Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This research was developed to evaluate the quality of waters under to the artisanal mining (garimpo) impact in a catchment, at the headwater of Ibicuí-Mirim River, in São Martinho da Serra - RS. The catchment area is 33.12 km2 and the landuse is predominantly agricultural and the extraction of gemstones activity. The water quality characteristics were evaluated periodically through the following parameters: temperature, pH, electric conductivity, turbidity, DO, BOD5, COD, total solids, suspended solids, dissolved solids, fixed solids, volatile solids, total and fecal coliforms. Five detailed investigations were also made in order to quantify the following parameters: alkalinity, Aluminium, Calcium, Copper, Chromium, Iron, Phosphate, Magnesium, Manganese, Nitrate, Sodium and Zinc. The water samples were collected in dry weather and during the rainfall events, enabling the obtaining of the runoff load pollutant. The results presented an increasing on the electric conductivity, turbidity and solids values due to mineral extraction. The wet weather event mean concentrations (EMC) were over than the ones obtained in dry weather, indicating that the runoff affects the water quality of the receiving body. Despite that mining is a recent activity in São Martinho da Serra, it is already causing local deterioration of the water quality. The results showed the necessity of a continuous water resources monitoring process, in order to minimize the negative environmental effects of the gemstones exploitation activity. / O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade das águas superficiais sob impacto de garimpo em uma pequena bacia hidrográfica, nas cabeceiras do Rio Ibicuí-Mirim, no município de São Martinho da Serra - RS. A bacia em estudo abrange uma área total de 33,12 km2, onde é desenvolvida a atividade de extração de pedras preciosas. As características de qualidade da água do rio foram avaliadas periodicamente, através dos parâmetros: temperatura da água, temperatura do ar, pH, condutividade elétrica, turbidez, OD, DBO5, DQO, sólidos totais, sólidos suspensos, sólidos dissolvidos, sólidos fixos, sólidos voláteis, coliformes totais e coliformes termotolerantes. Foram feitas, também, investigações detalhadas, para a quantificação dos seguintes parâmetros: alcalinidade, Alumínio, Cálcio, Cobre, Cromo, Ferro, Fosfato, Magnésio, Manganês, Nitrato, Sódio e Zinco. As amostras de águas foram coletadas em tempo seco e durante os eventos de precipitação, possibilitando a obtenção da carga poluente do escoamento superficial. Os resultados mostram que houve aumento nos valores de condutividade elétrica, turbidez e sólidos, devido às atividades de garimpo. As concentrações médias dos eventos (CME) foram superiores às obtidas em tempo seco, indicando que o escoamento superficial afeta a qualidade da água do corpo receptor. A atividade de extração em São Martinho da Serra ainda está no início e, no entanto, os resultados confirmam a influência do garimpo na qualidade da água do rio. Isso demonstra a necessidade de um monitoramento contínuo dos recursos hídricos, para que possam ser tomadas atitudes que venham a minimizar os impactos ambientais causados pelo garimpo de pedras preciosas.

Orientador: José Teixeira Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-22T03:32:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_VaniaRosa_D.pdf: 39575910 bytes, checksum: a5b13e6f4e56d6fbd47c97a2c191a9ce (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho foi desenvolvido com o intuito de verificar se as mudanças de uso das terras ocorridas entre os períodos de 1985 a 2005 interferiram na dinâmica das vazões dos rios Atibainha e Cachoeira. Seus resultados mostraram que não existem evidências de que o uso das terras interferiu diretamente no regime de vazões de estiagem. Em relação às características de uso das terras, a conversão mais significativa ocorreu na forma de mata secundária em estágio inicial de recuperação para silvicultura. A silvicultura tem finalidade para lenha e carvão vegetal, e, por isso, possui ciclo curto de cinco anos. Grande parte da conversão ocorreu nas áreas de alta declividade. Menos de 20% da área das bacias foi modificada neste intervalo estudado e tal conversão ocorreu de forma diluída ao longo dos anos. A análise estatística das séries temporais de chuva e vazão em período coincidente com as mudanças de uso das terras demonstrou tendências de decréscimos significativos para as chuvas, tanto na escala local quanto na regional, especialmente durante o período de recarga, no verão. As vazões apresentaram decréscimos nos totais anuais, de cheia e estiagem. Os resultados também indicaram evidências de que as intensidades de chuva decresceram durante o intervalo analisado e que não houve mudança no padrão de distribuição de dias de chuva e nem na concentração dos dias de chuva. A simulação do modelo determinístico para os cenários reais indicou que a quantidade de conversão de uso das terras ocorrida durante o intervalo analisado não seria suficiente para modificar os totais das vazões nos recortes anuais e sazonais (cheia e estiagem) sob o mesmo regime de chuvas. Nos cenários hipotéticos extremos, as mudanças de uso afetam os totais de vazão. De acordo com os resultados da simulação, para as bacias do Atibainha e Cachoeira, as mudanças na evapotranspiração das plantas influenciam de forma mais direta os totais de vazão do que as no escoamento. Apesar dos resultados indicarem que o uso das terras não afetou diretamente o regime hídrico anual e sazonal, os mesmos podem ser considerados inconclusivos. O regime de chuvas diárias não foi suficientemente detalhado para compreender os processos de chuva/escoamento/vazão. E, a escala de análise utilizada não permitiu identificar detalhes do processo de conversão que podem influenciar o regime hídrico ao longo dos anos, como, por exemplo, o efeito acumulativo do manejo da silvicultura e a aplicação de fogo na colheita das toras / Abstract: This thesis objective was to investigate the main driving factor that explains the river discharge changes during the dry period. The study area - Atibainha and Cachoeira river basins - are located in southeast Brazil. The results did not showed evidences that land use changes affected directly the discharge during the dry period. The changes occurred in a transition from secondary forest in its initial restoration stage to silviculture with Eucalyptos urophylla. The silviculture supplies the charcoal and firewood demand. So the harvest rotation is up 4 to 5 years. The majority of land use conversion was in hilly upland areas. Less than 20% of the two studied basins area was changed during the period. The amount of land use conversion was diluted during years. The precipitation and discharge time series analysis in the coincident period with the land use changes showed significant decreases. The precipitation negative trends with p_value < 0.001 occurred in the local and regional scale and were mainly in summer i.e. the recharge period. The discharge showed negative trends p value < 0.001 in all season and in the annual analysis. The precipitation time series analyses showed evidences of decreases in intensity. No changes however were found in concentration or distribution of precipitation events. Two land use scenarios were analyzed with the deterministic hydrological simulation model - HSPF under the same precipitation regime. A real land use scenario with the evolution from 1985 to 2005 and a hypothetical extreme one, as the entire basin with one land use were analyzed. The real scenario simulation suggests that the land use change i. e. less than 20% of basin was not sufficient to modify the annual and seasonal discharge. The hypothetic extreme scenarios simulation showed that changes/losses in evapotranspiration would be the main driving factor to impact the river discharge while the runoff would be the secondary. The results indicated that land use changes were not the main driving factor to explain the discharge negative trends. The results however could be considered inconclusive. The daily time series discretization and the short interval considered here i.e. 20 years analysis were not enough to understand the precipitation/runoff/discharge basin processes. The soil cumulative effects of silviculture practices should be considered in future studies. The harvesting with fire and the short rotation and regrowth cycle consequences must be better understood / Doutorado / Análise Ambiental e Dinâmica Territorial / Doutora em Geografia

Orientador: Antonio Carlos Zuffo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-24T13:45:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BarbarottoJunior_JorgeLuiz_M.pdf: 6489676 bytes, checksum: 5dbd642fb4544c432d9ff8dc34acf529 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os estudos relacionados aos recursos hídricos têm se mostrado cada vez mais presentes nas instituições de pesquisas e órgãos afins devido à frequente possibilidade de escassez de água para os múltiplos usos nas bacias hidrográficas. Portanto, conhecer a disponibilidade hídrica de uma bacia é de grande importância para se determinar até que ponto os recursos hídricos desta podem ser usados para atender os diferentes usos, os quais variam com o tempo. Neste sentido, o objetivo desta pesquisa é analisar a disponibilidade hídrica atual e futura da bacia do rio Jundiaí por meio de simulações hidrológicas de cenários prováveis baseados em séries de precipitações históricas e suas respectivas séries de vazões simuladas, usando para isso o modelo SWAT. A metodologia do trabalho se subdividiu entre as etapas de elaboração da base cartográfica, obtenção e processamento de dados de precipitação, a preparação do SWAT envolvendo a análise de sensibilidade, calibração e validação, e por fim a simulação dos cenários no SWAT. Como resultados, constituiu-se uma base cartográfica com os seguintes mapas: mapa geral com limites da bacia, modelo digital de elevação, mapa de solos, uso da terra para 1984 e 2007. No processamento dos dados de precipitação 20 postos pluviométricos foram considerados consistidos e devido a cobertura temporal apenas 9 foram utilizados para a modelação no SWAT. Na preparação do SWAT todos os resultados avaliativos da calibração e validação foram considerados como "Bom" ou "Muito Bom" segundo a bibliografia utilizada, viabilizando o modelo para simulações. Quatro cenários foram executados e avaliados segundo a Q90, no primeiro cenário determinou-se a disponibilidade atual da bacia, no segundo as precipitações foram reduzidas conforme o período anterior a 1970, o terceiro aplicou uma redução drástica de 30% da precipitação e o quarto cenário executou uma redução contínua do período chuvoso para uma década. As vazões Q90 para os cenários foram respectivamente 4,56; 2,98; 2,22 e 4,93 m3/s. A bacia do Jundiaí situa-se entre às regiões metropolitanas de Campinas e São Paulo, evidenciando assim a importância de seu gerenciamento correto e a necessidade de expandir o conhecimento sobre seus recursos hídricos e seu comportamento hidrológico para fins de planejamentos futuros / Abstract: The related studies to water resources have been presented increasingly in research institutions and public agencies due to the frequent possibility of shortage of water for multiple uses in the watersheds. Therefore, it is very important to know the water availability to determine the extent to which these water resources can be used to support the different uses, which vary with the time. In this sense, the objective of this research was analyze the current and future water availability of the Jundiai river basin through hydrological simulations of likely scenarios based on historical rainfall series and their respective stream flow series, by using the SWAT model. The methodology of the work was subdivided between the stages of preparation of the cartographic base, obtaining and processing of the rainfall data, the SWAT model preparation involving sensitivity analysis, calibration and validation, and finally the simulation of scenarios in SWAT. As a result, a cartographic base was constituted with the following maps: general maps with the basin boundaries, digital elevation model map, soil map, land use for 1984 and 2007. In the rainfall data processing 20 rain gages were considered consisted, but only 9 were used in the SWAT modeling, because the temporal coverage conditions required. In the SWAT preparation all the evaluation results for the calibration and validation were considered as "Very Good" or "Good" according to the scientific papers used, enabling the model to the simulations. Four scenarios have been run and evaluated according to Q90. In the first scenario the current water availability to the basin was determined, in the second scenario the precipitation were reduced as the period before 1970, the third one applied 30% reduction in rainfall and the fourth scenario performed a continuous reduction in the wet season for a decade. The Q90 stream flow for the scenarios were respectively 4.56; 2.98; 2.22; 4.93 m3/s. The Jundiai basin is situated between the metropolitan regions of Campinas and São Paulo, evidencing the importance of a proper management and the need to expand the knowledge about their water resources and hydrological behavior for purposes to future planning / Mestrado / Recursos Hidricos, Energeticos e Ambientais / Mestre em Engenharia Civil

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-04-13T13:00:14Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Influência das condições oceanográficas sobre a estrutura da comunidade fitoplanctônica no Atol das Rocas, Atlântico Sul ~1.pdf: 2936800 bytes, checksum: 5a792d6404a0184ffa0f103bd5901478 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-13T13:00:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Influência das condições oceanográficas sobre a estrutura da comunidade fitoplanctônica no Atol das Rocas, Atlântico Sul ~1.pdf: 2936800 bytes, checksum: 5a792d6404a0184ffa0f103bd5901478 (MD5) Previous issue date: 2015-08-24 / O conhecimento da composição e distribuição dos produtores primários é fundamental para uma melhor compreensão da dinâmica trófica de regiões oceânicas. A composição do fitoplâncton no Oceano Atlântico Sul ainda está sendo explorada e em algumas regiões esta diversidade nunca foi descrita, como é o caso da Reserva Biológica do Atol das Rocas. O atol situa-se ao sul do equador (3°51’S e 33°49’W), distante 143 milhas náuticas da Cidade de Natal, Estado do Rio Grande do Norte (Brasil). Este estudo teve como principal objetivo caracterizar a estrutura da comunidade fitoplanctônica do entorno e nas piscinas naturais do Atol das Rocas correlacionando com as variáveis ambientais. As amostras foram coletadas no entorno do atol em julho de 2010, utilizando o navio Oceanográfico da Marinha do Brasil, Cruzeiro do Sul. Dois transectos foram estabelecidos de acordo com a corrente superficial, um transecto em direção sudeste (SE) e o outro, em direção noroeste (NO) do atol. Nestes transectos foram determinados três pontos de coleta para cada um. As amostras foram coletadas em diferentes profundidades (superfície e PMC – Profundidade Máxima de Clorofila) e diferentes períodos do dia (dia e noite). Nas piscinas naturais analisadas (Barretinha, Cemitério, Tartarugas, Rocas e Barretão), as coletas ocorreram em períodos climáticos distintos nos anos de 2012 e 2013. Os parâmetros oceanográficos os quais foram empregados para analisar a influência sobre a estrutura do fitoplâncton foram salinidade, temperatura da água, oxigênio dissolvido, teores de nutrientes inorgânicos dissolvidos e clorofila a. Foram realizadas coletas para a análise do microfitoplâncton utilizando rede com malha de 20 μm e densidade fitoplanctônica utilizando garrafa de Niskin. No entorno do atol, a maioria das variáveis ambientais apresentou aumento significativo em função da turbulência no transecto NO. Pode-se observar que houve aumento dos teores de clorofila a e nutrientes, e redução da temperatura e oxigênio na camada de mistura em função da influência da ACAS (Água Central do Atlântico Sul). No transecto NO a comunidade fitoplanctônica correlacionou-se fortemente com os parâmetros salinidade e temperatura, devido a uma instabilidade termohalina decorrente da interação das massas d’água Água Tropical e a Água Central do Atlântico Sul. As amostras apresentaram variação espacial horizontal, com maior participação do filo Ochrophyta próximo ao atol e Dinophyta nos pontos mais distantes, enquanto que na distribuição vertical não houve diferença. Espécies mais abundantes foram Prorocentrum balticum (Lohmann) Loeblich 1970, P. compressum (Bailey) Abéex Dodge 1975 e P. gracile Böhm 1933 e Coccolithus sp.. Já nas piscias naturais, apesar do filo Ochrophyta ter sido o mais evidenciado, as espécies mais representativas encontradas de acordo com a densidade foram Prorocentrum balticum (Lohmann) Loeblich 1970, P. lima (Ehrenberg) F. Stein 1878, Pyrophacus sp. e Ostreopsis ovata Fukuyo 1981. De um modo geral, quatro diferentes filos foram identificados com um total de 195 taxa. No entorno do Atol das Rocas, o aumento de biomassa fitoplanctônica no transecto NO, foi provocado pelo “efeito ilha” e não pela ressurgência. Além disso, as condições oceanográficas influenciaram na distribuição da comunidade fitoplanctônica. Nas piscinas naturais, apesar da composição apresentar diferença espacial, nenhum parâmetro hidrológico foi determinante. No entanto, pode-se observar um padrão sazonal, havendo um aumento quali-quantitativo do fitoplâncton no período chuvoso, no qual, o hidrodinamismo local, proporcionou condições mais favoráveis para o enriquecimento da diversidade, com ênfase nas espécies que compõem a microflora bentônica. / Knowledge of the composition and distribution of primary producers is essential to understand the trophic dynamics of ocean food webs. The composition of phytoplankton in the South Atlantic Ocean is still being explored, and in some regions this diversity has never been described, as in the case of Biological Reserve of Atol das Rocas. The atoll is located in south of the equator (3°51’S and 33°49’W), some 143 nautical miles from the city of Natal, in the state of Rio Grande do Norte (Brazil). The aim of this paper is to characterize the phytoplankton community structure in the natural pools of Atol das Rocas and its surrounding area by correlating environmental variables. The samples were collected around the atoll in July 2010 on board the Brazil Navy Oceanographic ship, the Cruzeiro do Sul. Two transects were established according to the surface current; a transect oriented southeast (SE) and a transect oriented northwest (NW) of atoll. Three collection points were established for each of the transects. The samples were collected at different depths (surface and DCM - Deep Chlorophyll Maximum) and during different periods of the day (daytime and nighttime). Sampling occurred at the pools Barretinha, Cemitério, Tartarugas, Rocas and Barretão in different climate periods of 2012 and 2013. Oceanographic parameters which were used to analyze the influence on phytoplankton structure were salinity, water temperature, dissolved oxygen, dissolved inorganic nutrients content and chlorophyll a. Samples were collected to analyse microphytoplankton using mesh net of 20μm and phytoplankton density using bottle Niskin. Around the atoll, most of the environmental variables increased significantly due to turbulence in NW transect. Increased contents of chlorophyll a and nutrients and a reduction of temperature and oxygen in the mixing layer were also detected due to the influence of the SACW (South Atlantic Central Water). In the NW transect, the phytoplankton community corresponded strongly with the salinity and temperature parameters due to thermohaline instability resulting from the interaction of Tropical Water masses and Central Water masses of the South Atlantic. The samples presented a horizontal spatial variation, with highest participation of the phylo Ochrophyta closer to the atoll and Dinophyta further from the atoll, while vertical distribution patterns were not observed. The most representative species were Prorocentrum balticum (Lohmann) Loeblich 1970, P. compressum (Bailey) Abéex Dodge 1975 and P. gracile Böhm 1933, and Coccolithus sp.. The predominant group in the natural pools was Ochrophyta. In spite of the predominance of this group, the most representative species found in the pools in terms of density were Prorocentrum balticum (Lohmann) Loeblich 1970, P. lima (Ehrenberg) F.Stein 1878, Pyrophacus sp. and Ostreopsis ovata Fukuyo 1981. In general, four different phyla were identified with a total of 195 taxa. In the area surrounding Atol das Rocas, an increase in phytoplankton biomass in transect NW was caused by the "island effect" and not by the upwelling. Furthermore, the oceanographic conditions influenced the distribution of the phytoplankton community. Despite the spatial difference of the composition found in the natural pools, there was no determinant hydrological parameter. However, a seasonal pattern was observed, with a qualitative and quantitative increase of phytoplankton during the rainy season when the local hydrodynamics provides more favourable conditions for the enrichment of diversity, especially among species that compose the benthic microflora.

Utilizou-se o modelo hidrológico TOPMODEL, baseado em aspectos físicos e topográficos, em uma das três microbacias do Laboratório de Hidrologia Florestal Eng. Agr. Walter Emmerich, do Instituto Florestal/SP. O laboratório localiza-se na Serra do Mar, junto às cabeceiras do rio Paraibuna, um dos formadores do rio Paraíba do Sul. O modelo usa um índice topográfico que indica as áreas de contribuição para o deflúvio da microbacia e permite simular a vazão e analisar o comportamento hidrológico da microbacia. A primeira parte do trabalho buscou determinar os valores iniciais dos parâmetros de calibração, testar a validade das premissas do modelo, e, principalmente, compreender melhor o funcionamento hidrológico da bacia D. Os resultados indicam uma eficiência maior para as simulações de eventos isolados do que para as de períodos longos. A simulação do comportamento hidrológico em função do corte raso mostrou uma diminuição do tempo de pico e um aumento significativo do volume de vazão simulado: de 17 a 44%, em comparação a bacia D coberta com floresta. Mostram, também, que de 7 a 93% do deflúvio é gerado a partir das áreas variáveis de afluência (A.V.A.). Recomenda-se que o corte raso seja evitado a qualquer custo. Caso seja necessário, as matas ciliares devem ser mantidas; onde elas não existem mais, devem ser recuperadas imediatamente. As áreas com agricultura ou pastagem devem utilizar as melhores técnicas de conservação do solo, de forma que as condições naturais de infiltração não sejam drasticamente alteradas. / A physically based semi-distributed model, TOPMODEL, has been applied to one catchment in Cunha, São Paulo, Brazil. The model uses a topographic index which highlights significant hydrological areas within the catchment. The model simulate streamflow and analyse the behaviour of the catchment. The first part of this paper concerns to the first values of calibration parameters, experiments the validity of the premisses of the model, and, mainly, tries to understand how does the hydrology of D catchment works. The results are more efficient on simulation of isolate events than on events of long period. The simulation of hydrology behaviour subject to clear-cutting has showed a diminution of the time of rise and a significant increase of streamflow simulated: from 17 to 44%, in comparaison to D forest catchment. They also show that from 7 to 93% of the streamflow is generated from saturated contributing areas (sources areas). It\'s advisable to avoid clear-cutting. If necessary, the riparian zone has to be preserved; and where they have been destroyed, they have to be recovered urgently. Agricultural lands or grasslands have to use the best management practices, in order to keep the natural conditions of infiltration.

The need to better comprehend the relationship between societies and the hydrological cycle led scientists to develop sophisticated mathematical models in order to predict how these relationships will be in the future. However, some transformations might not be predicted in such socio-hydrological models, what makes necessary to search for new methods to build scenarios. In this way, the present work seeks to understand how societies will change the way they deal with water resources regarding different drivers of change, such as population growth, changes in climate, land cover, patterns of consumption and influence of governmental institutions. To do so, this work employs not only official data sets that are public available, but also information provided by citizens through citizen observatories concepts of crowdsourcing, participatory governance and environmental monitoring. Such volunteered information is based on their own experiences, knowledge and individual patterns regarding water management and sanitation aspects from the study area, São Carlos city. The conclusions reveal that the new tool presented in this work, the Socio-Hydrological Observatory for Water Security (SHOWS), makes possible to outline future trajectories of coevolution in coupled human-water system and provide assessment on water security scenarios. This work integrates the water security component facing climate changes, from INCT-MC2 (FAPESP 2014/50848-9), contributes to better comprehend socio hydrological aspects in UK Academies (FAPESP 2018/03473-0) and provides a new tool, the SHOWS, which assists decision makers in resilient cities, in the context of CEPID/CEMEAI (FAPESP 2011/51305-0) e do SPRINT-Warwick (FAPESP 2018/08413-6). At international level, it is a contribution to the activities of \"Panta Rhei &#8211; Everything Flows 2013-2022\", promoted by the International Association of Hydrological Sciences, which seeks to understand, estimate and predict the hydrological dynamics to support societies under change. / A necessidade de compreender as relações entre as sociedades e o ciclo hidrológico levou cientistas a elaborarem sofisticados modelos matemáticos para prever como estas relações serão no futuro. Porém, determinadas transformações podem não ser previstas nestes modelos sócio-hidrológicos, sendo necessário recorrer a novos métodos para elaborar cenários. Desta maneira, o presente trabalho busca entender como as sociedades irão modificar a maneira que lidam com os recursos hídricos frente aos vetores de mudanças, como crescimento demográfico, alterações climáticas, mudanças do uso e ocupação do solo, influência de instituições governamentais e padrões de consumo da população. Para isto, este trabalho emprega não somente o uso de dados oficiais, disponibilizados em plataformas públicas, mas também as informações fornecidas por cidadãos através dos conceitos dos observatórios cidadãos, como crowdsourcing, governança participativa e monitoramento ambiental. Estas informações voluntárias são baseadas em suas experiências, conhecimentos e padrões individuais em relação a aspectos necessários a gestão dos recursos hídricos e dos sistemas de saneamento da área de estudo, o município de São Carlos. Ao fim, conclui-se que, a partir da ferramenta Observatório Sócio Hidrológico para Segurança Hídrica (SHOWS), é possível interpretar possíveis trajetórias de coevolução entre os sistemas sociais e naturais de maneira a avaliar os cenários de segurança hídrica. Este estudo integra a componente de segurança hídrica frente às mudanças climáticas do INCT-MC2 (FAPESP 2014/50848-9), contribui para a compreensão dos aspectos sócio hidrológicos do UK Academies (FAPESP 2018/03473-0), além de testar uma nova ferramenta, o SHOWS, que serve de auxílio à tomada de decisão em cidades resilientes, no contexto do CEPID/CEMEAI (FAPESP 2011/51305-0) e do SPRINT-Warwick (FAPESP 2018/08413-6). Em âmbito internacional, é uma contribuição às atividades da década científica \"Panta Rhei &#8211; Everything Flows 2013-2022\", promovida pela International Association of Hydrological Sciences, a qual busca entender, estimar e prever dinâmicas hidrológicas para apoiar sociedades sob mudanças.

Foram desenvolvidas funções de pedotransferência (PTF) para estimar os parâmetros (\'alfa\', n \'teta\'r e \'teta\'s) do modelo de Van Genuchten (1980) utilizado para descrever curvas de retenção de água no solo. Os dados utilizados foram provenientes de diversas fontes, principalmente de estudos realizados na região Nordeste pelas Universidades, Embrapa e Codevasf, totalizando 786 curvas de retenção, as quais foram divididas em dois conjuntos de dados: 85% para desenvolvimento das PTF; e 15% para teste e validação, considerados como dados independentes. Além do desenvolvimento das PTF de caráter generalizado para todos os solos, foram desenvolvidas PTF específicas para as classes Argissolos, Latossolos, Neossolos e Planossolos. As PTF foram desenvolvidas utilizando técnicas de regressão múltipla, utilizando o procedimento stepwise (forward e backward) para selecionar os melhores preditores. Duas PTF foram desenvolvidas: a) incluindo todos os preditores, densidade do solo, teores de areia, silte e argila e de matéria orgânica e b) apenas com os teores de areia, silte e argila. A avaliação estatística das PTF foi feita de acordo o coeficiente de determinação (R2), o índice de Willmott (d) e o índice confiança (IC). Para avaliação da estimativa do teor de água em potenciais matriciais específicos foi utilizado a raiz do erro médio quadrado (RMSE). A avaliação funcional das PTF paramétricas foi realizada examinando o seu desempenho no contexto do modelo SWAP (Soil-Water-Atmosphere-Plant). Os parâmetros s, r, e n desenvolvidos por meio de PTF para o modelo de Van Genuchten foram introduzidos no modelo SWAP para verificar a viabilidade da utilização de funções de pedotransferência para descrever atributos físico-hídricos do solo e previsão do rendimento agrícola. Essa viabilidade foi avaliada pelo desempenho do modelo comparando suas estimativas da produtividade agrícola com valores observados. Para os parâmetros e n da equação de Van Genuchten, as PTF demonstraram baixa capacidade preditiva, no entanto, para o parâmetro r a predição foi melhor. Em potenciais matriciais específicos (-10, -33 e -1500 kPa), a capacidade preditiva das PTF foi maior, o que possibilita a utilização em modelos de simulação que requerem apenas aproximações da capacidade de campo, ponto de murcha permanente e água disponível. O desempenho das PTF específicas por classes de solo foi similar ao da PTF Geral, evidenciando que o agrupamento de solos para desenvolver as PTF por classe foi pouco vantajoso. O desempenho na estimativa do teor de água no solo foi melhor para as PTF desenvolvidas com teores granulométricos, matéria orgânica e densidade do solo. Os resultados das simulações de rendimento agrícola utilizando PTF não diferem muito daquelas que empregam outros métodos. Além disso, aplicados em séries de dados mais prolongadas, os erros são reduzidos devido à inerente variabilidade espaço-temporal da produtividade. Palavras-chaves: Pedotransferência; Modelo; Simulação; SWAP; Feijão caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.); Milho (Zea mays L.); Sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench) / Development of pedotransfer functions and their application in agrohydrological models Pedotransfer functions (PTF) were developed to estimate the parameters (,\'alfa\', n \'teta\'r and \'teta\'s) of the Van Genuchten (1980) soil water retention model. Data for 786 retention curves were obtained from several sources, mainly from studies from the Northeastern region of Brazil performed by universities, Embrapa and Codevasf. The data were divided in two groups: 85% of data for PTF development; and 15%, considered to be independent, for testing and validation. Besides development of general PTFs for all soils, for the classes Ultisols, Ferralsols, Entisols and Planosols specific PTFs were developed. Techniques of multiple regression, specifically the procedure stepwise (forward and backward) were used to select the best predictors. Two PTFs were developed: a) including all predictors (soil density and contents of sand, silt, clay and organic matter) and b) including only the contents of sand, silt and clay. The statistical performance of each PTF was evaluated from the coefficient of determination (R2), the Willmott index (d) and the confidence index (IC). To evaluate the prediction of soil water content at specific pressure heads, the root mean squared error (RMSE) was used. The functional evaluation of parametric PTFs was done examining performance of PTF estimated parameters in the context of the model SWAP (Soil-Water-Atmosphere-Plant). The parameters , n, r and s estimated through PTF were introduced in the model to evaluate, by comparison to observed yields, the performance of the PTF when its predictions were used to estimate agricultural productivity. The PTFs showed a low predictive capacity for parameters and n, however, for parameters r and s the fits were better. At specific pressure heads (-10, -33 and -1500 kPa), the predictive performance of the PTF was better, allowing the use in simulation models that require only values of field capacity, permanent wilting point and available water content. The performance of the specific PTF for soil classes was better than the general PTF, but the difference was small, showing that grouping of soils to develop PTF per class seems to be of little advantage. The results of the simulations of agricultural productivity, using PTF, are similar to those that use more traditional methods. Moreover, when applied in long data series the errors are reduced due to the inherent space-temporary variability of the productivity. Keywords: Pedotransfer; Model; Simulation; SWAP; Corn (Zea mays L.); Cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.); Sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench)

As florestas nativas desempenham papel importante nos processos hidrológicoas, como regulação e provisão de água ao longo do ano. As mudanças do uso do solo, e o manejo intensivo das florestas plantadas podem causar efeitos sobre essas funções hidrológicas. As atividades de manejo do solo podem afetar os tipos de mecanismos de geração de escoamento superficial, o escoamento hortoniano, o escoamento superficial de áreas saturadas e o escoamento sub-superficial, o que por consequência afeta a disponibilidade de água em quantidade e qualidade. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi avaliar a geração de escoamento direto em microbacias hidrográficas com coberturas florestais. Sendo que, o segundo capítulo teve como objetivo avaliar o regime hidrológico e os tipos de mecanismos de geração de escoamento superficial em microbacia hidrográfica coberta por floresta nativa e em microbacia hidrográfica coberta por floresta plantada de Pinus spp. Na microbacia com floresta plantada de Pinus spp. a demanda hídrica foi alta, com rendimento hídrico menor que 10%. E mesmo com as atividades de manejo do solo, as propriedades do solo foram mantidas e o escoamento base foi maior e apresentou baixo coeficiente de escoamento. A microbacia coberta por floresta nativa apresentou rendimento hídrico acima de 10%, com índice de escoamento base maior que o escoamento direto, porém apresentou um maior coeficiente de escoamento. O que pode ter ocorrido devido às características físicas e pedológicas da área, relevo íngreme e solo com textura franca. Os resultados de condutividade hidráulica do solo saturado foram maiores que a intensidade da precipitação nas duas microbacias hidrográficas, mostrando que não é para ocorrer escoamento superficial hortoniano. Assim ocorreu predomínio de escoamento direto por meio do mecanismo de escoamento superficial de áreas saturadas. No terceiro capítulo foram avaliadas metodologias de caracterização das áreas variáveis de afluência nas duas microbacias hidrográficas. A metodologia da frequência de saturação se mostrou um método eficaz, em que as áreas variáveis de afluência ocorreram em 18,5% e 13,2%, na microbacia com floresta plantada de Pinus e na microbacia com floresta nativa, respectivamente. Já o método da relação escoamento direto-precipitação subestimou a área variável de afluência na microbacia com floresta plantada de Pinus, mas na microbacia com floresta nativa a quantidade de área foi semelhante. Os resultados demostraram que, mesmo com manejo florestal os processos hidrológicos estão ocorrendo na microbacia com floresta plantada de Pinus. E o planejamento florestal deve considerar ocorrência das áreas saturadas nas áreas de plantio e evitar atividades na época chuvosa e a construção de estradas nessas áreas. / Native forest plays an important role in hydrological process, such as regulation and provision of water, however land-use change, and intensive management of planted forest can modify the hydrological functions. Soil management can affect types of overland flow generation mechanism, the infiltration excess overland flow or Hortonian flow and the saturation excess overland flow, which consequently affects the availability of water in quantity and quality. The objective of this work was to understand the generation of overland flow in catchments with forest cover. In the second chapter, the aim was to characterize hydrologically and to understand the types of overland flow mechanism in a catchment covered by forest plantation of Pinus and in a catchment covered by native forest. In the catchment covered by forest plantation of Pinus, the water demand was high, with water yield lower than 10%. And even with the soil management, the soil properties were maintained, and the base flow was higher, and the flow coefficient was lower. The catchment covered by native forest presented high water yield, with base flow higher than the overland flow, but presented a high flow coefficient. This may have occurred due to the physical and pedological characteristics of the area, such as steep terrain and the frank soil. The soil saturated hydraulic conductivity was higher than the precipitation intensity in the two catchments, showing that the Hortonian overland flow does not occur, thus, to occur the saturation excess overland flow mechanism. In the third chapter, the aim of the work was to evaluate methodologies for characterizing the variable source areas in the two catchments. The saturation frequency methodology showed an effective method, the variable source area occurred in 18,5% of the forest plantation of Pinus catchments area, and 13,2% of the total area of the native forest catchment. The overland flow-precipitation ratio underestimated the saturated areas in the forest plantation of Pinus catchment, however in the native forest catchment the amount of saturated areas was similar. The results showed that the forest management does not affected the hydrological process in the catchment with forest plantation of Pinus. And the forest management planning should consider the occurrence of saturated areas in the planting areas and to avoid activities in the rainy season and the construction of roads in these areas.

Orientador: Júlio Cesar Refosco. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Florestal) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A APA Sul RMBH, Área de Proteção Ambiental Sul da Região Metropolitana de Belo Horizonte, localizada na porção noroeste de uma das maiores regiões produtoras de minérios, o Quadrilátero Ferrífero, é conhecida pela riqueza de sua biodiversidade, seus aspectos sócioculturais e econômicos e, principalmente, pelo seu grande potencial mineral. Nela ocorre a Formação Cauê, formação geológica conhecida pela ocorrência de minérios ferrosos e também por abrigar grandes volumes de água no subsolo. Essa unidade hidrogeológica, conhecida como Aquífero Cauê, é o objeto de estudo desse trabalho. A área delimitada para este estudo encontra-se quase completamente inserida da APA Sul e está localizada na porção noroeste do Quadrilátero. Foram realizadas medidas em quarenta e sete amostras água, entre nascentes, cabeceiras de drenagem, drenos e poços. Foram amostrados pontos de surgência dos Aquíferos Inconsolidados, Gandarela, Quartizítico, Unidades Confinantes, mas principalmente o Aquífero Cauê, no período de estiagem das chuvas em 2011. Estas amostras tiveram seu conteúdo de deutério, oxigênio-18 e trítio determinados. Destas, vinte e três também tiveram suas características químicas investigadas. Águas de chuva foram coletadas durante um ano em três pontos na área de estudos. O conteúdo de trítio e razões isotópicas de deutério e oxigênio-18 foram determinados para amostras mensais de precipitação. Os resultados possibilitaram a determinação da Linha Meteórica Local, além da atividade atual de trítio nas precipitações que subsidiou o cálculo de tempo de renovação das amostras água subterrânea. A Linha Meteórica obtida evidenciou desvio da Linha Meteórica Global quanto ao excesso de deutério. Os Efeitos Quantidade e Temperatura puderam ser observados na região. A baixa mineralização das águas do Cauê, evidenciada pelos baixos valores de condutividade elétrica, dificultou a classificação das águas, e um padrão químico não pode ser observado. Os resultados de 18O e 2H indicaram rápida infiltração para a maioria das amostras, com exceção de um grupo cuja maioria é composta por águas relacionadas aos aquíferos de cobertura. O tempo de renovação das águas subterrâneas foi calculado pelos Modelos de Fluxo em Pistão e Exponencial. Os resultados apresentaram grande variação, entre 1,5 e 279 anos. / The Environmental Protection Area of the South Metropolitan Region of Belo Horizonte City, known as APA Sul RMBH, located on the northwestern portion of one of the largest oreproducing regions, named Quadrilátero Ferrífero (Iron Quadrangle), is known for the richness of its biodiversity, its socio-cultural and economic and especially to its great mineral potential. In this area, occurs the Cauê Formation, a geological formation recognized for the high occurrence of iron ores and also host large volumes of fresh water in the underground. This hydrogeologic unit, known as Cauê Aquifer, is the object of study of this work. The area defined for this study is almost completely inserted into the cited protection are and is located in the northwestern portion of the Quadrangle. Measurements were taken in forty-seven water samples, including springs, headwater drainage, drains and wells. Sampled were taken of unconsolidated aquifers, Gandarela, Quartizitic, confining units, but mainly Cauê Aquifer, during the dry season rainfall in 2011. These samples had the content of deuterium, oxygen- 18 and tritium determined. Of those, twenty-three were also investigated about its chemical characteristics. Rainwater was collected during one year at three stations located the study area. The content of tritium and deuterium isotope ratios and oxygen-18 were determined on monthly samples of precipitation. The results allowed the determination of the Local Meteoric Water Line, beyond the current activity of tritium in precipitation that supported the calculation of groundwaters residence time. The Local Meteoric Line obtained showed considerable deviation from the Global Meteoric Line on the excess of deuterium, while the slope was similar to the global one. The quantity and temperature effects were observed. The low mineralization of the groundwaters, evidenced by low values of electrical conductivity has obstructed their classification. A chemical pattern could not be attributed to the aquifer. The 18O and 2H results indicate rapid infiltration for most samples, except for a group formed mainly by water related to unconsolidated aquifers. The residence time of groundwater samples was calculated by piston flow and exponential flow models. The results showed a great variation, with waters between 1.5 and 279 years old.