Orientadora: Profª. Drª. Andrea de Oliveira Cardoso / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental, Santo André, 2018. / A bacia hidrográfica do rio Paraíba do Sul está localizada na região sudeste do Brasil, entre os estados de São Paulo, Rio de Janeiro e Minas Gerais. Além da população urbana e rural existente na bacia, o rio Paraíba do Sul é utilizado para abastecimento da região metropolitana do Rio de Janeiro. O uso do solo na bacia é predominantemente de pecuária leiteira, onde o manejo inadequado do solo tem afetado a qualidade e a quantidade de água na bacia. Dada a importância socioeconômica da bacia do rio Paraíba do Sul, neste trabalho foi utilizado o modelo hidrológico distribuído MGB-IPH para avaliar a influência da vegetação de margem no comportamento hidrológico da bacia. O modelo foi calibrado e verificado para o período de 2005 a 2015 considerando a condição atual de cobertura da superfície da bacia. Uma vez calibrado o modelo, foram elaborados cenários de uso do solo considerando diferentes larguras de vegetação florestal (APP) ao longo das margens do rio Paraíba do Sul e de seus afluentes. Os cenários consideram os valores de APP correspondentes ao que deveria ser aplicados por lei (30 m, 50 m, 100 m e 200 m) e também valores de APP de 300 m a 1000 m. Os cenários foram comparados com a condição atual da bacia em termos de vazão média anual, vazão crítica, vazão máxima diária anual (VMA), e frequência de ocorrência de extremos de vazão muito alta e muito baixa. O modelo representa adequadamente o processo de transformação de chuva em vazão da bacia e os resultados dos cenários indicam redução da vazão média anual em função do aumento da APP; redução da VMA em função do aumento da APP. Para a análise de frequência de extremos, a ocorrência de vazões da categoria muito alta durante o período chuvoso da bacia (outubro a março) diminui em função do aumento da faixa de APP, enquanto que a ocorrência de eventos de vazão muito alta nos meses secos (especialmente em agosto) aumenta em função do aumento da APP. A frequência de vazões da categoria muito baixa aumenta com o aumento da APP nos meses chuvosos, enquanto que nos meses secos a frequência de vazões muito baixa diminui com o aumento da APP. / The Paraíba do Sul river basin is located in the southeast region of Brazil, accross the states of São Paulo, Rio de Janeiro and Minas Gerais. In addition to urban and rural population in the basin, Paraíba do Sul river supplies water to Rio de Janeiro metropolitan region. Land-use in the basin is predominantly dairy farming, where inadequate soil management has affected the quality and quantity of water in the basin. Due to the socioeconomic importance of the Paraíba do Sul river basin, the MGB-IPH distributed hydrological model was used to evaluate the influence of the riparian vegetation on the hydrologic behavior of the basin. The model was calibrated and verified for the period from 2005 to 2015 considering the current condition of land cover. After calibrating the model, land use scenarios were developed considering different widths of forest vegetation along the banks of the Paraíba do Sul (PPA) and its tributaries. The scenarios consider PPA values corresponding to what should be applied by law (30 m, 50 m, 100 m and 200 m) and also PPA values from 300 m to 1000 m. These scenarios were compared with the current condition of the basin in terms of annual average flow, critical flow, annual maximum daily flow (AMF), and frequency of occurrence of very high and very low flow extremes. The model represents adequately the rainfall-runnoff transformation in the basin, and scenarios results indicate a reduction in the average annual flow rate due to the increase of the PPA; reduction of AMF due to the increase in PPA. Extreme frequency analysis indicates that occurrence of very high flow rates during the rainy period of the basin (October to March) decreases due to increase in PPA, while the occurrence of very high flow events in the dry months (especially in August) increases as the PPA increases. The frequency of very low flow category in rainy months increases with PPA, whereas in the dry months very low flow frequency decreases with PPA increase.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-10-23T11:12:23Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Duane Izabel Barbosa - 2013.pdf: 4083948 bytes, checksum: df6bdd5229474c30743d7d9816f0f843 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-10-23T11:53:49Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Duane Izabel Barbosa - 2013.pdf: 4083948 bytes, checksum: df6bdd5229474c30743d7d9816f0f843 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-23T11:53:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Duane Izabel Barbosa - 2013.pdf: 4083948 bytes, checksum: df6bdd5229474c30743d7d9816f0f843 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-07-26 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The resulting conflicts between the protection of aquatic ecosystems and the increasing demand for water catchment rivers, intended for different uses, have become increasingly complex due to the growing recognition of these ecosystems as legitimate users of water resources. In this sense the instream flow has been used as a tool to guide one ecologically sustainable management, which aims to protect the ecological integrity of the ecosystem affected, while serving the needs. The aim of this study is to determine the instream flows for 06 points basin Meia Ponte River using the hydrologic methods Q7,10, Curve Permanence Flows, Tennant and hydraulic method Wetted Perimeter and also characterize the conditions of the schemes streamflow at the point of study method of Indicators of Hydrologic Alteration. We used data from gauged stations of ANA (Agência Nacional das Águas). It is recommended the adoption of the IHA method (Indicators of Hydrologic Alteration ) to check, especially the behavior of the five components of flow considered ecologically relevant and together, apply, according to the specificities of each site and the financial resources available, another method that considers not only flows minimum to be maintained, but rather a series of measured flows that address the intra-and interannual variation characteristics of the hydrological regimes of each site. However, considering the impossibility of applying methods that contemplate instream flows or hydrograph ecological variables, it is recommended that, among the methods used in this study, the adoption of Q90 flow as instream flow for the points to be studied by this less restrictive that the flow rates obtained with other methods and therefore be able to address a wider range of ecological factors that maintain, wherever possible, the integrity of aquatic ecosystems. / Os conflitos gerados entre a proteção dos ecossistemas aquáticos e a crescente demanda para a captação de água nos rios, destinada à diferentes usos, têm se tornado cada vez mais complexos devido ao crescente reconhecimento destes ecossistemas como legítimos usuários dos recursos hídricos. Neste sentido, a vazão ecológica tem sido utilizada como ferramenta para nortear um gerenciamento ecologicamente sustentável, o qual visa proteger a integridade ecológica do ecossistema afetado, ao mesmo tempo em que atende as necessidades. O objetivo geral deste trabalho foi determinar as vazões ecológicas para 06 pontos da Bacia Hidrográfica do Rio Meia Ponte utilizando os métodos hidrológicos Q7,10, Curva de Permanência de Vazões, Tennant e o método hidráulico do Perímetro Molhado e, também, caracterizar as condições dos regimes de vazões nos pontos de estudo pelo método dos Indicadores de Alteração Hidrológica. Foram utilizados os dados das estações fluviométricas da ANA (Agência Nacional das Águas). Recomenda-se a adoção do método IHA (Indicators of Hydrologic Alteration) para verificar, principalmente, o comportamento dos cinco componentes de vazão considerados ecologicamente relevantes e, juntamente, aplicar, de acordo com as especificidades de cada local e os recursos financeiros disponíveis, outro método que não considere somente vazões mínimas a serem mantidas, mas sim uma série de valores de vazões que contemplem as variações intra e interanuais características dos regimes hidrológicos de cada local. Porém, considerando-se a impossibilidade da aplicação de métodos que contemplem vazões ecológicas variáveis ou hidrogramas ecológicos, recomenda-se, entre os métodos utilizados no presente estudo, a adoção da vazão Q90 como vazão ecológica para os pontos estudados por ser esta menos restritiva que as vazões obtidas com demais métodos e, por isso, ser capaz de contemplar uma gama maior de fatores ecológicos que manterão, na medida do possível, a integridade dos ecossistemas aquáticos.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-10-23T11:41:58Z No. of bitstreams: 2 Dissertação -Tatiane Souza Rodrigues Pereira - 2015.pdf: 12338914 bytes, checksum: c966794ae558bcc73711fb5a806a52dd (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-10-23T11:45:02Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação -Tatiane Souza Rodrigues Pereira - 2015.pdf: 12338914 bytes, checksum: c966794ae558bcc73711fb5a806a52dd (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-23T11:45:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação -Tatiane Souza Rodrigues Pereira - 2015.pdf: 12338914 bytes, checksum: c966794ae558bcc73711fb5a806a52dd (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-04-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Financiadora de Estudos e Projetos- Finep / The impermeabilization of Brazil watersheds have generated socio-economic and environmental impacts innumerable, which has resulton a dare for public administrations. This because most of the towns do not have an efficient drainage system, this causes the water seeps quickly into water streams that are not prepared to support this new level of streamflow, mainly towards the extreme rainfall events. Thus, the hydrological modeling appears like an important support tool for planning and management. However this tool is subject to limitations that must be ascertained through calibration and model validation in real field conditions. This calibration process has been the focus of research and discussion in the last 50 years, and the most currently accepted models are based on uncertainty those analysis to determine the parameters. This study aims at the assessthe development and calibration of the model rainfall-runoff UFGModel1.1 as well as analyze the uncertainty applied to the simulation of streamflow. For this purpose, we used methodologies of uncertainty analysis by means of the Monte Carlo methods (MC) and Markov Chain Monte Carlo (MCMC), which form the basis of the GLUE and DREAM algorithms, respectively, for estimating uncertainties.The results demonstrate that DREAM performs better than the calibrating the GLUE. The various sets of parameters found for both algorithms were considered great for model validation, enabling high efficiency of this precipitation events for medium at very strong with relatively narrow uncertainty limits for DREAM and great for GLUE. The parameter that showed lower sensitivity in the model was the Manning channel. / A impermeabilização das bacias hidrográficas brasileiras têm gerado inúmeros impactos sócio-econômicos-ambientais, o que tem resultado em um desafio para as gestõespúblicas. Isso porque, a maioria das cidades não possuem um sistema de drenagem eficiente, assim a água escoa rapidamente para dentro cursos d’água que nãoestão preparados para suportar esse novo patamar de vazões, principalmente frente a eventos de chuva extremos. Dessa forma, a modelagem hidrológica aparece como uma importante ferramenta de suporte ao planejamento e gestão. No entanto, tal ferramenta está sujeita a limitações que devem ser averiguadas por meio de calibração e validação do modelo em condições reais de campo. Este processo de calibração tem sido foco de pesquisa e discussão nos últimos 50 anos, sendo que atualmente os modelos mais aceitos são os que empregam análise de incerteza na determinação dos parâmetros. Este estudo, visa avaliar o desenvolvimento e calibração do modelo de precipitação-vazão UFGModel1.1, bem como analisar a incerteza aplicada na simulação das vazões. Para tanto, utilizou-se metodologias de análise de incerteza por meio dos métodos de Monte Carlo (MC) e Cadeia de MarkovMonte Carlo (MCMC),que formam as bases dos algoritmos GLUE e DREAM, respectivamente, paraestimação de incertezas. Os resultados demonstram que o DREAM realiza uma melhor calibração que o GLUE. Osvários conjuntos de parâmetrosencontrados, para ambos algoritmos, foram considerados ótimos para a validação do modelo, possibilitando alta eficiência deste para eventosde precipitação de médio à fortes com limites de incerteza relativamente estreitos para o DREAM e grandes para o GLUE.O parâmetro que apresentou menor sensibilidade no modelo foi o Manning do canal.

Made available in DSpace on 2015-04-11T13:57:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sidiney.pdf: 7085701 bytes, checksum: 35554edcfc976bf002bc703f2ef449d6 (MD5) Previous issue date: 2012-05-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study aims to raise hydrological subsidies to help improving access to educational units within the Tarumã-Mirim basin. This basin has seven public schools that provide a boat transportation service for their pupils. At times of the year, these vessels cannot enter the streams that make up the basin because of the hydrological variations. Thus, the schools and their social and educational aspects were identified. We sought to identify, using rainfall and gauge data, the months for which the access of teachers and students to these establishments is facilitated. Gauge and rain data were monitored on a daily basis at a hydrological station called Tarumã Mirim (ETM), created for this study at the school Raul Pompeia. The data from this station was compared to the data of the Rio Negro gauge at the port of Manaus. We analyzed the rainfall along with the stage levels within the basin and their influence on the local regime. The investigation of school transport routes and their variability within the hydrological cycle was apprehended via statistical means. The historical time series of the hydrological station at the port of Manaus was analyzed and correlated with the gauge data collected during the year 2011 at the ETM. The school transport routes were determined using GPS. Thus, it was possible to identify the layout of the trails traveled by boats during periods of high and low water. The data were plotted on the Geographic Information System (GIS) platform for thematic mapping. Based on the information obtained from this study, it was proposed to create subsidies for the development of an appropriate school calendar with respect to local hydrological regimes. / O presente estudo teve como propósito levantar subsídios hidrológicos, para auxiliar na melhoria do acesso às unidades educacionais no interior da bacia hidrográfica do Tarumã-Mirim, tal localidade dispõe de sete escolas municipais que utilizam transporte escolar náutico, em determinado período do ano estas embarcações são impedidas de adentrarem nos igarapés que compõe a bacia, devido às variações hidrológicas, para tanto, foram identificadas e localizadas as escolas, assim como, seus aspectos socioeducacionais. Buscou identificar por meio de estudos pluviométricos e fluviométricos os meses que facilitam o acesso dos docentes e discentes a estes educandários. Foram monitorados dados fluviométricos e pluviométricos diários em uma estação hidrológica denominada de Estação Tarumã Mirim (ETM), instalada para este estudo na escola Raul Pompeia, tal estação, forneceu dados para serem relacionados com os dados de cota do Rio Negro, registrados na estação do porto de Manaus, analisou-se a pluviosidade juntamente com o nível de cota no interior da bacia e a influência registrada no regime local. Realizaram-se análises das rotas do transporte escolar e suas variabilidades dentro do ciclo hidrológico, recorreram-se aos meios estatísticos para analisar e correlacionar dos dados de séries históricas das estações hidrológicas do porto de Manaus, com os dados fluviométricos coletados durante o ano de 2011 na ETM. As rotas do transporte escolar foram realizadas com auxílio de GPS para identificar o traçado das trilhas percorridas pelas lanchas nos períodos de águas altas e águas baixas. Os dados foram plotados em plataforma do Sistema de Informações Geográfica (SIG) para elaboração de mapas temáticos. Com base nas informações obtidas no estudo, criaram-se subsídios para propor a elaboração de um calendário escolar adequado aos regimes hidrológicos locais.

nÃo hà / Um dos desafios centrais de investigadores e gestores de Ãgua em grandes bacias à avaliar, de modo confiÃvel, a disponibilidade de Ãgua em condiÃÃes reais. Em bacias do semi-Ãrido brasileiro, um dos principais desafios consiste em considerar os efeitos da proliferaÃÃo de pequenos aÃudes. Esta pesquisa tem como objetivo principal definir um arranjo Ãtimo para o sistema de acumulaÃÃo em grandes bacias no semi-Ãrido, denominado Ãtimo por corresponder ao melhor Ãndice de sustentabilidade (IS) da disponibilidade hidrolÃgica da bacia. Para atingir o objetivo proposto foi estudado o caso da bacia do aÃude OrÃs (CearÃ, 24 mil km2). A referida bacia conta atualmente com mais de quatro mil reservatÃrios de diversos tamanhos, sendo estratÃgica para o abastecimento do estado. O modelo WASA (Water Availability in Semi-Arid Environments) foi aplicado para o perÃodo entre 1961 e 2005 e sua validade comprovada para a Ãrea em estudo, comprovando a robustez do modelo para estimar a disponibilidade hÃdrica em grandes bacias hidrogrÃficas, mesmo considerando o efeito de milhares de pequenos reservatÃrios a montante. Usando-se o mÃtodo de otimizaÃÃo de busca direta Simplex-MSX, foram simulados cerca de 60 arranjos para a pequena aÃudagem na bacia. Para cada arranjo foi estimada a respectiva eficiÃncia hidrolÃgica atravÃs do Ãndice de sustentabilidade IS. O arranjo Ãtimo permitiu o estabelecimento de parÃmetros capazes de orientar a polÃtica para a pequena aÃudagem em grandes bacias semi-Ãridas. Os resultados da pesquisa indicam que a disponibilidade hÃdrica mÃxima pode ser obtida para a Ãrea mÃdia de captaÃÃo de 7 km2 por aÃude e para volume Ãtimo de armazenamento da bacia tal que seu tempo de residÃncia seja da ordem de 3 anos / One of the central challenges of researchers and water managers in large-scale watersheds is to evaluate the water availability in real conditions. In watersheds of the Brazilian semi-arid region, one of the main challenges consists of considering the effect of the proliferation of small reservoirs. This research has as the main objective to search the optimum arrangement for the system of accumulation in large watersheds in the semi-arid environment. The objective function to be optimized is the ASCE hydrological sustainability index (SI) of the watershed. In order to achieve the considered objective, the case of OrÃs dam (CearÃ, Brazil) watershed (ca. 24000 kmÂ) was studied. This watershed has presently more than four thousand small reservoirs, and it is strategic for the water supplying in the state. The WASA model (âWater Availability in Semi-Arid Environmentsâ) was applied to the watershed for the period from 1961 to 2005 for validation purposes. The robustness of the WASA model in predicting water availability in the large-scale watershed, considering the effect of thousands of small reservoirs, was proven. Using the optimization method of Simplex-MSX, 60 different arrangements for the small reservoirs in the watershed were simulated for a 45-year period with daily steps. For each arrangement the respective hydrological efficiency (assessed by the sustainability index) was estimated. The optimum arrangement allowed the establishment of parameters capable to guide the policy for small reservoirs in large semi-arid watersheds. The main results of the research showed that the maximum sustainability index was obtained for average contribution area of 7 km per dam; and storage volume of the basin such that its time of residence is in the order of 3 years

A Mata Atlântica, um dos ecossistemas mais ameaçados do planeta, reduzida atualmente a menos de 8% de sua cobertura original, necessita atenção especial em termos de compreensão do seu funcionamento como subsídio para sua melhor conservação. O presente estudo além de expandir a quantidade de estudos realizados nessa região, visou caracterizar o funcionamento hidrológico e a dinâmica do nitrogênio de uma microbacia com cobertura de Mata Atlântica no litoral norte do Estado de São Paulo. Para isso, foram monitorados alguns processos hidrológicos, entre eles: escoamento superficial, umidade do solo (0,15, 0,30, 0,50 e 0,90 metros de profundidade), água subterrânea, transprecipitação, precipitação e vazão, entre os anos de 2008 e 2009. Com o intuito de elucidar os processos hidrológicos que geram escoamento direto, mediu-se a condutividade hidráulica do solo (Ksat) nas mesmas profundidades da umidade do solo, com um permeâmetro de carga constante. Adicionalmente foi utilizado um sistema de injeção em fluxo (FIA) para a análise de nitrogênio inorgânico (N-NH4 + e N-NO3 -) e para a análise do nitrogênio total dissolvido (NTD) foi utilizado o TOC (Total Organic Carbon Analyser). A precipitação total no ano de 2008 foi de 1716 mm, aproximadamente 33% foi interceptada pela floresta e 67% chegam à superfície do solo. O deflúvio total foi de 681 mm, dessa forma o coeficiente de deflúvio foi de aproximadamente 40% da precipitação, sendo o restante perdido por evapotranspiração (1035 mm.ano-1). Já o ano de 2009, a precipitação foi de 3003 mm, sendo quase 60% a mais em relação a 2008, e aproximadamente 32% foi interceptada pela floresta e 68% chegam à superfície do solo. O coeficiente de deflúvio foi de aproximadamente 48% da precipitação, sendo 52% perdidos por evapotranspiração. O fato de haver predomínio de intensidades de chuva de 0 a 5 mm.h-1 permite inferir que quase a totalidade das chuvas pode se infiltrar no solo já que Ksat a 0,15 m de profundidade geralmente está acima dos valores de intensidade de chuva. O que está de acordo com o baixo valor obtido no coeficiente de escoamento superficial. Todos os processos hidrológicos apresentaram baixas concentrações de nitrogênio inorgânico. O aporte de nitrogênio no sistema hidrográfico pela precipitação no ano de 2008 foi de 3,79 kg N ha-1 ano-1, e a perda via fluvial foi de 0,67 kg N ha-1 ano-1, gerando um ganho líquido de 3,12 kg N ha-1 ano-1. No ano de 2009 o ganho foi de 1,39 kg N ha-1 ano-1 de nitrogênio, com um aporte de 1,84 kg N ha-1 ano-1 e uma perda via fluvial de 0,45 kg N ha-1 ano-1. Com os resultados obtidos, podemos concluir que o escoamento de base foi à principal via hidrológica que compõe o deflúvio, e apesar da precipitação ter sido maior em 2009, as proporções de interceptação, escoamento superficial e evapotranspiração se mantiveram inalteradas. Em termos de nitrogênio, as baixas entradas e saídas monstraram que a microbacia possui ciclo de nitrogênio bastante conservativo. Com exceção do escoamento superficial e da transprecipitação, o nitrogênio orgânico predominou em relação ao inorgânico / The Atlantic rainforest is one of the most endangered ecosystems of our planet, this once huge forest area presents only 8% of its original distribution and need special attention in terms of the comprehension of its functioning as a mean to improve conservation goals. In this context, the present study contributes to increase the quantity of studies carried out in this region aimed to describe the hydrological functioning and the nitrogen dynamics of a small catchment covered by Atlantic rainforest sited on north coast of Sao Paulo State, Brazil. To reach these goals, hydrological processes such as surface runoff, groundwater, streamflow, precipitation, net precipitation, soil water storage at 0,15, 0,30, 0,50 and 0,90 m, water table fluctuations, were monitored during two years (2008 and 2009). Aiming to clarify soil hydrological processes the soil saturated hydraulic conductivity was measured in the field at the depths of water storage measurements using a constant head permeameter. In addition, a flow injection system was used to determine inorganic (N-NO3 - and N-NH4 +) concentrations in the water of these hydrological processes. For organic nitrogen calculations, total dissolved nitrogen was determined by Total Organic Carbon Analyser. For 2008, the annual precipitation (P) was 1716 mm, being 33% intercepted by the forest canopy. The remaining 67% reached the soil surface. The annual water yield (Q) was 681 mm and the runoff coefficient was 40% of annual rainfall being the rest, 1035 mm, lost as evapotranspiration. For 2009, annual precipitation was 2009, a value 60% higher than in 2008. Of this amount, 32% was intercepted by forest and 68% reached the forest floor. Runoff coefficient was 48% of annual rainfall and the difference between these processes was lost as evapotranspiration. The predominance of low intensity rainfall (0 5 mm h-1) provide basis to infer that most rainfall events infiltrate the soil because Ksat at 0,15 m always exceeds this rainfall rates. In this way, very low surface runoff coefficients were calculated from the plots. For nitrogen, the results of inorganic nitrogen concentrations showed very low values in all hydrological processes. The rainfall input of nitrogen in 2008 was 3,79 kg ha-1 yr-1 and output by streamflow was 0,67 kg ha-1 yr-1. Calculations show a net gain of 3,12 kg ha-1 yr-1. For 2009, the net gain was about 1,39 kg ha-1 yr-1. Annual rainfall input was estimated as 1,84 kg ha-1 yr-1 and nitrogen streamflow outputs was 0,45 kg ha-1 yr-1. From these results, the following conclusions can be drawn: (a) baseflow is the main source of water for the annual water yields. Despite the fact of higher annual precipitation in 2009, interception losses as well as surface runoff and evapotranspiration maintained the same values. For nitrogen, low deposition rates (inputs) as well as low outputs via streamflow demonstrate that the forest within the watershed presents a conservative nitrogen cycle. Except for net precipitation and surface runoff, organic nitrogen predominated against inorganic nitrogen

Studies from the Forestry Institute of São Paulo State have shown that in the end of the 20th century, the native forest cover of the state of SP reached the maximum level of forest loss. From that point on, a period of forest increase and expansion started. Industrialization, law enforcement, economic benefits, and social pressure experienced in recent years are believed to be contributing to the preservation and regrowth of the native vegetation cover in certain locations. This study proposed to model the dynamics of native vegetation cover in the Piracicaba River basin (12,500 km²) in the state of São Paulo, Brazil, to evaluate possible effects of these changes in ecosystem services related to river flow & regulation and landscape structure, linking to biodiversity & habitat supported by forest patches. To achieve the proposal set out in this research, dynamic models of native vegetation were established. Thematic land cover maps of the years 1990, 2000 and 2010, originated from Landsat 5 TM images, formed the spatiotemporal basis of this study. With the aid of Dinamica EGO (a dynamic modeling software), three future scenarios were created, called status quo (SQ), no deforestation (ND) and riparian restoration enforcement (RRE). An analysis using weights of evidence was done to identify forest transition drivers. The drivers are divided into two groups, (1) environmental & physical, consisting of soil types, hydrographic network, rainfall and presence of native forest fragments and (2) anthropic, consisting of population density, gross national product, road network, urban patches and predominant rural activities. Resulting scenarios were analyzed by means of landscape metrics to compare and qualify vegetation patches in relation to structure as proxy for supporting ecosystem services. Finally, Soil & Water Assessment Tool (SWAT), a hydrological model, was used to determine the influence of different forest scenarios in mean annual water yield and regulation processes throughout the basin, and, therefore, compare scenarios as to effects on regulating ecosystem services. Results show that forest transition is indeed occurring, with native vegetation cover parting from 24.4% in 1990, to 20.1% in 2000 and 21.8% in 2010. Scenario results were of 22.4% (SQ), 43.2% (ND) and 28.4% (RRE) for 2050. Forest loss was identified as a product of anthropogenic drivers while regrowth was of physical & environmental drivers. When the area was segmented, regions with greater environmental condition resulted in improved values of landscape structure. SQ scenario was the most affected, losing small patches of forest that could function as structural connectors, and therefore potentially affect biodiversity and habitat. Mean annual water yield was reduced with forest regrowth by as much as 10.3% in ND. We concluded that the dynamics occurring in the landscape and the proposed scenarios affect mean annual water yield, regulation and landscape structure, allowing us to discuss differences between the scenarios and the relation between forest dynamics, landscape structure, hydrology and overtime potential effects over regulating and supporting ecosystem services. / Levantamentos do Instituto Florestal de São Paulo têm mostrado que no final do século XX a cobertura florestal nativa total do estado atingiu um patamar de perda e que se iniciou então um período de expansão. Rigidez de leis, fiscalização, benefícios econômicos, além de pressão social demonstrados nos últimos anos têm contribuído para essa expansão da vegetação nativa em certos locais. Este estudo propôs modelar a dinâmica da cobertura florestal nativa na bacia do Rio Piracicaba (12.500 km2), localizada no Estado de São Paulo, para averiguar os possíveis efeitos dessas mudanças nos serviços ecossistêmicos ligados à vazão e regulação de rios, além da própria estrutura da paisagem simulada, interligando-se com biodiversidade e habitat, promovidos pelos remanescentes florestais. Para atingir a proposta estabelecida nesta pesquisa, modelos de dinâmica da vegetação nativa foram desenvolvidos. Foram utilizados mapas temáticos de cobertura e uso do solo dos anos 1990, 2000 e 2010 originados a partir de imagens Landsat 5 TM. Com auxílio do software Dinamica EGO, especializado em modelagem da paisagem, criaram-se três modelos espaciais e temporais da dinâmica florestal, levando em consideração os cenários status quo (SQ), no deforestation (ND) e riparian restoration enforcement (RRE). Uma análise usando pesos de evidência foi utilizada para identificar as variáveis de transição florestal. As variáveis foram divididas em dois grupos, (1) físicas e ambientais, consistindo de tipos de solo, rede de drenagem, pluviosidade e presença de fragmentos florestais e (2) antrópicos, consistindo de densidade populacional, produto interno bruto, rede viária, zonas urbanas e predominância de atividade rural. Os cenários resultantes foram analisados por métricas de paisagem para fim de comparação e qualificação dos fragmentos em relação a sua estrutura, interligando-se aos serviços ecossistêmicos de suporte. Por último, foi realizada uma modelagem hidrológica usando o modelo Soil & Water Assessment Tool (SWAT) para averiguar a influência da mudança florestal na regulação de vazão de rios e portanto comparar os cenários em relação aos seus efeitos sobre serviços ecossistêmicos de regulação interligados à água. Resultados mostraram que transição florestal ocorreu, passando a cobertura florestal de 24,4% em 1990 para 20,1% em 2000 e então 21,8% em 2010. Cenários resultaram em uma cobertura florestal de 22,4% (SQ), 43,2% (LE) e 28,4% (RRE) para o ano de 2050. A perda de floresta foi identificada como produto de variáveis de natureza antrópica enquanto o ganho florestal foi de variáveis físicas e ambientais. Regiões com melhores condições ambientais resultaram em melhores valores de estrutura da paisagem. SQ foi afetado principalmente pela perda de pequenos fragmentos florestais que funcionam como conectores estruturais da paisagem, potencialmente afetando a biodiversidade e habitat. O deflúvio médio anual foi reduzido em até 10,3% com o incremento florestal observado em ND. Conclui-se que a cobertura florestal na paisagem e os cenários propostos afetam o deflúvio, regulação e a estrutura da paisagem, nos permitindo discutir nas diferenças entre cada cenário e a relação entre dinâmica florestal, estrutura da paisagem, hidrologia e potenciais efeitos nos serviços ecossistêmicos de suporte e regulação.

A partir de setembro de 1999 até novembro de 2000 estudou-se a várzea da margem direita da planície de inundação do Ribeirão do Feijão, com objetivo de verificação da várzea funcionando como filtro natural na contenção de matéria orgânica utilizando-se para esse estudo, um modelo de simulação desenvolvido com o software Stella. Foram coletados dados climatológicos oriundos de estação climatológica automática (temperatura do ar, umidade relativa, precipitação, radiação solar, velocidade e direção do vento e pressão barométrica), em piezômetros instalados na várzea (em número de 9) e coleta de amostras de água no rio, dados limnológicos: físicos (temperatura da água, turbidez, oxigênio dissolvido, condutividade e profundidade); químicos (fósforo total, fósforo total dissolvido, silicato, nitrogênio total, nitrato, nitrito e amônia), além de dados obtidos pelo estudo da literatura e trabalhos próximos da área de estudo já publicados. A partir do estudo da inter-relação dos processos existentes na várzea de inundação do Ribeirão do Feijão, elaborou-se modelo de simulação. As conclusões que se obtiveram indicam bom comportamento do modelo de simulação e, também, que estudos em escala de tempo mais reduzida sejam utilizados em trabalhos futuros para estudos de várzeas. Outra conclusão refere-se ao funcionamento da várzea como filtro natural, onde houve armazenamento de carbono (matéria orgânica). Constatou-se grande amplitude da variação diária da altura da lâmina d\'água devido à evapotranspiração. Recomenda-se a preservação desse rio porque 40% da água de superfície que abastece a cidade de São Carlos é oriunda desse manancial. / From September 1999 up to November 2000 a wetland of the right margin of Feijão river floodplain was studied with the objective to verify its activity as an natural filter to retain organic matter making use of a simulation model constructed with the help of the Stella software. Were collected climatological data from an automatic climatological station (air temperature, air moisture, rain, solar radiation, speed and wind direction and atmospheric pressure), from piezometers installed within the wetland (number of 9) and samples collected of river water, limnological data: physical data (water temperature, turbidity, dissolved oxygen, conductivity and depth); chemical data (total phosphorus, total dissolved phosphorus, silicate, total nitrogen, nitrate, nitrite and ammonium), moreover data obtained from literature and papers published of sites near the study area. From the interrelationship of processes occurring within the Feijão river floodplain wetland was constructed the simulation model. The obtained conclusions indicate the good simulation model behavior and show that time scales should be shorter in future wetland studies. Other conclusion refer to wetland conduction as a natural filter where occurred carbon storage (organic matter). Great amplitude of water table diary variation have been verified within the wetland due to evapotranspiration. Is possible to recommend the river preservation because 40% of the surface city supply is from this site.

Orientador: Alberto Luiz Francato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-21T04:45:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Basseto_EduardoAntonioPires_M.pdf: 1967825 bytes, checksum: 335fd48e7fdd853205200ce11fdb1859 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O trabalho apresenta uma metodologia de hierarquização do grau de proteção contra cheias a jusante de reservatórios de usinas hidroelétricas, em função de diferentes vazões de restrição (QR) e períodos de retorno (TR). A escolha das melhores alternativas de especificação do par (QR,TR) é feita por meio de otimização multiobjetivo. A medida do impacto da violação da vazão de restrição é traduzida na forma de funções de penalidade. A metodologia proposta foi testada em um estudo de caso na usina hidrelétrica de Barra Bonita, no rio Tietê. Tal estudo revelou a adequação da metodologia proposta, onde se fez uma investigação simultânea do par (QR,TR) para avaliação dos volumes de espera associados / Abstract: The paper presents a methodology to rank the degree of protection against flooding downstream reservoirs of hydroelectric plants, for different flow restriction (QR) and return periods (TR). The choice of the best alternative specification pair (QR, TR) is made by means of multiobjective optimization. The extent of the impact of the breach flow restriction is translated in the form of penalty functions. The proposed methodology was tested in a case study in Bonita hydroelectric plant on the river Tietê. This study revealed the suitability of the proposed methodology, where we make a simultaneous investigation of the pair (QR, TR) to avaliate the associated expected volumes / Mestrado / Recursos Hidricos, Energeticos e Ambientais / Mestre em Engenharia Civil

Au cours des deux derniers siècles, le Rhône a connu de fortes modifications de son régime hydrologique et de sa dynamique fluviale, aboutissant à une diminution drastique de la diversité structurelle et fonctionnelle des habitats, à la fois sur le fleuve et ses marges. Un programme de restauration ambitieux du fleuve a ainsi été lancé à la fin des années 1990. Cette thèse s'inscrit dans le suivi des travaux de restauration, entrepris entre 1999 et 2006, sur 18 chenaux latéraux. Elle se fonde sur l'analyse croisée de mesures in situ de la granulométrie du substrat, des épaisseurs de lames d'eau et de sédiments fins dans les chenaux latéraux, de données topographiques et hydrologiques ainsi que d’acquisitions photographiques aéroportées. Nous disposons de données avant travaux pour 12 chenaux latéraux et de 3 à 7 campagnes de mesures post-travaux, couvrant de 5 à 15 années. Afin d'évaluer l'ajustement des conditions hydromorphologiques, la diversité fonctionnelle et la pérennité des chenaux latéraux en tant qu'habitats aquatiques, l'étude s'appuie sur des statistiques et de la modélisation à portée prédictive. Nous démontrons que les patrons granulométriques et les vitesses d'accumulation des alluvions fines peuvent être relativement bien estimés à partir de descripteurs de l'hydrodynamisme des écoulements de crue dans les bras dépendant de leur géométrie (fréquence de connexion amont, contrainte de cisaillement et capacité de reflux). Les relations statistiques empiriques établies indiquent qu'il est possible d'estimer, a priori, l’effet de la modification de la géométrie des bras restaurés sur les patrons granulométriques et la quantité de fines qui s’y déposent. La durée de vie potentielle des bras est également estimée à partir des données acquises et discutée en fonction de différents modèles tendanciels. A l’issue de ces analyses, des outils opérationnels sont ainsi proposés, permettant de guider les futures opérations de restauration de ce type sur le Rhône. / Over the past two centuries, the hydrological regime and the fluvial dynamics of the Rhône River have been highly modified, leading to a drastic decrease in the structural and functional habitat diversity of the main river channel and floodplains. An ambitious restoration project was initiated at the end of the 1990's. This thesis deals with the monitoring of 18 floodplain channels, which were restored between 1999 and 2006. We combined analysis based on grain size of deposits, fine sediment thicknesses, water depth, topographical and hydrological data and airborne imagery. We used pre-restoration data for 12 floodplain channels coupled with between three and seven post-restoration surveys for each channel, ranging from 5 to 15 years after restoration. To assess the adjustment of hydromorphological conditions, the physical functional diversity and the persistence of floodplain channels as aquatic habitats, we used statistical analysis and a modeling approach that allowed us to forecast conditions. Results demonstrate that both (i) grain size patterns and (ii) fine sediment accumulation rates can be predicted using simple hydrologic and/or hydraulic descriptors (upstream overflow frequency, shear stress, back-flowing capacity), which reflect the control exerted by the geometry of floodplain channels on their flooding regime (upstream overflow frequency, shear stress and backflow capacity). Such empirical statistical relationships can be used a priori to estimate the potential effects of different floodplain channel geometries on the propensity to accumulate fine sediment and the grain sizes of this sediment. Estimates of potential ranges of floodplain channel life spans are provided and discussed according to multiple trend models. This research has direct application and provides tools to river managers that will help guide this type of floodplain channel restoration design in the future on the Rhône River.