integrada com o ZEEC que já existe na bacia. A outorga pode ser estabelecida, para manter uma vazão mínima que impeça a intrusão salina indesejada. A cobrança pode ser usada como meio de induzir os orizicutores a utilizar métodos de irrigação mais eficientes. A dinâmica da salinidade se mostrou uma ferramenta eficaz para gestão de recursos hídricos na zona costeira, por funcionar como um indicador da disponibilidade hídrica. No caso específico da bacia do Rio Tramandaí, esta ferramenta deve ser utilizada no nível do comitê de bacia (já existente), para resolver questões ligadas com a intrusão salina e a interação bacia – oceano. / As a transition environment of great human activities concentration, the coastal zone is an area of major environmental stress in the world. This merger creates a demand of water for different uses. The main source of water in this area is the river basin. The ocean, the estuary and the watersheds interact forming a continuous freshwater – coastal environment. When human activities remove freshwater from the basin they may be limiting the availability of water in a coastal region, since reduced freshwater inflow to estuaries increases the area of influence of the salinity. This dynamic function of salinity and fresh water inflow can be understood through a mass balance. Technical inputs can be proposed to manage a coastal environment, preventing possible limitations on the availability of fresh water due to the salinity. The article 3 of the National Water Resources Policy (PNRH) said that the management of water resources must be integrated with the coastal and estuarine systems. Based on this assumption a methodology is proposed: the understanding of salinity balance as a tool for management of water resources in the coastal zone. Using a mathematical model integrated with GIS for understanding the salinity dynamics a case study is done on the Tramandaí river basin. For this basin, management practices and technical inputs are discussed using the tools of PNRH and the National Coastal Management Plan (PNGC). With the model we tested three scenarios: two climate change, drought and flood, and an increased area of irrigated rice, as it is the main economic activity of the basin along with public provision. The result of the scenarios shows that the influence of salinity is felt unto the Passo Lagoon, the inner edge of the estuary. It is observed that in the water scarcity scenarios, drought and increased demand for water, the salinity of the estuary rises, especially in the Passo Lagoon. In the scenario of flood the salinity decreased. Using the salinity balance model, it was observed the applicability of the tools of PNRH and the coastal ecological-economic zoning (ZEEC) of the PNGC. In the classification of water bodies the salinity may be introduced as a parameter to be monitored, because it jeopardizes the use of water resource. Also it can be integrated with the ZEEC that already exists in the basin. The grant of water resources use can be established to maintain a minimum flow to prevent the unwanted salt intrusion. The water use charges can be used as a mean of inducing rice farmers to use more efficient methods of irrigation. The dynamics of salinity proved to be an effective tool for managing water resources in the coastal zone, acting as an indicator of water availability. In the specific case of Tramandaí river basin, this tool should be used in the basin committee level to solve issues related to salt intrusion and basin - ocean interaction.

A gestão integrada dos recursos hídricos constitui um dos fundamentos da lei 9.433/97, que considera a unidade do ciclo hidrológico como requisito necessário ao estabelecimento de critérios de outorga de direito de uso dos recursos hídricos. No entanto, na prática do gerenciamento das alocações de água no Brasil, a interdependência entre os recursos hídricos superficiais e subterrâneos não é considerada, devido, principalmente, à falta de informações hidrogeológicas nas bacias e aos aparatos institucionais das autoridades outorgantes terem sempre sido mais voltados à gestão das águas superficiais. Além disso, o conhecimento científico nessa área ainda é escasso, especialmente quanto a estudos que abordem o uso integrado das águas na escala da bacia hidrográfica. Neste trabalho foi realizada uma análise integrada de retiradas de água superficial e subterrânea em uma bacia hidrográfica, utilizando um modelo hidrológico distribuído de simulação de processos de transformação chuva-vazão em grande escala. Diferentes cenários de usos foram simulados e, por meio deles, foram geradas curvas relacionando máximos percentuais de uso de água superficial e subterrânea com seus impactos sobre as vazões mínimas no rio, a partir das quais, se podem definir possíveis limites para outorga integrada de recursos hídricos na escala das bacias hidrográficas. O estudo de caso foi aplicado na bacia do Alto Rio Paranaíba, afluente do Rio Paraná, em Minas Gerais, e os resultados mostraram que a máxima quantidade de água subterrânea que poderia ser retirada na bacia é inferior à recarga estimada do aqüífero, para um nível de impacto sobre a vazão no rio atualmente considerado aceitável de acordo com a legislação. / Integrated water resources management is the basis for law no. 9433/97, which is known as the National Water Policy. According to that law, the whole hydrologic cycle should be taken in consideration when defining water rights. However, in Brazilian water use allocation practice, surface water and groundwater interaction is not considered due to the lack of hydrogeological information on watersheds and to the water agencies focus on surface water management. Furthermore, scientific knowledge on this subject is still scarce especially on water integrated use in the large-scale. This study aims to analyze surface water and groundwater integrated use in a basin through a rainfall-runoff distributed hydrological model. Different withdrawal scenarios were simulated and curves relating surface water and groundwater use and its impacts on river minimum flows were obtained. These curves may support withdrawal threshold definition in the macro-scale. A case study was applied in the Upper Paranaíba river basin, a tributary of Paraná river in the State of Minas Gerais. Results showed that maximum groundwater withdrawal in the basin should be less than estimated aquifer recharge.

Terras úmidas são ecossistemas complexos, responsáveis pela conservação da vida de um grande número de seres vivos. Além do valor ecológico, as terras úmidas desempenham importantes funções como o fornecimento de água para abastecimento, manutenção das condições climáticas locais, melhoria da qualidade da água, redução de cheias, recarga de aqüíferos, entre outros. As flutuações da água e sua circulação são responsáveis pelas características de uma terra úmida, determinando o tipo e cobertura de vegetação que se desenvolve no local, além das espécies animais que estão ligadas diretamente à água ou à vegetação. Qualquer alteração no regime hidrológico, portanto, pode quebrar o equilíbrio existente nestes ecossistemas, trazendo profundas alterações aos mesmos. Particularmente em locais onde a agricultura irrigada é desenvolvida, essa ameaça é acentuada pelo uso da água para a irrigação. Nesse contexto, esta Tese apresenta uma metodologia para a determinação dos limites das flutuações aceitáveis do hidroperíodo de terras úmidas, de forma a permitir que usos compartilhados (ex. irrigação e conservação) sejam desenvolvidos sem que haja descaracterização do ecossistema. A conservação da biodiversidade foi avaliada por meio de índices de adequabilidade, desenvolvidos para indicadores biológicos específicos. Esses índices relacionam a qualidade ambiental e a condição hidrológica específica. Utilizando modelos desenvolvidos especialmente para este trabalho, esses índices foram combinados com diferentes cenários hidrológicos. Esse procedimento permitiu que, dentro de distintas áreas da terra úmida, fosse feita uma avaliação temporal e espacial da condição ambiental para os indicadores selecionados. Diferentes cenários de qualidade ambiental foram selecionados, permitindo a determinação de “curvas-guia”, que traduzem as necessidades hidrológicas de diferentes espécies. A metodologia desenvolvida foi aplicada ao Banhado do Taim/RS, que é um exemplo de terra úmida impactada há anos pelas atividades de irrigação desenvolvidas no seu entorno. Após a determinação das curvas-guia para esse local, foi utilizado um modelo de previsão hidrológica permitindo que, a priori, fossem definidas regras para a conservação da terra úmida (ex. máxima área que poderá ser irrigada em um ano específico). A metodologia apresentada permitiu definir critérios para o gerenciamento dos recursos hídricos, alocando água para a irrigação e conservação do ecossitema de terra úmida proporcionando benefícios mútuos. / Wetlands are complex ecosystems, responsibles for the preservation of a great number of living creatures. Besides their ecological value, wetlands play important roles like supplying water, maintenance of local climatic conditions, improving water quality, reducing floods and aquifers recharge. Water level fluctuation and its movement are responsible for the wetland characteristics, determining type and vegetation coverage developed in the place, and the animal species directly connected to water or vegetation. Therefore, any change in the hydrological regime can break the equilibrium existing in these ecosystems, bringing deep changes to it. In places where irrigated agriculture is developed this threat is especially accentuated by water abstraction. Within this context, this Thesis presents a methodology for determining the limits of acceptable wetland’s hydroperiod fluctuations, in order to allow that shared uses (ex. irrigation and conservation) could get along in the ecosystem. Biodiversity conservation was measured through the developed “suitability indexes” for specific biological indicators. These indexes relate environmental quality with hydrological specific conditions. The indexes were combined with hidrological trhough modeling specifically developed. This proceeding allows a temporal and spatial evaluation of environmental condition for selected indicators. Were obtained a set of "guide-curves" relating environmental quality for different water level scenarios, allowing ecosystem sustentability to be introduced in defining the acceptable water level fluctuation. The proposed methodology was applied to Banhado do Taim/RS, an example of freshwater wetland which has been impacted by the irrigation activities practiced in its watershed. After “guide-curves” were defined, a hydrological forecast model was used, enabling to define a priori rules to preserve the wetland (ex. maximum allowed farming area for a specific year). Presented methodology allows defining criteria for water management allocating water for irrigation and wetland’s ecosystem conservation, with mutual benefits.

Um dos instrumentos de gestão que podem elevar a eficiência do uso de recursos hídricos é a cobrança a partir da aplicação do princípio usuário-pagador. Esta definição aparece nas propostas dos planos de bacia com diferentes critérios de cobrança, tanto em termos de valores como de unidade de cobrança. A irrigação é o uso mais importante de água no mundo, sendo que o atendimento a esta demanda pode ser realizado por um ordenamento do uso ou da oferta. No Rio Grande do Sul, a irrigação do arroz atinge uma superfície de cerca de um milhão de hectares e representa praticamente a totalidade do uso da água anual de algumas bacias, concentrada em poucos meses. Sendo a distribuição da água para irrigação realizada principalmente por canais em terra não revestidos e de pequena declividade, a determinação da quantidade de água derivada apresenta limitantes ao uso de algumas opções correntes, sendo usual a substituição da vazão pela área irrigada como medida proposta para a cobrança pela água. O estudo analisa o comportamento de irrigantes frente à implantação da cobrança pelo uso da água, determinando o valor referencial para a irrigação do arroz em duas bacias hidrográficas do Rio Grande do Sul e avaliando a aceitação do valor proposto pelo Instituto Nacional da Água em Portugal. Avalia, também, o efeito da cobrança com a aplicação de valores superiores aos aceitáveis por parte dos irrigantes. A partir da experiência portuguesa e de casos citados na bibliografia, verifica-se o comportamento do irrigante frente à cobrança por área ou por volume, apontando para a inadequação do parâmetro de superfície irrigada como base da cobrança em termos de eficiência do uso da água no arroz irrigado. Sobre sistemas coletivos de irrigação, adotados como campo de pesquisa, testa a viabilidade de determinação da vazão a partir de estruturas existentes, definindo-se o comportamento do sistema de distribuição ao longo da safra, a eficiência do operador, a lógica de controle adotada e a vazão específica em diferentes trechos de um sistema público de irrigação no Rio Grande do Sul. Confrontando os resultados obtidos, conclui-se que a estrutura implantada não permite uma gestão eficiente da água. Como alternativa de determinação de vazão, o estudo apresenta solução simples e acessível para canais não revestidos, de baixo custo, fácil construção, pequena perda de carga e nenhuma interferência no transporte de material sólido pela água de irrigação, cuja precisão é equivalente a obtida com outras estruturas. / One of the management tools that helps to increase the efficiency in the use of hydrological resources is the charge based in the user/payer principle. This definition can be found in proposals of basin plans with different charge criteria, both in terms of amount and charge units. Irrigation is the most important of all water uses in the world, and the satisfaction of this demand can be obtained through the planning of use or supply. In Rio Grande do Sul, rice irrigation covers about one million hectares and represents practically the whole water use of certain basins, concentrated over a few months. With the distribution of water for irrigation done mainly through underground uncovered channels with low declivity, the options for determining the amount of derived water are limited, being common the substitution of water flow for irrigated area as a proposed measure for the water charge. This study analyses the irrigant’s behavior face to the implementation of the water charge, determining the referential value for rice irrigation in two hydrographical basins of Rio Grande do Sul and evaluating the acceptance of the value proposed by the National Water Institute of Portugal. Moreover, this study evaluates the effect of the charge with superior values as the ones accepted by the irrigants. From the Portuguese experience and the cases referred to in the bibliography, the behavior of the irrigant face to the charge per area or volume act can be verified, which points out that the parameters of irrigated surfaces are inadequate in terms of efficiency of water used for the irrigated rice. As for the collective irrigation systems adopted as a research field, it examines the viability the determination of flow from the existing structures, defining the performance of the distribution system throughout the crop, the efficiency of the operator, the logic of control adopted and the specific flows in different passages of a public irrigation system in Rio Grande do Sul. By confronting the obtained results, it is possible to conclude that the applied structure does not allow an efficient management of water. As an alternative for the calculation of the flow, the study presents a simple and accessible solution for uncovered channels, with low-cost, easy building, little charge loss and which would not interfere in the transportation of solid material through the irrigation water, whose precision is equivalent to the one obtained with other structures.

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A análise estatística multivariada de agrupamento consiste numa ferramenta exploratória dos dados com intuito de classificar grupos homogêneos. Desta forma, utilizou-se o método hierárquico por meio das distâncias de dissimilaridade Euclidiana, Manhattan e Mahalanobis combinadas com os algoritmos de agrupamento de ligação simples, completa e de Ward, e o método não hierárquico k-means para obter relações entre as características pré-estabelecidas das bacias que contemplam a região em análise. O presente estudo teve como objetivo regionalizar as vazões mínimas Q90 e a Q95 no estado do Rio Grande do Sul utilizando a análise de agrupamento para a demarcação das regiões homogêneas, além de avaliar quais parâmetros influenciam em maior magnitude na determinação das vazões regionalizadas. Os resultados apontam que no geral as distâncias Euclidiana e Manhattam concordam mais do que a distância de Mahalanobis, entre os algoritmos de agrupamento destaca-se o algoritmo de Ward com o maior número de possibilidades para o corte no dendrograma. O método não hierárquico k-means também se mostrou favorável para determinação das regiões. Depois de testadas e analisadas todas as alternativas de cortes dos dendrogramas, juntamente com os grupos pelo método k-means, observou-se que a divisão de cinco regiões para o estado é a que proporciona os melhores resultados e ajustes para as equações de regionalização das vazões Q90 e Q95. A medida de heterogeneidade também mostrou-se importante para avaliar as regiões delimitadas, havendo a necessidade de exclusão de cinco estações de uma região para que fosse considerada homogênea. Entre as variáveis que melhor explicam as vazões encontra-se a área ou o perímetro nas quatro primeiras regiões, sendo que apenas na região V as variáveis foram o perímetro e a precipitação total anual média. Desta forma, a demarcação das regiões homogêneas, juntamente com as equações encontradas podem ser utilizadas para um melhor planejamento dos recursos hídricos pelos órgãos gestores no estado do Rio Grande do Sul. / Conflicts over water use arise from the lack of planning and management of water resources, which are linked to the inexistence of information that associates flows already granted with current water availability. The determination of the minimum flows Q90 and Q95, used as reference for the granting processes in the state of Rio Grande do Sul, is performed from the data collection of fluviometric stations. However, these do not contemplate all the hydrography, being necessary the use of the regionalization technique of flow, with the purpose of supplying the lack of data in places with little or no information. The multivariate cluster analysis consists of an exploratory data tool to classify homogeneous groups. In this way, the use of the hierarchical method for the Euclidian, Manhattan and Mahalanobis dissimilarity grouping combined with the simple link clustering algorithms, complete and Ward, and the non-hierarchical method k-means for the relations between the banks of the basins that contemplate the region under analysis. The present study aimed at regionalizing the Q90 and Q95 minimum flows in the state of Rio Grande do Sul using cluster analysis for the homogeneous regions demarcation, as well as evaluating which parameters have a greater influence on the determination of regionalized flows. The results show that, in general, the Euclidean and Manhattam distances agree more than the distance of Mahalanobis, among the grouping algorithms, the Ward algorithm is the most likely to cut the dendrogram. The non-hierarchical k-means method was also favorable in determining the regions. After testing and analyzing all dendrogram cutting alternatives, together with the groups by the k-means method, it was observed that the division of five regions into the state is the one that provides the best results and adjustments for the regionalization equations of the dendrograms flow rates Q90 and Q95. The measure of heterogeneity was also important to evaluate the delimited regions, and it was necessary to exclude five stations from one region to be considered homogeneous. Among the variables that best explain the flows are the area or the perimeter in the first four regions, and only in the V region were the perimeter and mean annual total precipitation. In this way, the demarcation of the homogeneous regions together with the equations can be used for a better planning of the water resources by the management organs in the state of Rio Grande do Sul.

Construído nos primeiros anos do século XX, o Reservatório do Guarapiranga, apesar de ter sido pensado e concebido com vistas a produção energética, devido a uma conjunção de fatores, logo teve o uso de suas águas destinado ao abastecimento da população paulistana. Apesar disso, praticamente desde sua construção, a bacia do Guarapiranga sofre pressão pela ocupação de suas margens. Tal ocupação, especialmente a ocorrida a partir da década de 1960 com a extrema expansão da mancha urbana da metrópole, impactou negativamente a qualidade das águas, tanto dos rios e córregos, quanto do próprio reservatório. Para o combate desses impactos, foi instituída a Lei de Proteção aos Mananciais da década de 1970, que criou severas restrições à ocupação da bacia na tentativa de se equilibrar o uso do solo à função de produção hídrica a que a bacia estava sujeita. A legislação, entretanto, não conseguiu atingir seus objetivos sendo a área da bacia cada vez mais ocupada. No início da década de 1990, ocorreu uma revisão do instrumento legal (Lei nº 9866/97), assumindo a irreversibilidade da ocupação da bacia e prevendo não apenas a proteção da área, mas também sua recuperação, utilizando, para tanto, mecanismos adequados à nova situação político-administrativa a que o país estava inserido. Nesse contexto nasceu a Lei Específica da Bacia Hidrográfica do Guarapiranga (Lei nº 12233/06), instrumento legal vinculado à legislação de proteção dos mananciais da década de 1990. Esta Lei é relativamente recente e trata especificamente da bacia hidrográfica em questão, trazendo em seu texto alguns instrumentos inovadores para a gestão compartilhada e participativa do seu território. Este trabalho faz uma avaliação desta Lei sob o aspecto das dificuldades de sua efetiva implementação, principalmente no que se refere à aplicação dos instrumentos previstos em seu texto pelo poder público, em suas diferentes esferas. Verificou-se que, apesar dos sensíveis avanços quanto às premissas e o conteúdo da Lei, a maturidade de sua aplicação ainda é relativamente baixa, isso devido a dificuldades tanto nas áreas técnicas, de caráter mais específico, mas, especialmente, no campo institucional, estruturante, em que a Lei se apoia. Como resultado, destaca-se que o fortalecimento da integração entre as diversas esferas do poder público tem dimensão preponderante para o sucesso de aplicação da Lei, sendo a centralização da gestão da bacia a principal proposta na busca pela melhoria do desempenho dos processos. Como potencialidades ainda a serem mais bem exploradas, salienta-se a necessidade de melhoria da aplicação dos instrumentos e mecanismos de compensação às iniciativas de proteção de áreas verdes e o incentivo ao desenvolvimento de atividades compatíveis com a proteção dos mananciais como medidas essenciais à manutenção e recuperação da bacia com vistas à produção hídrica. / Initially created for energy production in the first years of the 20th century, the Guarapiranga reservoir soon became water supply for the population of São Paulo. Although the area should be protected, since its creation the Guarapiranga basin has been pressured by the human occupation of its margins. This occupation, intensified in the 1960s as the urban sprawl of the metropolis expanded, negatively impacted on the quality of the waters of the rivers, streams and the reservoir itself. In order to oppose this impact, the Law of Watershed Protection was created in the 1970s, establishing strict restrictions to human occupation in the basin area, in an attempt to balance the land use and the water production. The law, however, did not prevent the land occupation. In the early 1990s the law was reviewed (law number 9866/97), admitting the irreversibility of the basin occupation and foreseeing not only the protection of the area but also its recuperation making use of the new political situation of the country. In that context the Specific Law of the Guarapiranga Hydrographic Basin was created, based on the 1990s watershed protection legislation. This law is relatively new and brings some innovative instruments to a shared and participative management of its limits. This study aims to evaluate this law considering the difficulty of its effective implementation especially in the use of the instruments by the public power in its different levels. It was seen that despite the improvement of the assumptions and the law content, the level of its applicability is relatively low because of specific technical areas but mainly on the institutional and structuring field where the law is backed up. The conclusion was that despite great advancements regarding the assumptions and content of the law, the maturity of its enforcement is still relatively low because of difficulties on specific technical areas but mainly on the institutional field where the law is backed up. As a result, what stands out is the strengthening of the integration among different levels of government that has a key role on the success of the law enforcement where the centralization of the basin management is the main purpose in the search for the process development. As potentialities yet to be developed, the need to improve the instruments and mechanisms of compensations for protected areas and the development of activities compatible to the protection of the water sources are stressed as essential measures to the maintenance and protection of the basin in order to enhance the hydro production.

O Brasil possui uma das maiores reserva de água doce do mundo, em torno de 12% de todo o montante disponível. Entretanto, isto não suficiente para afirmar não há escassez hídrica no país. A distribuição dos recursos hídricos é bem desigual nas diferentes regiões brasileiras. Grande parte dos mananciais, aproximadamente 80%, se encontram localizados na região amazônica, onde reside somente 5% da população. Por isso, mesmo com grande potencial hídrico, o recurso é objeto de conflito em várias regiões do País. O uso da água no meio rural representa pouco mais da metade de toda retirada dos cursos dágua e em se tratando de consumo este número passa para mais de 80% (uso rural, irrigação e animal). Neste sentido, buscar o entendimento de como é a percepção dos usuários da água no meio rural quanto a este recurso e como ocorre o seu uso, torna-se de extrema valia para se tomar qualquer iniciativa de gestão ou implementação de projetos de formação de capacidades. Utilizou-se como instrumento de pesquisa um questionário subdivido em grandes tópicos. As respostas dos questionários foram trabalhadas por região administrativa, buscando levantar as peculiaridades de cada região. Organizou-se um evento nacional para coletar mais informações e avaliar os resultados obtidos até o momento e ainda levaram-se os resultados finais para as entidades participantes da pesquisa, em visitas de campo. O Brasil é um país heterogêneo em vários sentidos e esta heterogeneidade é notada em termos de gestão das águas. Muito se tem evoluído a esse respeito, porém nota-se certa deficiência de pessoas qualificadas para atuarem na gestão dos recursos hídricos e o principal, usuários conscientes. Enquanto a herança cultural sobre que a água é um recurso abundante e ilimitado não for quebrada, as deficiências no setor continuaram existindo. / The Brazilian territory holds the largest fresh water reserves in the world, around 12% of the total amount available. However, this is not enough to say that there is no water scarcity in this country. Most part of the streams, approximately 80%, are located in the Amazon region, which only 5% of the Brazilian population resides. Therefore, even with high water potential, there still have water use conflicts in several regions of Brazil. The water use in rural areas represents a little more than 50% of total withdrawal of streams. Concerning to the water consumption in rural areas (irrigation and livestock), it exceeds 80% of total withdrawal. Thus, to take the first step in performing an action of manager or implementing skills training projects is crucial to understand the perception of water users in rural areas, as well how that use is made. To achieve this goal, it was used as a research instrument a questionnaire subdivided into main topics. The questionnaire responses were organized by administrative region, and bring the peculiarities of each region. In order to collect more data and to evaluate the results obtained so far, it was carrying out a national workshop with representatives from each administrative region of Brazil. As conclusions, it can be draw that Brazil is a heterogeneous country in a broad sense, and this heterogeneity is also perceived in terms of water management. Despite water resources management, great advances have been made in this regard; however, there still have a lack of people qualified to work with this issue and users aware of their responsibility. Consequently, while the paradigm of water abundance was not broken, there will always be a great challenge to be overcome in water resource manage in Brazil.