Orientador: Antonio Carlos Zuffo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-23T22:45:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RibeiroJunior_LeopoldoUberto_D.pdf: 7603056 bytes, checksum: 74ce20bf0fd942a64b1199863b05ffc9 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: As pesquisas referentes às mudanças do clima são de extrema relevância para a sociedade; contudo, vêm resultando em divergências no meio científico e o tema necessita de mais estudos. Caso as projeções do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), que apontam para mudanças futuras do ambiente sejam verificadas, as consequências para as atividades humanas devem se manifestar de diversas formas. No Brasil, a hidroeletricidade é a principal fonte da matriz energética, e com a perspectiva de alterações do clima, os conflitos pelo uso da água nos reservatórios podem se acentuar. Dessa forma, analisa-se o possível impacto das mudanças climáticas sobre a Usina Hidrelétrica de Furnas e propõe-se uma abordagem metodológica para mitigação dos conflitos. Como o estudo do comportamento hídrico é fundamental para a eficiência do sistema de gestão, foi realizada análise de tendência temporal das variáveis precipitação e vazão, com base nos registros históricos por meio de sete testes não paramétricos. Diversos critérios restringiram a análise a 15% do total de postos pluviométricos na bacia, o que representa a deficiência do sistema de coleta, tratamento e gerenciamento dos dados, sendo que em 40% das estações avaliadas, as alterações foram significativas; contudo, as distribuições do número de dias chuvosos se mantiveram inalteradas. Em relação aos dados fluviométricos, foram identificadas tendências de aumento não significativas. Para estimativa da disponibilidade hídrica futura, foi utilizado o modelo hidrológico chuva-vazão MGB, que obteve bom ajuste e calibração em relação aos dados observados. A fim de alimentar o MGB, foram utilizados dados do modelo atmosférico global HadCM3; no entanto, o modelo possui limitações devido à alta resolução e custo computacional. Para contornar essa limitação, foi utilizada a técnica do "downscaling" para melhor representação dos processos físicos locais, por meio do modelo regional Eta desenvolvido pelo INPE. Foram projetados cenários por meio de seis variáveis climatológicas de quatro membros, sendo o cenário "medium" o mais restritivo, dentro dos parâmetros do cenário A1B do IPCC, que foram bem ajustados para prever condições futuras, no período 2011 - 2099. Caso os cenários do Eta se verifiquem e a produção de energia de Furnas se mantenha próximo dos registros históricos, o reservatório pode esvaziar-se intensamente devido a uma estiagem prolongada. Assim, buscou-se o aprimoramento de uma metodologia para que as os aproveitamentos hidrelétricos venham atender tanto a produção de energia como a necessidade da comunidade ribeirinha e de jusante. Com base nos dados históricos da operação, prosseguiu-se para fixação da duração e frequência de transgressão de referência, com base na cota 762 m, sendo determinado como condição ideal para um período de cinco anos que o reservatório deva ficar apenas dois ciclos distribuídos em 15 meses abaixo deste nível, que pode ser alcançado com adoção de uma regra operativa por meio do armazenamento de um percentual da vazão afluente planejada para o mês subsequente, sempre que as condições de frequência e duração não sejam atingidas. Como resultado, verifica-se a possibilidade de uso integrado mais eficiente, embora o efeito sobre o Sistema Interligado Nacional não tenha sido analisado / Abstract: The research related to climate change are very important to society; however, has resulted in differences in the scientific community and the topic requires further studies. If the projections of the Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC that point for future changes in the environment, the consequences for human activities should manifest itself in many way. In Brazil, hydroelectric power is the greatest of the energy matrix, and with the possibility of climate change conflicts related to the water use in the reservoirs can be accentuated. In This way, were analyzes the potential impact of climate change on Furnas Hydroelectric Power and proposes a methodology to mitigation the conflicts. As the hydrology study is critical to the efficiency of the water management system, analysis trends of precipitation and flow variables, based on historical records using seven non-parametric tests. Some criteria analysis restricted to 15% of all pluviometer in the Furnas basin, which represents the deficiency in the collection, treatment and data management system, and in 40% of the stations evaluated the changes were significant, however the distributions of the number of rainy days remained without changed. In relation to runoff data, trends were identified no significant increase. To estimate future water availability, was used a hydrological rainl-flow model - MGB, which got good adjustment and calibration to the observed data. In order to use the MGB, were used data from HadCM3 global atmospheric model; however, the model has limitations due to the high resolution and computational cost. To work around this limitation, it was used the technique of "downscaling" for better representation of local physical processes, through the regional model Eta developed by INPE. Scenarios were projected through six climatological variables of four members, the "medium" scenario show the most restrictive, within the parameters of the IPCC A1B scenario, which were well adjusted to predict future conditions in the period 2011 - 2099. If the Eta scenarios occur, and the energy production of Furnas remains similar to historical records, the reservoir may empty intensely due to a prolonged drought. Thus, to improve the hydroelectric plants system will be proposed a methodology to consider energy production, such as the need of the riverside community and downstream public. Based on historical data of the operation, was fixed the duration and frequency of transgression of reference, based on 762 m level, being determined as optimal ideal condition for a period of five years that the reservoir should stay only two cycles distributed in 15 months under this level, which the adoption of an operation rule by storing a percentage of the influent flow planned for the following month, whenever the conditions of frequency and duration are not affected. As a result, there is the possibility of integrated use more efficient, although the effect on National Interconnected System has not been analyzed / Doutorado / Recursos Hidricos, Energeticos e Ambientais / Doutor em Engenharia Civil

Submitted by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2016-05-09T17:30:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Aplicabilidade de modelos de hidrograma unitário em bacias hidrográficas hidrologicamente distintas.pdf: 14911634 bytes, checksum: 81a2209820b64f7bee6b4bd3366bfaac (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2016-05-09T17:31:29Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Aplicabilidade de modelos de hidrograma unitário em bacias hidrográficas hidrologicamente distintas.pdf: 14911634 bytes, checksum: 81a2209820b64f7bee6b4bd3366bfaac (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2016-05-09T17:31:48Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Aplicabilidade de modelos de hidrograma unitário em bacias hidrográficas hidrologicamente distintas.pdf: 14911634 bytes, checksum: 81a2209820b64f7bee6b4bd3366bfaac (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-09T17:32:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Aplicabilidade de modelos de hidrograma unitário em bacias hidrográficas hidrologicamente distintas.pdf: 14911634 bytes, checksum: 81a2209820b64f7bee6b4bd3366bfaac (MD5) Previous issue date: 2015-08-26 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGS / Eventos extremos de precipitação, combinados com aumento da população, intensificação de atividades agrícolas e uso inadequado do solo, têm culminado em inúmeros problemas relacionados a cheias em bacias hidrográficas. A gestão dos recursos hídricos é considerada bastante desafiadora e o monitoramento hidrológico tem sido uma importante ferramenta. No entanto, o monitoramento hidrológico ainda é um fator limitante de modo que comumente técnicos da área de recursos hídricos se deparam com a ausência de dados no local de interesse. No caso da gestão de cheias em bacias hidrográficas, os dados de vazão são substanciais na compreensão do comportamento hidrológico quando da ocorrência de um evento de chuva intensa. Esta carência de dados hidrológicos tem resultado no desenvolvimento de modelos para estimativa de hidrogramas de escoamento superficial direto (ESD) resultantes de eventos de precipitação. O ESD é o componente mais importante para análise de vazões decorrentes de eventos extremos de chuva. Dentre as técnicas de modelagem de ESD, deve ser destacada a teoria do Hidrograma Unitário (HU) e do Hidrograma Unitário Instantâneo (HUI). O objetivo deste trabalho foi avaliar os modelos de HU Triangular (HUT), HU Adimensional (HUA), HUI de Nash (HUIN), HUI de Clark (HUIC), HUI de Nash Geomorfológico (HUING) e HUI de Clark Geomorfológico (HUICG) para determinação do hidrograma de ESD decorrentes de eventos de precipitação em uma bacia hidrográfica localizada no Rio Grande do Sul e outra em Minas Gerais. As informações básicas para utilização de tais modelos de HU e HUI foram as variáveis topográficas extraídas dos modelos digitais de elevação e dados hidrológicos de cada bacia. Foi estabelecida a curva-chave de cada seção de controle no intuito de converter dados linimétricos em dados de vazões. Com base nos eventos chuva-vazão escolhidos para cada bacia, pôde-se constituir o hietograma de cada evento e o hidrograma correspondente. A separação de escoamento foi realizada usando o método das inflexões, enquanto a determinação das precipitações efetivas (Pe’s) foi realizada pelos métodos do Índice , CN e CN modificado. Foi possível constatar que: i) as suposições da técnica de HU e de HUI foram válidos para a modelagem do hidrograma de ESD para as duas bacias hidrográficas analisadas; ii) houveram diferenças nos hidrogramas de ESD estimados nas duas bacias pelos modelos de HU e HUI empregados; iii) além de ter sido verificado o impacto das diferenças de características fisiográficas entre as bacias, especialmente aquelas vinculadas ao solo, na modelagem de cheias, também foi constatado que a diferença do padrão de chuvas entre as duas regiões exerceu influência na referida modelagem; iv) o método de determinação de Pe exerceu influência significativa sobre os resultados dos diferentes modelos de HU e HUI, especialmente quando da estimativa de vazões de pico; e v) o modelo HUIC foi o que estimou os hidrogramas de ESD para as duas bacias hidrográficas de forma mais satisfatória, seguido do HUIN, sendo que ambos apresentaram substancial superioridade em relação aos modelos de HU tradicionalmente empregados (HUT e HUA) e também aos modelos de HUING e HUICG. / Heavy rainfall events in conjunction with increase in population, intensification of agricultural activities and inappropriate land use, have resulted in countless problems related to floods in watersheds. Water resources management is considered challenging and hydrological monitoring has been a fundamental tool. However, this type of monitoring is a limiting factor such that practitioners and engineers have to commonly deal with the inexistence or lack of information in the site of interest. Streamflow data sets are essential for flood management in watersheds in order to allow the understanding of hydrological behavior due to the occurrence of a heavy rainfall event. Such lack of hydrological data has culminated in the development of models for estimation of direct surface runoff (DSR) hydrographs resulting of rainfall events. DSR is the main component when analyzing stream flows originated from extreme rainfall events. Among the existing techniques available for DSR modeling, it should be highlighted the theory of Unit Hydrograph (UH) and of Instantaneous Unit Hydrograph (IUH). The objective of this study was to evaluate the Triangular UH (TUH), Dimensionless UH (DUH), Nash IUH (NIUH), Clark IUH(CIUH), Geomorphological Nash IUH (GNIUH) and Geomorphological Clark IUH (GCIUH) for estimation of DSR hydrographs resulting of extreme rainfall events in a watershed situated in Rio Grande do Sul State and another located in Minas Gerais State. The basic information for use of the aforementioned UH and IUH models were topographical variables extracted from digital elevation models and hydrological data (rainfall and water level). The stage-discharge rating curve of each outlet was obtained in order to convert water levels into streamflow records. Based on the rainfall-streamflow events, which were chosen for each watershed, it was possible to develop the hyetograph of each event and the corresponding hydrograph. DSR separation was performed through the inflexion method, while the determination of effective rainfalls (Pe’s) was done by means of the methods known as  index, CN and Modified CN. The main results and conclusions were: i) the suppositions of UH and IUH were valid for DSR modeling in the studied watersheds; ii) differences among DSR hydrographs estimated by the different models of UH and IUH were found; iii) there was impact of the differences in physiographical characteristics between watersheds, especially those parameters associated with soil, on flood modeling, and it was also observed that the difference in the rainfall patters between watersheds exerted influence on flood modeling; iv) the method for determination of Pe had substantial influence on the results obtained through the different UH and IUH models, especially when analyzing the estimation of peak stream flows; and v) CIUH was the most satisfactory model to estimate DSR hydrographs for the watersheds, followed by NIUH, and both presented substantial superiority in relation to the UH models, which are traditionally employed (TUH and DUH), and to the GNIUH and GCIUH.

This dissertation presents the results of the qualitative and quantitative modeling of the Arroio Cancela urban basin, having an area of 4.35 km², with the use of the Storm Water Management Model (SWMM5). The generation and routing of the runoff, base flows and the processes of accumulation and washoff of the total suspended sediments (TSS) and organic matter represented by biochemical oxygen demand (BOD5) were modeled. The package PEST (Parameter Estimator) was used in the calibrations of the most sensitive parameters of the SWMM5. Eight months of monitored rainfall and runoff data containing 34 rainfall events were calibrated. Calibration of the qualitative processes used 10 events containing monitored data with concentrations of TSS and BOD5. The validation of the average calibrated parameters was carried out over a period of three months, having 16 rainfall events, 4 of which containing monitored data of TSS and BOD5. The results indicate that the SWMM5 is more sensitive to parameters related with the impermeable areas of the basin. The parameters of the permeable areas were more sensitive in events of greater magnitude. The use of PEST proved to be valuable in optimizing the model, considering the speed at which the algorithm converges to a satisfactory solution. The runoff calibration of the events reached very good Nash-Sutcliffe efficiencies (ENS) (average of 0.92). For the continuous simulations, calculated ENS reached a value of 0.72. The average errors in the flow volume for both cases were less than 14%. The calibration of TSS reached an average ENS value of 0.56 and, for BOD5, an average ENS of -0.75, with a high dispersion of the washoff parameters for both pollutants. The runoff validation for events produced an average ENS equal to 0.47, calculated median equal to 0.87 and hydrograms with good reproduction of the shape of the observed data. The validation of the continuous series presented ENS equal to 0.74 and an underestimation of the flow volume equal to 7.7%. The validation of the quality processes resulted very poor ENS indexes, with deficiently representation of the variation of TSS and BOD5 concentrations. The results indicate that the use of the SWMM5 model coupled with the PEST calibrator can produce good results in the prediction of runoff events and continuous flow series. However, the representation of the qualitative processes require better initial parameter estimations for buildup and washoff, in addition to improvements in the calculation algorithm of buildup and washoff of pollutants. / Este trabalho apresenta os resultados da modelagem qualiquantitativa da bacia urbana do Arroio Cancela, possuindo 4,35 km² de área, com o uso do modelo Storm Water Management Model (SWMM5). Foram modelados os processos de geração e propagação do escoamento superficial e de base, além dos processos de acumulação e lavagem do total de sedimentos em suspensão (TSS) e da matéria orgânica representada pela demanda bioquímica de oxigênio (DBO5). O pacote de rotinas PEST (Parameter Estimator) foi empregado nas calibrações dos parâmetros mais sensíveis do SWMM5. Ao total, foram calibrados 8 meses de dados monitorados de chuva e vazão, contendo 34 eventos chuvosos. Na calibração dos processos qualitativos empregaram-se 10 eventos contendo estimativas da concentração do TSS e da DBO5. A validação da média dos parâmetros calibrados foi realizada num período de 3 meses, possuindo 16 eventos chuvosos, dos quais 4 contém dados monitorados do TSS e da DBO5. Os resultados indicam que o SWMM5 é mais sensível aos parâmetros relativos às áreas impermeáveis da bacia. Os parâmetros das áreas permeáveis foram mais sensíveis nos eventos de maior magnitude. O uso do PEST revelou-se de grande valia na otimização do modelo, tendo em vista a velocidade com que o algoritmo converge para uma solução satisfatória. A calibração por eventos do escoamento superficial atingiu índices de eficiência de Nash-Sutcliffe (ENS) muito bons (média de 0,92). Para a série contínua, o ENS calculado atingiu o valor de 0,72. Os erros médios no volume de vazão para ambos os casos foi inferior a 14%. A calibração do TSS atingiu ENS médio de 0,56 e, da DBO5, ENS médio de -0,75, com parâmetros de lavagem muito dispersos para ambos os poluentes. Na validação dos eventos, a média dos parâmetros calibrados produziu valores médios de ENS igual a 0,47, mediana calculada igual a 0,87 e hidrogramas com boa reprodução da forma da série observada. A validação da série contínua alcançou ENS igual a 0,74 e subestimativa no volume de vazão igual a 7,7%. A validação dos processos qualitativos foi muito deficiente, não sendo reproduzida satisfatoriamente a variação da concentração do TSS e da DBO5. Os resultados apontam que o uso do modelo SWMM5 acoplado ao calibrador PEST produz bons resultados na predição do escoamento superficial em eventos isolados e em séries contínuas. Todavia, a representação dos processos qualitativos requer melhores estimativas dos parâmetros iniciais de acumulação e lavagem, além do aperfeiçoamento do algoritmo de cálculo dos mesmos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The sub-basin of the river Siriri stands out for its diversity in land use and soil, having: agricultural activity, with planting of sugarcane and pasture; industrial, producing fertilizers and agro-energy; and urban areas. Also in the study area are perceived visual impacts, such as the removal of riparian vegetation along the river and around the springs reflecting the environmental quality loss; advanced erosion stage in some reaches; sediment banks in bed; odor and the presence of solid waste in dried periods. This study aims to evaluate the quality of surface waters in the watershed of the Rio Siriri by collecting water samples, laboratory tests and statistical tools, in order to contribute to the understanding of its seasonal variation. Thus, to characterize the water quality of the river Siriri were selected five points for the collection of water samples. This research used some statistical tools, such as the descriptive statistics applied to twelve variables: T, pH, DO, N, NO-3, P, chlorophyll-a, PRD, TDS, turbidity, EC and TTC; and the correlation matrix tool; analysis of variance and principal component analysis. The survey showed that DO is on alert for noble uses in this basin in study. P is not within the limit of CONAMA Resolution 357/2005 for Class 1, but within the limit for Class 2, but on alert. There is a negative correlation between the variable agriculture area with the DO and positively with EC, turbidity and P. In the ANOVA analyses, there was significant difference (at 5% level of significance) to the location factor for the variables pH, EC, TDS, DO, turbidity, N, P, TTC, depth, agriculture and pasture. For seasonality factor it was observed significant difference for T, NO-3, N, P, PRD, turbidity, chlorophyll-a and precipitation. By PCA with Varimax rotation, the PC1 (27%) concentrated the variables related to the influence of agricultural activities (EC, TDS, DO, P, agriculture and pasture). It was observed that the point P1 contributed to the variations of N, NO-3 and DO. / A sub-bacia hidrográfica do rio Siriri destaca-se por sua diversidade no uso da terra e do solo, possuindo: atividade agropecuária, com plantio de cana-de-açúcar e pastagens; industrial, com produção de fertilizantes e agroenergia; e, zonas urbanas. Também na área em estudo percebem-se impactos visuais, como: a supressão da mata ciliar ao longo do rio e no entorno das nascentes refletindo na perda da qualidade ambiental; trechos em estágio de erosão avançada; bancos de sedimentos no leito; odor em períodos secos e presença de resíduos sólidos. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a qualidade das águas superficiais na sub-bacia hidrográfica do Rio Siriri por meio de coletas de amostras de água, testes laboratoriais e ferramentas estatísticas, buscando contribuir para o entendimento da sua variação sazonal. Dessa forma, para caracterizar a qualidade da água do rio Siriri foram selecionados cinco pontos para a coleta de amostras de água. Essa pesquisa utilizou algumas ferramentas estatísticas, tais como a estatística descritiva aplicada nas doze variáveis: T, pH, OD, N, NO-3, P, clorofila-a, PRD, SDT, turbidez, CE e CTT; a ferramenta matriz de correlação; a análise de variância e a ferramenta para análise de componentes principais. A pesquisa mostrou que o OD encontra-se em estado de alerta para usos nobres na sub-bacia hidrográfica em estudo. O P não está dentro do limite da Resolução CONAMA 357/2005 para Classe 1 e sim dentro do limite para Classe 2, porém em estado de alerta. Há correlação da variável agricultura negativamente com o OD e positivamente com CE, Turbidez e P. Na análise da ANOVA houve diferença significativa (ao nível de 5% de significância) para o fator localização para as variáveis pH, CE, SDT, OD, turbidez, N, P, CTT, profundidade, agricultura e pastagem. Para sazonalidade, verificou-se diferença significativa para T, NO-3, N, P, PRD, turbidez, clorofila-a e para as precipitações. Por PCA com rotação Varimax, o PC1 (27%) concentrou-se as variáveis relacionadas à influência de atividades agrícolas (CE, SDT, OD, P, agricultura e pastagem). Observou-se que o ponto P1 contribuiu para as variações de N, NO-3 e OD.

[pt] O litoral sul fluminense vem passando por muitas mudanças desde a abertura da rodovia Rio-Santos na década de 1970, o que provocou diversos conflitos socioambientais em decorrência de um intenso processo de especulação imobiliária. Em paralelo, a criação de diversas unidades de conservação restringiu práticas das comunidades tradicionais locais e reorganizaram de diversas formas seus territórios. No ano de 2014, a crise hídrica do sudeste brasileiro afetou também comunidades rurais em Paraty, entre elas, a comunidade do Quilombo Campinho da Independência localizada na bacia do rio Carapitanga. Buscou-se compreender se a crise hídrica local se deu em decorrência unicamente de uma variabilidade climática ou se foi potencializada por mudanças socioambientais recentes. Sendo assim, foram analisados os processos sociais históricos que conduziram às mudanças de uso do solo na região, tendo como foco as comunidades quilombolas e suas formas de resistência e adaptação aos diferentes contextos históricos. Em seguida, foram analisadas variáveis ambientais locais como a distribuição histórica da precipitação na bacia do Carapitanga e as resultantes geo-hidroecológicas do manejo tradicional. Para tal, foram selecionadas três áreas no Quilombo do Campinho que foram utilizadas em tempos distintos: florestas de 30 e 50 anos regeneradas após abandono de roças e uma área de agrofloresta, recentemente implementada (10 anos). As variáveis monitoradas, coletadas e analisadas ao longo da pesquisa foram: precipitação, interceptação florestal, umidade do solo, capacidade de retenção hídrica da serrapilheira, propriedades físicas e condutividade hidráulica saturada (Ksat) do solo, levantamento fitossociológico das áreas regeneradas após o uso e a classificação das espécies arbóreas em grupos ecológicos. Os resultados indicam que o manejo destas comunidades produz na paisagem um mosaico vegetacional em diferentes estágios sucessionais com diferentes funções geo-hidroecológicas. Dentre essas funções, as três áreas se destacaram diferentemente. De forma geral, a agrofloresta apresentou maiores valores de Ksat e umidade do solo, consistindo numa área de maior recarga e armazenamento de água, além das espécies cultivadas servirem de alimento para a fauna, fortalecendo interações ecológicas. A floresta de 30 anos apresentou a maior diversidade de espécies arbóreas e a floresta de 50 anos a maior diversidade estrutural dos indivíduos arbóreos e, consequentemente, a maior interceptação da precipitação. Ainda que a luta e a resistência das comunidades tradicionais tenham produzido avanços, políticas e dinâmicas mais recentes na região aliadas às tendências pluviométricas para o sudeste brasileiro acendem alertas, uma vez mais, para as consequências socioambientais do modelo político e econômico dominante. / [en] The southern coast of Rio de Janeiro has undergone many changes since the opening of the Rio-Santos highway in the 1970s. This fact has caused several socio-environmental conflicts as a result of an intense process of real estate speculation and several conservation units were created, which controlled traditional community practices and so, reorganized their territories in different ways. In 2014, the water crisis in southeastern Brazil also affected rural communities in Paraty, including the Quilombo Campinho da Independência community located in the Carapitanga river basin. We sought to understand if the local water crisis occurred solely as a result of climate variability or if it was enhanced by recent socio-environmental changes. Thus, the historical social processes that led to changes in land use in the region were analyzed, focusing on quilombola communities and their forms of resistance and adaptation to different historical contexts. Then, local environmental variables were analyzed, such as the historical distribution of precipitation in the Carapitanga basin and the geo-hydroecological results of traditional management. To this end, three areas were selected in Quilombo do Campinho that were used at different times: 30- and 50-year-old forests regenerated after the abandonment of swiddens and an agroforestry area, recently implemented (10 years). The variables monitored, collected and analyzed throughout the research were: precipitation, forest interception, soil moisture, litter water retention capacity, physical properties and saturated hydraulic conductivity (Ksat) of the soil, phytosociological survey of regenerated areas after use and the classification of tree species into ecological groups. The results indicate that the management of these communities produces a vegetation mosaic in the landscape at different successional stages with different geo-hydroecological functions. Among these functions, the three areas stood out differently. In general, the agroforestry showed higher values of Ksat and soil moisture, consisting of an area of greater water recharge and storage, in addition to the cultivated species serving as food for the fauna, strengthening ecological interactions. The 30-year-old forest had the greatest diversity of tree species and the 50-year-old forest the greatest structural diversity of individual trees and, consequently, the greatest precipitation interception. Although the struggle and resistance of traditional communities have produced advances, more recent policies and dynamics in the region, combined with rainfall trends for the Brazilian Southeast, raise alerts, once again, for the socio-environmental consequences of the dominant political and economic model.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-11-06T16:08:46Z No. of bitstreams: 1 PAULO ROMERO GUIMARÃES SERRANO DE ANDRADE - DISSERTAÇÃO PPGECA 2000..pdf: 36173335 bytes, checksum: 8c355842ff686dced645eaae16c63cfd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-06T16:08:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PAULO ROMERO GUIMARÃES SERRANO DE ANDRADE - DISSERTAÇÃO PPGECA 2000..pdf: 36173335 bytes, checksum: 8c355842ff686dced645eaae16c63cfd (MD5) Previous issue date: 2000-12-14 / A notória subutilização dos reservatórios do Nordeste do Brasil, mormente em sua região semi-árida, derivando, regra geral, da ausência de um manejo adequado e de instrumental técnico eficiente aplicáveis à funcionalidade dos seus perímetros de irrigação, desperta, quase sempre, o receio de esgotá-los. O uso mais racional dos recursos hídricos e a busca da maximização dos benefícios advindos de aproveitamentos hidráulicos já existentes, a fim de que as populações dessa área possam ser melhor atendidas, motivaram a elaboração deste trabalho. Neste contexto, procurou-se estudar a operação do sistema hídrico formado pelos reservatórios Jucazinho e Carpina, e três perímetros de irrigação, localizados na bacia do rio Capibaribe, em Pernambuco, com o objetivo de maximizar os benefícios financeiros líquidos advindos da agricultura irrigada e da piscicultura, atendidos o requerimento de água para o abastecimento urbano, prioritariamente, necessidades hídricas da regularização e controle de cheia. Para analisar o comportamento do sistema hídrico e tentar prover solução ótima para a sua operação, foi aplicado o modelo ORNAP (Curi e Curi, 1999) de otimização, de base mensal, apoiado em técnicas de programação não linear. A função objetivo que visa a maximização do lucro da prática agrícola irrigada e piscicultura, é sujeita a restrições diversas, representadas por equações de natureza linear e não linear, que traduzem no processo de otimização, a nível mensal, as limitações físicas dos reservatórios, perímetros e equipamentos hidráulicos, limitações hidrológicas, legais, econômicas e sociais, que são próprias de sistemas de múltiplos usos Abordagens determinísticas foram necessárias, idealizando-se o futuro do sistema hídrico como conhecido através de cenários de planejamento, caracterizados por três situações climáticas distintas (média, seca e chuvosa), que são completados, basicamente, pela definição de valores para variáveis de entrada para o modelo, relacionadas aos elementos naturais e artificiais identificados como pertinentes ao sistema, que envolvem reservatórios, demandas de abastecimento urbano, calhas de rio e perímetros de irrigação. Os resultados otimizados para as diversas variáveis de decisão, como descargas dos reservatórios e áreas irrigadas, máximas e mínimas, são gerados para cada situação climática, combinadas com diferentes aspectos operacionais adotados para os reservatórios Jucazinho e Carpina. O estudo de otimização mostrou que, respeitadas as restrições operacionais impostas, neste estudo, à funcionalidade do sistema hídrico, as áreas máximas cogitadas para os perímetros não seriam totalmente irrigadas. Os resultados alcançados mostram a viabilidade do modelo ORNAP na prática do planejamento e gerenciamento de reservatórios e perímetros, constituindo-se numa interessante ferramenta de apoio à tomada de decisão. / The not utilization in its full potential of the reservoirs in the Northeast of Brazil, especially in its semi-arid area, derives, most of the time, of the absence of an appropriate handling and the fear of empty them. The motivation for this work was the achievement of a more rational use of the water resources and the search of the maximization of the benefits generated by the hydraulic uses already existent, so that the population of that area can be better assisted. In this context, it is studied the operation of the water resource system formed by the reservoirs Jucazinho and Carpina, and three irrigation sites, located in the basin of the Capibaribe river, in Pernambuco, North-east Brazil, with the objective of maximizing the net income generated by the irrigated agriculture and fish farming, respecting the needs of water for urban uses, flow and flood control. To analyze the behavior of the water resources system in order to obtain an optimal solution for its operation, was applied an optimization model called ORNAP (Curi and Curi, 1999), of monthly base, based on a nonlinear optimization technique. The objective function that seeks the maximization of the profit of the irrigated agricultural and and extensive fishing activities, is subject to several constraints, represented by equations of linear and non linear nature that accounts, in the optimization process, at monthly level, for the physical limitations of the reservoirs, perimeters and hydraulics equipment, hydrological limitations, legal, economical and social requirements, that are inherent of water resource systems of multiple uses. A deterministic approach was necessary, where the future was idealized through planning scenarios, characterized by three different climate situations (average, dry and rainy). The optimal values assumed by the several decision variables, such as discharges of the reservoirs and irrigated areas for each crop, are generated for each climatic situation, taking in account the several operational aspects adopted for the reservoirs Jucazinho and Carpina. The optimization study showed that, respected the imposed operational constraints, in this study, the maximum areas cogitated for the perimeters would not be totally irrigated. The reached results show the viability of the model ORNAP for the planning and management of reservoirs and irrigated sites, constituting in an interesting tool for a decision support system.

Atravessando diferentes escalas, o diagnóstico do ambiente construído considera a floresta urbana como espaço humano de natureza integrada, enfrentando a necessidade de equacionar a capacidade reprodutora de água diante da ocupação e da expansão urbana. O presente trabalho apresenta um método desenvolvido e aplicado para avaliar as diferentes dimensões do espaço urbano, notadamente, aquelas relacionadas à interface cidade-hidroesfera de municípios e de regiões, que necessitam do gerenciamento das unidades hidrográficas. Consiste em um modelo conceitual de uma abordagem multidimensional da paisagem construída, contextualizando os principais componentes do espacial/urbano, visando a configuração adequada de zonas ecológico-econômicas. Avaliaram-se inicialmente as técnicas desenvolvidas por outros autores para a construção de um novo método. A partir das observações diretas e indiretas, dados e informações foram organizados em um banco de dados que viabilizou a leitura cruzada, pela técnica de sobreposição de mapas e imagens de satélite (LANDSAT 7ETM+), processadas para Sistema de Informação Geográfica SIG com o uso do ENVI 4.1 (Environment for Visualizing Images) acompanhado com IDL (Interactive Data Language). Do cruzamento da dimensão horizontal com a vertical, propõem-se sete passos metodológicos: identificar, conhecer, compreender, ordenar, analisar, aplicar e avaliar para a abordagem da dinâmica estrutural combinada a compatibilidade ambiental. Adotou-se a modelagem para a análise multi-espacial da cobertura da terra, analisando os componentes do espaço/território na região do Vale do Ribeira de Iguape e no município de Registro-SP. Nas diferentes escalas observadas, os resultados mostram vários Planos de Informações (Pis) de fronteiras topológicas que traduziram os padrões e processos, interligados em diferentes campos da ecologia da paisagem urbana, unindo a geografia humana, a economia do espacial hídrico e o planejamento adequado. Oito planos de informação estão correlacionados na relação população-recursos da unidade municipal conceituada como florestas coletivas, considerando a gestão urbana para as quais os recursos renováveis estão endereçados ao uso sustentável. A compreensão global da paisagem integrou imagem, formato, função, estrutura e ordem urbanas nas quais vetores socioambientais interagem, revelando três características básicas: a imagem da cidade como recurso coletivo, a dinâmica da expansão urbana e as zonas ecológico-econômicas para o desenvolvimento adequado. Ampliou-se a base teórica entre estruturas do espaço/território e a compreensão de conceitos urbanos num planejamento territorial. Recomenda-se o conhecimento multidimensional e o desenvolvimento metodológico para a ordenação do espaço urbano. / Across different scale, research has focused on the diagnosis of built environment, considered as the urban forest treated as integrated natural human space. However, susceptive to occupation and urban expansion, urban forests are generally in need of adequate management for water catchments areas capacity that is expected to provide the increasing population. A new method has been developed and applied to evaluate different dimensions of the urban space. Notable, those interrelated to the interface of the city-hydrosphere of the municipal and the regional areas where adequate management for hydrographic units is required. Initially existing technique of several author were investigated in order to construct a new method. A multi-dimensional approach towards built environment has been developed and applied for the configuration of ecologic-economic zone by the principal components of the spatial/urban. Through direct and indirect observation, data and information collected were organized as data bank of shapefiles, which was utilized in cross analysis and in the overlaying of maps and satellite images (LANDSAT ETM+). With the aid of computer system and softwares, using ENVI 4.1 (Environment for Visualizing Images) with IDL (Interactive Data Language), satellite images were processed in GIS (Geographic Information System) ambient. By linking vertical and horizontal assessments seven methodological steps proposed were determined to identify, perceive, understand, organize, analyze, apply and evaluate the structural urban components under compatible environment investigations. A dynamic model adopted has treated the multi-spatial view of Land Cover, through spatial/territorial modeling, considering the region of Vale do Ribeira and the municipal area of Registro (SP). In all scales, results has revealed both information layer based on the topological translation of urban social/natural pattern and process interconnected with subjects of urban landscape ecology; linking human geography, water environment ecology and adequate planning. Eight elements in different layers of information were correlated on the subject of population-resources of the municipal area, which was considered as collective forest. Territorial management was addressed for sustainable urban use and settings on which a global comprehension of pattern, image, function, structure and order of the special/urban has been integrated. By introducing social environmental vectors, three basic results were archived: the city image as collective resources, the dynamic expansion model and the configuration of ecologic- economic zones. The notional basis of urban space has been amplified for a comprehensive regional planning. A multi-dimensional approach has been recommended for urban landscape ecology towards environment improvement and physical space configuration.

Esta pesquisa tem como finalidade discutir os impactos da variabilidade espacial e temporal de precipitações intensas nas vazões de cursos d\'água em bacias urbanizadas mediante a análise de dados históricos da pluviometria obtidos durante eventos críticos. A bacia hidrográfica do rio Tietê, em sua porção mais urbanizada, é a área objeto deste estudo. Após uma revisão sobre o tema na literatura específica, foram desenvolvidas chuvas de projeto com os padrões observados e com padrões teóricos, frequentemente utilizados na geração das tormentas sintéticas. O volume total precipitado foi associado ao período de retorno (TR) de 100 anos, a partir da análise estatística de chuvas pontuais e pela aplicação de fatores de redução de área (FRA) observados na área em estudo e de outras regiões, que vêm sendo utilizados em projetos de drenagem, sem qualquer estudo de validação; o intuito foi o de demonstrar a importância da definição de FRA específicos, a fim de evitar superdimensionamentos e otimizar as soluções. As chuvas de projeto foram aplicadas num modelo matemático de transformação chuva-vazão, devidamente calibrado, para obtenção das vazões de projeto resultantes no limite de jusante da bacia hidrográfica, frente aos diferentes padrões de solicitações hidrológicas. Para auxiliar a calibração do modelo estavam disponíveis dados dos postos telemétricos do Sistema de Alerta a Inundações de São Paulo - SAISP, curvas-chave e, para melhor representação dos eventos de precipitação observados, pode-se contar com as imagens do radar de Ponte Nova, em complementação às informações da rede de superfície. A comparação dos resultados obtidos no modelo hidrológico mostrou que os efeitos dos parâmetros variáveis (volume, distribuição espacial e temporal) são expressivos na composição dos hidrogramas de projeto. Dos testes realizados, identificaram-se as situações mais e menos críticas para a bacia, em termos de distribuição espacial e temporal e duração da chuva de projeto, além de estabelecer as diferenças no dimensionamento do sistema de drenagem pela adoção de FRA específico. Concluiu-se que, pela metodologia proposta, é possível chegar a vazões máximas de projeto apenas pela simulação de tormentas sintéticas, com diferenças de 10% a 20% das tormentas observadas maximizadas. Há, no entanto, a necessidade de realização de estudos adicionais, tanto para definição dos valores de FRA específicos, quanto de simulação de quantidade maior de padrões críticos observados, para a aplicação prática das indicações desse estudo com maior confiabilidade. / This research aims to discuss the impact of the spatial and temporal variability of heavy rainfall in the river flows in urbanized catchments by the historical rainfall data analysis obtained during critical events. The Tiete River catchment, in its most urbanized portion, is the subject of study of this research. After a review of the subject in the specific literature, design rainfall was developed along with the observed and theoretical patterns, often used in the generation of synthetic storms. The total volume precipitated was associated with the 100 years return period (RP), from the statistical analysis of point rainfall and for the application of areal reduction factors (ARF) observed in the study area and in other regions, which have been used in drainage projects without any validation study; the intention was to demonstrate the importance of the definition of specific ARF, in order to avoid oversizing and optimizing solutions. The design precipitation was applied on rainfall-runoff mathematical model, properly calibrated, so as to obtain the resulting design flow at the downstream boundary of the catchment, facing the different patterns of hydrological solicitations. In order to assist the calibration of the model, available data has been used from telemetric stations of the Sistema de Alerta a Inundações de São Paulo (São Paulo Flooding Alert System) - SAISP, discharge curves, and for better representation of the observed precipitation events, can be counted on the images taken from the Ponte Nova radar, as a complement to the information from the surface network. The comparison of the results of the hydrological model has shown that the effects of the variable parameters (volume, spatial and temporal distributions) are significant in the composition of the design hydrograph. Out of the performed tests, the most and the least critical situations were identified concerning the catchment in terms of both spatial and temporal distribution as well as the duration of the design storm. Also, the differences in the dimensions of the of the drainage system design were established by the adoption of specific ARF. Thus, it has been concluded, according to the proposed methodology, that it is possible to reach maximum design flow just by simulating synthetic storms, with differences ranging from 10% to 20% of the observed storms maximized. However, there is a need for additional studies, either to set up setting specific values of ARF or to simulate a larger quantity of critical patterns observed, in order to apply the indications of this study with higher reliability.

Apesar de diversos tipos de entidades se voltarem à recuperação das APPs com a justificativa de contribuir para a conservação das bacias hidrográficas, observa-se que a degradação dos ambientes em que vivemos é uma realidade cada dia mais preocupante. As instituições que realizam estes trabalhos e os técnicos que as representam, de forma geral, consideram as populações das áreas rurais apenas como implementadores de suas idéias e práticas, sem entender a real visão que seus interlocutores têm sobre o assunto. Esta proposta de mestrado objetivou realizar um estudo de caso no intuito de contribuir para a produção de conhecimentos voltados à gestão de bacias hidrográficas e a políticas públicas direcionadas à conservação dos recursos naturais. Para isso buscou uma maior compreensão sobre as diferentes concepções a respeito da relação entre água, bacia hidrográfica e mata ciliar e sua influência nas propostas de manejo vigentes em três grupos sociais da bacia do Campestre, Saltinho, SP: a) sitiantes, b) técnicos ligados a projetos de restauração florestal, c) acadêmicos ligados à hidrologia florestal. Os resultados apontaram que os três grupos percebem uma degradação ambiental na bacia, porém, através de três concepções distintas, que fundamentam distintos discursos e práticas para a conservação da qualidade e quantidade de água. Esta situação se mostrou como um dos motivos que vem impedindo um efetivo diálogo entre proprietários rurais e técnicos e interferindo na própria conservação. Isto demonstra que é necessário que se leve em consideração a representação que a população possui sobre seu ambiente, além de outros aspectos sociais fundamentais para sua compreensão, na busca de um efetivo diálogo entre os envolvidos. Isso é essencial para que seja possível caminhar em direção à desejada conservação, que deve ser construída, desde sua concepção até sua implementação, sempre de forma compartilhada. / Several Institutions are involved with the recovery of the "buffer zones", aimed at contributing to watershed conservation because of the continuing degradation of our environment. In general rural areas populations are taken into account by the Institutions responsible for these works as well as their representatives, but as only as recipient of their ideas and practices, not taking into consideration their own needs and views of the situation. This Master thesis main objective was to work on a case study with the aim to improve watershed management knowledge as well as establish public policies towards the conservation of natural resources. For this purpose a comparative analysis was made with three human social groups of the Campestre creek watershed (Saltinho County, State of Sao Paulo). These three groups were a) the rural land owners, b) technicians and c) scholars who are linked with forest hydrology. The results pointed out that all these groups do known that an environmental degradation of the creek is taking place but always differ according to different concepts about water, watersheds and riparian forests interrelation. These different perceptions establish the distinct practices on the usage of the natural resources. This can be considered one of the causes that prevents an effective dialogue between rural land owners and technicians. This is one of the causes interfering in the very objective of conservation itself. Thus it has been demonstrated that it is important to search for an effective dialogue between all sectors involved, taking into consideration the perception of the communities plus any basic social aspects that may help the technicians to understand the social conservation processes. These need the co-participation of all involved parties in order to effectively construct the desired environmental conservation.

O objetivo deste trabalho foi propor, entre os índices já existentes, um índice que avalie a qualidade da cobertura vegetal em relação à sua função ecológica, no meio urbano. Para a composição deste índice, compararam-se os métodos de amostragem aleatória simples e de amostragem estratificada de inventários da arborização de calçadas com o censo, com a finalidade de se escolher o melhor método de levantamento quali-quantitativo para árvores de calçada. Determinou-se o número de árvores por quilômetro, número total de árvores, Índice de Diversidade de Shannon (IDS) para árvores de calçada. Foram calculados o Índice de Espaços Livres de Uso Público (IELUP), a Porcentagem de Espaços Livres de Uso Público (PELUP), o Índice de Cobertura Vegetal em Áreas Urbanas (ICVAU) e o Índice de Verde por Habitante (IVH). Foram utilizadas planta baixa digital, fotografia aérea e videografia para mensurar as áreas ocupadas pela vegetação. A unidade de paisagem escolhida para estudo foi o bairro Santa Cecília em Piracicaba, Estado de São Paulo, Brasil, nos anos de 2000 a 2003. O levantamento amostral qualitativo das árvores de calçada foi feito por amostragem aleatória simples, escolhido, no trabalho, como o melhor método para inventariar árvores de rua. Considerando o ano de 2003, para a proposição do índice, os resultados obtidos foram: a) o IELUP variou de 11,42 a 41,62m2/hab (videografia); b) o PELUP variou de 1,52% a 2,89%; c) o ICVAU foi de 25,76m2 (forração + cobertura arbórea) e de 16,48 m2 (cobertura arbórea); d) o IVH foi de 101,96m2/hab (forração + cobertura arbórea) e de 65,21m2/hab (cobertura arbórea). Para a avaliação de espaços verdes urbanos foi feita discussão em função de obter-se um chamado "Índice de Qualidade do Espaço Verde Urbano" (IQEVU), particularizado para a função ecológica, então denominado "Índice de Qualidade do Espaço Verde Urbano com Função Ecológica" (IQEVUe). Os parâmetros para avaliação deste último índice foram: sombreamento, para árvores de calçadas; hidrologia, fixação de Carbono e influência de temperatura, para todos os espaços verdes. O IQEVUe mostrou-se adequado e coerente para mensurar os benefícios da vegetação em áreas urbanas, fornecendo subsídios para o planejamento e o manejo de cidades. / The aim of this work was to propose a new index, amongst other already known, that evaluates the quality of green coverage in relation to its ecological role in urban environment. To elaborate this index, simple random and stratified random sampling were compared with the census, in order to assess the best qualitative and quantitative method to do the tree inventory. A survey of sidewalk arborisation, as well as trees per kilometre, total number of trees and the Shannon Diversity Index (IDS) of sidewalk trees were evaluated. Amongst the studied indexes were the Index of Open Spaces for Public Use (IELUP), Percentage of Open Spaces for Public Use (PELUP), Index of Green Coverage for Urban Areas (ICVAU) and Index of Green per Inhabitant (IVH), by means of digital plan, aerial photography and videography for the areas covered by vegetation measurement. Santa Cecilia District in Piracicaba City, Sao Paulo State, Brazil, was the object of study from 2000 to 2003. The qualitative sampling survey of trees was carried out by simple random sampling, as found to be the most adequate to survey sidewalk trees. Data obtained for 2003, the year chosen to propose the new index, were: a) IELUP varied from 11.42 to 41.62m2/inhab, using videography; b) PELUP varied from 1.52% to 2.89%; c) ICVAU was 25.76m2 (coverage + tree canopy) and 16.48m2 ( tree canopy ); d) IVH consisted of 101.96m2/hab (coverage + tree canopy) and 65.21m2/inhab (tree canopy). The index for the evaluation of green spaces, so named "Index for Quality of Green Urban Space" (IQEVU) was one of the subsidies to study and propose the "Index for Quality of Green Urban Space with Ecological Role" (IQEVUe). The parameters for evaluation of such index were the shading from sidewalk trees; hydrology, Carbon sequestration and temperature influence for all green space. In this study, the proposed IQEVUe seems to be adequate and coherent as an evaluation method for the benefits of urban vegetation, providing subsidies for the planning and management of cities.