The effect of eucalyptus forests in hidrossedimentologic processes has been little explored by the scientific community, which results in a database containing information related to these incipient effects, especially at the watershed scale. The monitoring and the mathematical modeling are recognized as effective tools of science to supply the lack of information, particularly in natural resource management, in the representation and prediction of these processes. In this sense, the aim of this study was to describe the monitoring data to assess effects of eucalyptus cultivation in the hidrossedimentological processes, to calibrate the input parameters and to verify the potential application of the Limburg Soil Erosion Model (LISEM) in the representation of watershed hydrological processes embedded with forest cover. The study was conducted in two forest watersheds located in Eldorado do Sul - RS, and the watershed has an area of 94.46 ha and drainage sub-watershed, which is embedded in the amount and terms of the watershed, has a drainage area of 38.86 ha. The hidrossedimentometrical monitoring began in February 2011 and was conducted within the limits of the watershed in two automatic sections, composed of linigraph, turbidimeters and pluviographs. This work has included monitoring over a period of six months from 02/16/2011 to 08/15/2011. The sediment yield was determined by multiplying the data of sediment concentration and flow. The model LISEM was calibrated from six different rain events. The model input parameters were obtained through surveys conducted in the watershed and literature data. To evaluate the model ability in representing the hydrological processes hydrographs measured in the watershed exutory were used. The monitoring results demonstrated that periods with higher rainfall volume presented a significant increase in peak flows in relation to the driest intervals, as well as an increase in the suspended sediments concentration in the watershed and in the sub-watershed. The events with greater rainfall intensity demonstrated that the smallest drainage area of the subwatershed generated faster answers in flow and sediment concentration. For the watershed, in most events occurred flood wave attenuation with least steeply sloping and lowest hydrograph peaks than the sub-watershed. Specifically, the sediment yield was 38.41 and 33.65 t km-2, during the six months of monitoring for the watershed and for the subwatershed, respectively. The magnitude of sediment yield was 0.77 t ha-1 yr-1 for the watershed and 0.67 t ha-1 yr-1 for the sub-watershed. The LISEM model was able to reproduce adequately the peak flow and direct runoff for the six events used for calibration. On the other hand, the peak time and shape of the hydrograph did not have adequate fit. / O efeito das florestas de eucalipto nos processos hidrossedimentológicos tem sido pouco explorado pela comunidade científica, o que resulta em banco de dados contendo informações incipientes relacionadas a esses efeitos, principalmente na escala de bacias. O monitoramento e a modelagem matemática são reconhecidos como eficientes ferramentas científicas para suprir a carência de informações, principalmente na gestão dos recursos naturais, na representação e na predição desses processos. Nesse sentido, objetivou-se com este estudo, descrever os dados do monitoramento, avaliar os efeitos dos cultivos de eucalipto nos processos hidrossedimentológicos, calibrar os parâmetros de entrada e verificar o potencial de aplicação do modelo Limburg Soil Erosion Model (LISEM) na representação dos processos hidrológicos de bacias hidrográficas embutidas, com cobertura florestal. O estudo foi desenvolvido em duas bacias hidrográficas florestais situadas em Eldorado do Sul RS, sendo que a bacia possui área de drenagem de 94,46 ha e a sub-bacia, que se encontra à montante e embutida em relação à bacia, possui área de drenagem de 38,86 ha. O monitoramento hidrossedimentométrico teve início em fevereiro de 2011 e foi realizado no exutório das bacias, em duas seções automáticas, compostas de linígrafos, turbidímetros e pluviógrafos. O presente trabalho contemplou o monitoramento durante um período de seis meses, de 16/02/2011 a 15/08/2011. Os resultados do monitoramento demonstram que os períodos com maior volume de precipitação apresentaram aumento significativo nos picos de vazão em relação aos intervalos mais secos, assim como aumento na concentração de sedimentos em suspensão, para a bacia e para a subbacia. Os eventos com maior intensidade máxima de precipitação demonstraram que a pequena área de drenagem e o relevo mais acentuado da sub-bacia geraram respostas rápidas na vazão e concentração de sedimentos. Para a bacia hidrográfica, na maioria dos eventos, ocorreu amortização da onda de cheia com hidrogramas menos íngremes e ocorrência após o pico de vazão da sub-bacia. A produção de sedimentos foi de 38,41 e 33,65 Mg km-2, durante os seis meses de monitoramento para a bacia e para a sub-bacia, respectivamente. O modelo LISEM foi calibrado a partir de seis eventos de chuva. Os parâmetros de entrada utilizados para o modelo foram obtidos por meio de levantamentos realizados na bacia e de dados da literatura. Para avaliar a capacidade do modelo em representar os processos hidrológicos, foram utilizados hidrogramas medidos no exutório da bacia. A análise estatística aplicada foi o teste BIAS (Erro (%)) para os parâmetros vazão de pico, escoamento superficial direto e tempo de pico. Para avaliar a eficiência do modelo em reproduzir adequadamente o formato dos hidrogramas, foi utilizado o Coeficiente de eficiência Nash-Sutcliffe (COE) para os seis eventos utilizados na calibração. O modelo LISEM foi capaz de reproduzir adequadamente a vazão de pico e o escoamento superficial direto para os seis eventos utilizados na calibração, indicado pelos baixos erros percentuais. Por outro lado, o tempo de pico e a forma do hidrograma não apresentaram ajuste adequado, indicado pelos elevados erros e valores negativos para o erro e para o COE, respectivamente.

Orientador: Everton de Oliveira / Banca: Emílio Carlos Prand / Banca: Maria Rita Caetano Chang / Banca: Roberto Braga / Banca: Sílvia Maria Ferreira Salvador / Resumo: Este trabalho apresenta um novo conceito, denominado Água Compensável (AC), que permite mensurar o uso da água a partir da alteração de sua qualidade e quantidade, abrindo as portas para a criação de instrumentos econômicos para sua gestão. O conceito baseia-se em um princípio simples, inovador e abrangente, para que possa ser utilizado de forma ampla por governos, empresas e cidadãos para quaisquer atividades humanas que envolvam o uso de água. A AC é um conceito ao qual pode ser atribuído valores obtidos por uma equação proposta e seguindo uma metodologia também proposta. A AC apoia-se no conceito denominado Pegada Hídrica Cinza ou Água Cinza, que por sua vez está inserido dentro do conceito Pegada Hídrica (Water Footprint). Para exemplificação do uso do conceito, utilizou-se a área de estudo das Bacias Hidrográficas dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí (PCJ). Esta escolha deveu-se ao fato desta ser uma área que apresenta importante desenvolvimento econômico, muitas vezes com urbanização mal planejada e indústrias de grande porte estabelecidas, gerando impactos na qualidade e quantidade dos recursos hídricos, que indicam a necessidade de melhores planejamento e gestão do uso da água. O trabalho consistiu em levantamentos, compilações, elaboração de bancos de dados, interpretações e análises para determinação da AC para uma gama de solutos potencialmente contaminantes, oriundos de atividades antrópicas. Os solutos selecionados foram: nitrogênio, fósforo, Demanda Bioquímic... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents a new method, called Compensable Water (CW), that allows to measure the water use by altering its quality and quantity, opening the doors for the creation of economic instruments for its management. The concept is based on a simple, innovative and comprehensive principle, so it can be widely used by governments, businesses, citizens and any human activities involving the use of water. CW is a concept that can be attributed values obtained by a proposed equation and following a methodology also proposed. The CW concept is based on Water Footprint and Grey Water Footprint concept. To exemplify the use of the SW method, we used the study area of the Piracicaba, Capivari and Jundiaí (PCJ) Hydrographic Basins. The choice of the area was due to the area presents an important economic development, often with poorly planned urbanization and large industries, generating impacts on the quality and quantity of water resources, and these factors indicate the need to improve the water use management. The work consisted of surveys, compilations, databases, interpretations and analyses to determine the SW for a range of potential contaminants from anthropic activities. The selected solutes were: Nitrogen, Phosphorus, Biochemical Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD) and total fats. Calculations and analyses were carried out for the CW generated by several human activities in the PCJ Basins and for two case studies, beverage industry (beer and soft drink) and f... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The present study had the objective to implement a numeric computer simulation of the superficial flow of water and of the erosive processes, transforming a geographic information system into a realistic system of the time-space processes to analyze the risks of environmental hazards of the Arroio Grande watershed. Through the environmental modeling process, I tried to create a preservationist scenario, which focused the reduction of the superficial water flow and the erosive process. With this scenario I analyzed the spatial changes happened on the Arroio Grande watershed in the period of 1987 to 2002. This study fits in the activities predicted by the Fundo Setorial de Recursos Hídricos (CT Hidro), through the managing of the hydric resources in South Brazil. One area establish by CT Hidro is the land use and cover changing and soil conservation at water systems where the main problems are the soil erosion and soil compaction, loses of the natural cover and improper reforestation. With that, the program tries to provide the development of conservationist practices and the prevention of the water sources at watersheds. Between the results I point the great relation of the superficial water flow and the erosive processes, being approximately 46,32% of the total of the water that enters in the basin is lost. The high superficial flow carries 437.000 tons of fertile soil per year in a average of 12,36 tons/ha. The data obtained by the process of environmental modeling show the need to reforest an area of 4.500 hectares. I also point out some changes in the patterns of the land cover s usage, which put in evidence the insertion of Arroio Grande watershed in a highly economic exploration system. / O presente estudo teve como objetivo implementar e realizar uma simulação computacional numérica do escoamento superficial da água e dos processos erosivos, transformando um Sistema de Informações Geográficas em uma representação realista dos processos espaçotemporais, para avaliar os riscos de processos erosivos na bacia do Arroio Grande. Através do processo de Modelagem Ambiental, busquei criar um cenário preservacionista que contemplasse a redução do escoamento superficial da água e dos processos erosivos. Para a criação deste cenário, analisei as transformações espaciais ocorridas na Bacia do Arroio Grande entre o período de 1987 a 2002. Este estudo insere-se nas atividades previstas pelo Fundo Setorial de Recursos Hídricos (CT Hidro), através do gerenciamento de recursos hídricos em bacias na Região Sul do Brasil. Uma das áreas prioritárias estabelecidas pelo CT Hidro é a de Uso e Conservação dos Solos e Sistemas Hídricos, em que os principais problemas são a erosão e compactação do solo, perda de cobertura natural e reflorestamentos inadequados. Com isso, o programa objetiva subsidiar o desenvolvimento de práticas conservacionistas e preservação dos recursos hídricos das bacias hidrográficas. Entre os principais resultados, destaco a grande relação entre escoamento superficial e os processos erosivos, sendo que aproximadamente 46,32% do total de água precipitada na bacia é perdida. O elevado volume de escoamento superficial arrasta consigo 437.000 toneladas de solos férteis por ano, em uma média de 12,36 ton/ha. Dados obtidos com o processo de modelagem ambiental indicam que a área a ser reflorestada deve ser de 4.500 hectares. Destaco também algumas mudanças nos padrões de uso e cobertura da terra, que evidenciam a inserção da Bacia do Arroio Grande em um sistema de elevada exploração econômica.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2494.pdf: 6194893 bytes, checksum: 76ad5b4fd4e5668de2ce2fac914de3ac (MD5) Previous issue date: 2009-05-27 / The fluviological analysis is an important tool for planning and managing watersheds once that, by means of the characterization of discharges regime and the pulse of a water curse, it helps to indicate their hydrological state and the contributes to handle the natural resources with focus on ecosystemic services. Using secondary data and knowledge of statistics hydrology, as well computational tools, this study assessed and compared the main discharge variables and the pulse of the rivers situated in the Tietê - Jacaré Water Resources Management Unit. In spite of similar climatic conditions of the basins, the indicators have shown that there is grayer instability of the pulse of River Jaú when compared to the Rivers Jacaré-Pepira; Jacaré-Guaçu and Boa Esperança. The River Jaú has presented the lowest specific minimum discharges and the greatest specific maximum discharges as well as the lowest specific permanence discharges. Also it was the only river to reach, during the study period, the critical drought weather discharge estimates by the Hydrological Regionalization Method for São Paulo State. Furthermore, the fluvial diagram of the River Jaú was most instable and the least predictable, showing a greater number of pulses, the greatest maximum tension and the lowest average amplitude. The environmental analysis has indicated that greater instability of the pulse of the River Jaú is directly related to the poor index of natural vegetal cover and to the high level of risk of the consumption uses of its water. Therefore, based on the method of analysis of multiple criteria with the aid of a Geographic Information System, the present study suggests a proposal of prioritization of areas for Legal Forest within the watershed. / A análise fluviológica é uma ferramenta importante para o planejamento e o gerenciamento de bacias hidrográficas, pois permite, através da caracterização do regime de vazões e do pulso de um curso d água, indicar seu estado hidrológico, contribuindo desta forma para nortear o manejo dos recursos naturais visando a prestação dos serviços ecossistêmicos. Utilizando-se de dados secundários, de conhecimentos básicos de hidrologia estatística e de ferramentas computacionais, este estudo avaliou e comparou as principais variáveis de vazão e o pulso de rios localizados na Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos Tietê - Jacaré. Os indicadores utilizados mostraram, apesar das condições climáticas semelhantes nas bacias, a maior instabilidade do pulso do Rio Jaú quando comparado aos Rios Jacaré-Pepira; Jacaré-Guaçu e Boa Esperança. O Rio Jaú apresentou as menores vazões mínimas específicas, as maiores vazões máximas específicas e as menores vazões específicas de permanência; sendo o único rio a atingir, no período analisado, a vazão crítica de estiagem estimada pelo Método de Regionalização Hidrológica do Estado de São Paulo. Além disso, o fluviograma do Rio Jaú foi o mais instável e o menos previsível, apresentando o maior número de pulsos, a maior tensão máxima e a menor amplitude média. A análise ambiental indicou que a maior instabilidade do pulso do Rio Jaú está diretamente relacionada ao baixo índice de cobertura vegetal natural e ao elevado grau de comprometimento dos usos consuntivos da água em relação a disponibilidade. Diante deste quadro, foi apresentada uma proposta de priorização de áreas para Reserva Legal no âmbito da bacia hidrográfica através do método da análise de múltiplos critérios com o auxílio de um Sistema de Informações Geográficas.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-25T15:18:08Z No. of bitstreams: 1 ALIANE CRISTIANE DE SOUSA FORMIGA - DISSERTAÇÃO PROFISSIONAL PPGSA 2015..pdf: 2523638 bytes, checksum: 45d58e0e5579c606f4bc57cbb8cdecc3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-25T15:18:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ALIANE CRISTIANE DE SOUSA FORMIGA - DISSERTAÇÃO PROFISSIONAL PPGSA 2015..pdf: 2523638 bytes, checksum: 45d58e0e5579c606f4bc57cbb8cdecc3 (MD5) Previous issue date: 2015 / Como incremento da atividade antrópica e seus efeitos, a disponibilidade de água potável para consumo humano tornou-se um bem escasso e valioso, sendo necessária, frequentemente, uma avaliação que permita identificar sua qualidade para seus diversos usos. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo avaliar a qualidade da água subterrânea da região de mananciais do município de Juazeiro do Norte - CE, oriundas dos poços tubulares operados pela CAGECE, na bacia hidrográfica do Rio Salgado, sob os aspectos físico-químico, referentes a sua variação espaço/temporal e aos limites estabelecidos pela portaria 2914/11 do Ministério da Saúde. Os dados dos parâmetros estudados, para os períodos de maio e novembro de 2013, maio e novembro de 2014, referentes a 33 poços de patrimônio da empresa CAGECE, somando um total de 124 amostras, divididas entre os 4 períodos. Os resultados obtidos foram submetidos ao Diagrama de Piper para posterior classificação e comparação de distintos grupos de águas quanto aos íons dominantes. Em geral, as águas subterrâneas foram classificadas como águas bicarbonatadas mistas. Em função do tempo, usando o teste de Tukey foram observadas interferências ao nível de 5% de probabilidade nos teores de pH, Magnésio, Fluoreto e Alumínio. Quanto ao fator espacial, destaca-se variações significativas nos níveis de 5%, de probabilidade nos parâmetros pH, Alcalinidade, Dureza, Cálcio, Cloreto, Ferro, STD e CE. Níveis de 1% e 0,1% de significância foram detectados em todos os poços com o Nitrato, através do teste de Tukey. De acordo com a Portaria 2914/11 MS, ficou confirmado que alguns poços apresentaram índices relacionados a determinados parâmetros acima dos toleráveis de potabilidade de água, durante os quatro períodos monitorados. A água do município é de boa qualidade em termos de potabilidade, porém algumas áreas podem estar sendo contaminadas por ações antrópicas, desta maneira, torna-se necessário um monitoramento para verificar a ocorrência deste fato observado principalmente através do parâmetro nitrato. / As increased human activity and its effects, the availability of clean drinking water has become a scarce and valuable, requiring often an assessment to identify its quality for its various uses. Thus, this study aims to evaluate the quality of groundwater sources region of Juazeiro Municipality - EC, coming from the wells operated by CAGECE in the river basin Salgado, under the physical-chemical aspects, concerning the variation space / time and the limits established by Decree 2914/11 the Ministry of Health. The data of the parameters for the periods of May and November 2013, May and November 2014, regarding the company's heritage of 33 wells CAGECE, for a total of 124 samples, divided between the four periods. The results were submitted to the Piper diagram for further classification and comparison of different water groups as the dominant ions. In general, the groundwater were classified as mixed bicarbonated water. In function of time, using the Tukey test were observed interference level of 5% probability in pH, magnesium, and aluminum fluoride. As for the spatial factor, there is significant variation in the level of 5% probability the parameters pH, alkalinity, hardness, calcium, chloride, iron, STD and CE. Levels of 1% and 0.1% significance level were detected in all wells with the nitrate by the Tukey test. According to the Ordinance 2914/11 MS, it was confirmed that some wells showed indices related to certain parameters above the tolerable water potability, during the four monitored periods. The city's water is of good quality in terms of drinkability, however some areas may have been contaminated by human actions, in this way, it is necessary monitoring to verify the occurrence of this fact observed mainly by nitrates parameter.

O aumento da ocorrência de desastres hidrológicos relacionados a inundações bruscas tem recebido maior atenção dos diversos órgãos em suas diferentes escalas, com o objetivo de reduzir ao máximo suas causas. Justamente por isso, as medidas não estruturais são medidas de extrema importância na prevenção de tais desastres. Uma dessas medidas deve ser o mapeamento de áreas de perigo de inundações. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi propor e avaliar o perigo de inundações bruscas por meio de modelagem hidrogeomorfológica na bacia do arroio Forromeco-RS. Para isso, foi utilizado o modelo CAESAR-LISFLOOD, para representar os processos hidrológicos em escala de bacia e canal. Em escala de bacia foram gerados hidrogramas a partir da criação de chuvas de projeto para diferentes tempos de retorno (TR), considerando como base o maior evento registrado nessa bacia associado a um TR de 22 anos. Esses hidrogramas foram utilizados nas simulações em escala de canal para gerar os diferentes mapas de inundação em termos de profundidade e velocidade do fluxo da água. Para analisar as áreas de perigo de inundação, foram determinados os índices de perigo (IP) associados aos diferentes TR, a partir da profundidade e a velocidade d’água. Através das análises do resultado de IP foi criado o mapeamento final de perigo associado a três tempos de retorno (5, 22, e 100 anos). Além disso, estabeleceu-se três zonas para identificar os níveis de perigo, considerando o cenário mais crítico dos três mapas. Os resultados mostraram que a maior área inundada se encontra em alto perigo, ocupando 77% da área total, o que significa que as pessoas que moram nessa região estão em perigo tanto em casa, como fora delas. Ao mesmo tempo as construções estão em alta possiblidade de serem danificadas. / The increase in the occurrence of hydrological disasters related to flash floods has begun to be more important for several organs at different scales in order to reduce their magnitude and frequency as much as possible. Precisely because of it, non-structural measures are extremely important measures for preventing such disasters. One of these important measures might be the mapping of flood hazard areas. Therefore, the objective of the present work was to propose and evaluate the flash flood hazard by means of hydrogeomorphic modeling of the Forromeco river basin, Rio Grande do Sul state. Thus, the CAESAR-LISFLOOD model was used to represent the hydrological processes at basin and channel scale. At basin scale hydrographs were generated from the creation of hyetographs for different return periods (RP), considering the largest event recorded in this basin. These hydrographs were used in the channel scale simulations to generate the different flood maps in terms of depth and velocity of water flow. In order to analyze the flood hazard areas, the hazard indexes (HI) associated with the different RPs were determined from the depth and water velocity. Through the IP analysis, the final hazard mapping associated with three RPs (5, 22, and 100 years) was created. In addition, three zones were established to identify the hazard levels, considering the most critical scenario of the three maps. The results showed that the largest flood area is in high degree hazard, occupying 77% of the total area. It indicates that people are in danger both inside and outside houses. At the same time buildings are in high possibility of being damaged.

A precipitação é uma das principais variáveis hidrológicas analisadas antes de ser fornecida como dado de entrada aos modelos chuva-vazão. As dificuldades para quantificar o valor da chuva, de modo a representar o evento que verdadeiramente ocorre na bacia hidrográfica, provêm principalmente da alta variabilidade espacial da precipitação, da quantidade de postos distribuídos em uma área, das falhas existentes nas séries pluviométricas (falhas nos aparelhos, no processamento dos dados e por perdas dos dados). Uma das formas de quantificar o valor da chuva em uma determinada área para uso em modelos concentrados chuva-vazão, a partir de uma rede de pluviômetros, pode ser com base na Media Aritmética ou na Mediana, que foi uma das propostas desta pesquisa. Os métodos para se obter estas estatísticas pontuais seriam mediante a utilização dos cálculos diretos aplicados nos postos presentes dentro dos limites da bacia, ou através dos valores dos nós de uma grade regular localizados no interior da bacia, com os valores destes nós estimados por interpolação de medidas pontuais posicionadas no interior e fora dos limites da bacia. Os interpoladores utilizados foram o Inverso do Quadrado da Distância, O Vizinho mais Próximo, O Vizinho Natural e a Triangulação Linear. O método de interpolação mais adequado, para as situações encontradas nas séries de precipitação, foi selecionado com o uso da Técnica da Validação Cruzada, ao qual, o método do Vizinho Natural apresentou melhor desempenho. As séries das precipitações médias e medianas diárias obtidas pelos Cálculos Diretos, e após a espacialização com o Interpolador Vizinho Natural, foram utilizadas como dados de entrada no modelo chuva-vazão concentrado conceitual IPH II, versão WIN_IPH II, em diferentes escalas de bacias hidrográficas embutidas (9426 a 19,5 Km² ). Os resultados das vazões simuladas pelo modelo, após os processos de calibração, com o uso da calibração monoobjetivo SCE-UA, evidenciaram o melhor método, Cálculos Diretos ou Interpolação, e a estatística pontual, Media ou Mediana, que foi mais adequada a partir do desempenho do modelo nas etapas de calibração e de verificação dos parâmetros resultantes. Concluiu-se que além das falhas existentes influenciarem nas chuvas médias e medianas obtidas por cálculos diretos, a mediana não é uma estatística que representa bem o volume de chuva ocorrente na bacia, pois produziu baixo desempenho no modelo e valores de parâmetros sem significado físico para bacias rurais. Observou-se uma melhora nas duas estatísticas pontuais, após o cálculo da chuva média e da mediana com base nos valores dos nós da grade regular no interior da bacia, estimados pelo interpolador Vizinho Natural. O uso das estatísticas pontuais obtidas por este método produziu bom desempenho do modelo nas etapas de calibração e de verificação. A chuva média obtida por interpolação com o Vizinho Natural foi a estatística mais representativa para a maior parte das escalas analisadas. Este trabalho também mostrou a possibilidade de se fazer à transferência de parâmetros do modelo IPH II, com o uso da melhor estatística pontual, de bacias maiores para bacias menores, com o intuito de verificar situações para obtenção de vazões em bacias menores que não possuem medições fluviométricas. / Precipitation is a key hydrological variables analyzed before being supplied as input to rainfall-runoff models. The difficulties to quantify the amount of rain in order to truly represent the event that occurs in the watershed, primarily come from the high spatial variability of precipitation, the number of stations distributed in an area of flaws in the rainfall series (faults in apparatus in data processing and for loss of data). One way to quantify the amount of rainfall in a given area for use in concentrated rainfall-runoff models, from a network of rain gauges, can be based on the arithmetic mean or median, which was one of the purposes of this research. The methods to obtain these statistics would be off by using the direct calculations applied in these posts within the limits of the basin, or through the values of the nodes of a regular grid located inside the basin, we estimated these values by interpolation offs positioned inside and outside the boundaries of the basin. The interpolators used were the Inverse Square Distance, Nearest Neighbor, The Natural Neighbor and Linear Triangulation. The interpolation method most appropriate to the situations found in the precipitation series, was selected by using the Cross Validation technique, which the Natural Neighbor method showed better performance. The series of daily precipitation means and medians obtained by direct calculations, and after the spatial interpolator with Natural Neighbor, were used as input to rainfall-runoff model focused conceptual HPI II, version WIN_IPH II, at different scales of watersheds embedded (9426 to 19.5 km ²). The results of the simulated flows by the model after the calibration procedures, calibration using the SCE-UA monoobjetivo, showed the best method, Direct calculations or interpolation, and timely statistics, mean or median, which was more appropriate to the performance stages of the model calibration and verification of resulting parameters. It was concluded that besides the existing faults influence on rainfall averages and medians obtained by direct calculations, the median is a statistic that well represents the volume of rainfall occurring in the basin, because it produced lower scores in the model and parameter values without physical meaning to rural basins. We observed an improvement in the two point statistics, after calculating the mean and median rainfall based on the values of the nodes of regular grid within the basin, estimated by the Natural Neighbor interpolation. The occasional use of statistics obtained by this method produced good performance of the model in steps of calibration and verification. The average rainfall obtained by interpolation from the Natural Neighbor was statistically more representative for most of the scales analyzed. This work also showed the possibility of making the transfer of model parameters HPI II, using the best statistical point of basins larger for smaller basins, in order to check conditions for obtaining flows in smaller basins that have no measurements gauged.

O crescimento rápido e descontrolado da urbanização, principalmente nos países em desenvolvimento, vem provocando impactos significativos tanto no meio ambiente quanto para a própria população. A existência de áreas altamente impermeabilizadas traz como consequência o aumento do volume escoado superficialmente, causando aumento nas vazões máximas de até seis vezes a vazão de pré-urbanização. Surge, então, a necessidade de alternativas que solucionem ou reduzem os problemas relacionados ao aumento do volume escoado, não somente que os transfira para outro local. Neste sentido, pode-se aplicar as Melhores Práticas de Gestão (Best Management Practices – BMPs), medidas que servem no gerenciamento das águas pluviais em áreas urbanas, destacando-se os reservatórios de detenção. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver um método para avaliar a minimização do impacto hidrológico de uma bacia urbanizada para que ela se comporte de maneira hidrologicamente semelhante às condições de pré-urbanização, analisando os custos de implantação de bacias de detenção para evitar alagamentos à jusante. Para isso, fez-se uso de simulação hidrológica com modelo IPHS1 para determinação dos hidrogramas de saída dos afluentes da bacia estudada. O dimensionamento dos reservatórios foi realizado com a aplicação do método da curvaenvelope e a escolha dos melhores locais para implantação deu-se a partir da análise dos hidrogramas. Com isso, ajustaram-se funções do tipo Qp=f(V). Estas funções foram utilizadas no modelo de otimização não-linear, considerando-se diferentes restrições de custo. A área de estudo corresponde à bacia hidrográfica Mãe D’água, de 3,39 km², localizada na Vila Santa Isabel no município de Viamão/RS. Os resultados mostraram que a aplicação de uma técnica de otimização associada a um modelo hidrológico mostrou-se útil na avaliação dos custos de projetos de controle do escoamento pluvial (bacias de detenção) urbano para a bacia estudada, podendo servir como material de consulta para o Poder Público e Privado. Além disso, mesmo sem disponibilidade de dados hidrológicos observados e informações mais detalhadas acerca do processo de urbanização da área de estudo, é possível, através da aplicação da metodologia apresentada, desenvolver cenários para análise do aumento da zona urbana e quantificação do impacto hidrológico, para que assim o problema identificado seja minimizado. / The rapid and uncontrolled urbanization, especially in developing countries, has led to significant impacts on both the environment and people themselves. The existence of highly impermeable areas brings as consequence the increase in surface runoff volume, causing an increase in peak flows up to six times the pre-urbanization flow. This requires thus, the need of alternatives to solve or reduce the problems related to the increased volume disposed, and not only transferring it to another location. In this context, the Best Management Practices (BMPs) can be implemented, which are measures for managing storm water in urban areas as, for example, the detention reservoirs. Thus, this work aims to develop a method to evaluate the hydrological impact minimization of an urbanized basin, so that it can behave hydrologically similar to pre-urbanization conditions, analyzing deployment costs of detention basins to prevent flooding downstream. Hence, a hydrologic simulation model with IPHS1 has been used to determine the studied basin tributaries output hydrographs. The reservoirs sizing was evaluated with the application of the Envelope-Curve Method and the choice of the best localizations for their implantation was done by analyzing the hydrographs. Therefore, functions as Qp=f (V) were fitted. These functions were used in the nonlinear optimization model considering different costs constraints. The study area represents the Mãe D’água watershed, with 3,39 km², located at Vila Santa Isabel in Viamão/RS. The results showed that the application of an optimization technique associated with a hydrological model has proven to be useful in storm water runoff control projects costs evaluation (detention basins) for the urban study area and may serve as reference material for Government and Private institutions. Moreover, even without the availability of observed hydrological data and detailed information about the process of urbanization in the study area, it is possible, through the application of the presented methodology, to develop scenarios for analyzing the urban zone expansion and quantification of hydrological impact, in order to minimize the identified problem.

Neste estudo, trata-se de avaliar fontes de precipitação baseadas em estimativas por satélite e técnicas de assimilação de dados para previsão de vazões por meio do modelo hidrológico distribuído MGB-IPH. A insuficiente representatividade espacial dos pluviômetros torna difícil a correta representação dos campos de precipitações. Por outro lado, as estimativas de satélite, embora forneçam uma descrição espacial mais consistente, são potencialmente menos acuradas. Sendo assim, procura-se utilizar métodos que combinem os dados de ambas as fontes para gerar um campo de precipitação mais consistente. Neste trabalho, implementaramse dois modelos de combinação pluviômetro-satélite, CHUVSAT e MERGEHQ, através de uma metodologia de interpolação. Por outro lado, as técnicas de assimilação de dados acoplados aos modelos de previsão hidrológica são também de interesse neste estudo, pois minimizam as incertezas associadas ao processo de calibração de parâmetros, às variáveis de estado e dados de entrada do modelo hidrológico. Para esse propósito, escolheu-se a bacia do rio Tocantins e implementou-se particularmente a técnica de assimilação de dados de tipo sequencial chamado na literatura de filtro de partículas, conjuntamente com o método de filtro Kalman por conjunto e o método de assimilação AsMGB atualmente acoplado ao modelo MGB-IPH. O estudo mostra que a precipitação combinada utilizada como dado de entrada na simulação hidrológica permitiu reproduzir adequadamente os hidrogramas observados para o período de calibração e validação. Já para o caso das vazões resultantes, durante a etapa de previsão, a precipitação combinada mostrou-se com melhor desempenho em termos estatísticos que os métodos sem combinar, sobretudo após 24 horas de antecedência. Finalmente, a técnica de assimilação de dados por filtro de partículas conseguiu absorver os erros da simulação melhorando as medidas de desempenho na etapa de previsão sendo superior ao modelo de previsão sem considerar assimilação. / The objective of this study is to evaluate precipitation sources based on satellite estimates and data assimilation techniques for prediction of flows by means of the distributed hydrological model MGB-IPH. The insufficient spatial availability of rain gauges makes difficult to represent precipitation fields appropriately. In contrast, satellite estimates, although providing a more consistent spatial description, are potentially less accurate. Thus, raingauge satellite merging methods that combine data from both sources to generate a more consistent precipitation field are used herein. For this purpose, two models namely CHUVSAT and MERGEHQ were implemented using an interpolation technique. On the other hand, data assimilation techniques coupled with hydrological forecasting models are also assessed in this study. The assimilation process minimizes the uncertainties associated with the parameter calibration procedure, variable state and hydrological input data. In this manner, the sequential data assimilation technique namely particle filter in conjunction with the Kalman filter method and the assimilation method AsMGB, which is currently coupled to the MGBIPH model, were implemented and applied to the Tocantis basin. The obtained results showed that the combined precipitation used as input data in the hydrological simulation allowed reproducing adequately the observed hydrograms for the periods of calibration and validation. In the case of the resulting flows during the forecast stage, the merging precipitation was shown to perform better in statistical terms than the uncombined methods, especially after 24 hours in advance. Finally, the data assimilation technique by particle filter was able to absorb all simulation errors, improving the performance measures in the forecasting stage, thus being superior to the forecasting model without considering assimilation.

Soil moisture can be a determining factor in hydrological processes. However, the monitoring of soil water content is difficult to perform because of its spatio-temporal variability and because field measurements are expensive and time-consuming. Thus, the use of the Tank Model and also a moisture index derived from this model can be very useful in hydrological studies and in the management of natural disasters. In addition, the evaluation of this index in a distributed form in the river basin allows a more detailed analysis of the water content of the soil, considering its spatial variability. The objective of this study was to develop a distributed version of the Tank Model (D-Tank Model) to determine a soil moisture content (IUS), dividing the basin into cells with a resolution of 2 meters. The study area was the Araponga River basin (5.26 ha), located in the north of Santa Catarina, and with hydro-meteorological and tensiometric data available. In the study, data were used every 5 minutes of rainfall, evapotranspiration and flow, and soil water tension every 10 minutes, measured from March 2011 to December 2015. Initially the Tank Model was used, Aiming only at the rain-flow process of the basin for five short-duration events aiming at the calibration of the parameters, which were also used in the D-Tank Model cells. The validation of this transfer of parameters was done using the average of the parameters found in the calibration, applying it in two other short duration events. After validation, the water storage in the soil of each of the basin cells generated for the D-Tank Model was calculated. With the D-Tank Model, the IUS values were obtained, which were compared with the soil water tension values measured by the tensiometers. The individual storage values of the two reservoirs S1, and S2, were also compared with the water tension values. The comparison was made through the linear correlation coefficient, seeking negative correlations between the variables, which occurred in a satisfactory way, both between the IUS and the tension values, as well as the storage values of the reservoirs and the water tension values. The present work showed that IUS may be an applicable measure for soil moisture representation. / A umidade do solo pode ser um fator determinante nos processos hidrológicos. No entanto, o monitoramento do conteúdo de água no solo é difícil de ser realizado, devido à sua variabilidade espaço-temporal e porque as medições de campo são dispendiosas e demoradas. Assim, a utilização do Tank Model e também de um índice de umidade, derivado deste modelo, podem ser muito úteis nos estudos hidrológicos. Além disso, a avaliação desse índice de forma distribuída na bacia hidrográfica permite uma análise mais detalhada do conteúdo de água do solo, uma vez que considera a sua variabilidade espacial. O objetivo deste estudo foi desenvolver uma versão distribuída do Tank Model (D-Tank Model), para determinar um índice de umidade do solo (IUS), dividindo a bacia em células com resolução de 2 metros. A área de estudo foi a bacia hidrográfica do Rio Araponga (5,26 ha), localizada no norte de Santa Catarina, e com disponibilidade de dados hidro-meteorológicos e tensiométricos. No estudo foram utilizados dados a cada 5 minutos de precipitação, evapotranspiração e vazão, e de tensão de água no solo a cada 10 minutos, medidos no período de março de 2011 a dezembro de 2015. Inicialmente foi utilizado o Tank Model (concentrado), visando somente o processo chuva-vazão da bacia para cinco eventos de curta-duração visando a calibração dos parâmetros, que foram também utilizados nas células do D-Tank Model. A validação desta transferência de parâmetros se deu utilizando a média dos parâmetros encontrados na calibração, aplicando-a em outros dois eventos de curta duração. Após a validação, foi calculado o armazenamento de água no solo, de cada uma das células da bacia, geradas para o D-Tank Model. Com o D-Tank Model obteve-se os valores de IUS, que foram comparados com os valores de tensão da água no solo, medidos pelos tensiômetros. Os valores de armazenamento individuais dos dois reservatórios S1, e S2, também foram comparados com os valores de tensão. A comparação foi feita através do coeficiente de correlação linear, buscando correlações negativas entre as variáveis, o que ocorreu de forma satisfatória, tanto entre o IUS e os valores de tensão, como para os valores de armazenamento dos reservatórios e os valores de tensão da água no solo. O presente trabalho mostrou que o IUS pode ser uma medida aplicável para representação da umidade do solo.