LOPES, José Wellington Batista. Modelagem hidrossedimentológica em meso-bacia do semiárido. 2013. 84 f. Dissertação (Mestrado em engenharia agrícola)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2013. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-06-23T19:38:29Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_jwblopes.pdf: 5360634 bytes, checksum: ddef6b42b7ef0773f6cc8771b3bef0ef (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-07-21T20:17:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_jwblopes.pdf: 5360634 bytes, checksum: ddef6b42b7ef0773f6cc8771b3bef0ef (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-21T20:17:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_jwblopes.pdf: 5360634 bytes, checksum: ddef6b42b7ef0773f6cc8771b3bef0ef (MD5) Previous issue date: 2013 / Practical problems related to water resources and the need for resolution of these was what drove the hydrological modeling, since understanding of the hydrological behavior of the basin was needed. So, this research was conducted to assess, through hydrossedimentological modeling, the behavior of a semiarid meso scale watershed as well as its water availability. The study area was the Madalena Representative Basin, Federal State of Ceará, with 124km². Rainfall, accumulated volume and sedimentation in two reservoirs were monitored. The WASA-SED (Model of Water Availability in Semi-Arid Environments Sediment Dynamics with Component) and VYELAS (Volume-Yield Elasticity) models were used in the evaluation. Some conclusions could be obtained from the results: i) Continuous monitoring of hydrological variables in watersheds of the Brazilian semiarid is necessary because the scarcity of data makes it difficult to analyze the performance of hydrological models, ii) Sedimentation measurements in reservoirs is essential for validating of sedimentological routines of model for evaluation of long periods, iii) The soil parameters are determinant in the quality of the results and details of the parameterization significantly improves the performance of the WASA model, iv) The predominance of drought scenario for the next years must affect water supply due to the low volume currently accumulated in the reservoir, v) Water availability of the strategic reservoir of the basin (Marengo reservoir) in extreme years of low rainfall, for 90% reliability yield,is 96% lower than the availability expected for regular years. / Problemas práticos relacionados aos recursos hídricos e a necessidade de resolução desses foi o que impulsionou a modelagem hidrológica, pois uma melhor compreensão do comportamento hidrológico da bacia hidrográfica se fez necessária. Assim esta pesquisa foi conduzida com o objetivo de avaliar, por meio da modelagem hidrossedimentológica, o comportamento de uma bacia hidrográfica de meso-escala no semiárido, assim como sua disponibilidade hídrica. A área foco do estudo foi a Bacia Representativa de Madalena, Ceará, com 124km². Os modelos WASA-SED (Model of Water Availability in Semi-Arid Environments with Sediment Dynamics Component) e VYELAS (Volume-Yield Elasticity) foram utilizados na avaliação. Algumas conclusões puderam ser constatadas a partir dos resultados obtidos: i) O monitoramento contínuo das variáveis hidrológicas em bacias hidrográficas do semiárido se faz necessário, pois a insuficiência de dados dificulta a análise do desempenho de modelos hidrológicos; ii) A quantificação do assoreamento em reservatórios é essencial para a validação de rotinas sedimentológicas do modelo para longos períodos de avaliação; iii) Os parâmetros do solo são determinantes na qualidade dos resultados e o detalhamento da parametrização melhora sensivelmente o desempenho do modelo WASA; iv) O predomínio do cenário de estiagem para os próximos anos compromete o abastecimento devido ao baixo volume acumulado atualmente no reservatório; v) A disponibilidade hídrica do reservatório estratégico da bacia (Marengo) em anos extremos de baixa pluviometria, para uma vazão com 90% de garantia, é 96% inferior à disponibilidade para os anos médios.

The increasing demand for water resources, for the most diverse purposes, has evidenced a still deficient scenario in relation to fluviometric monitoring, especially in river basins with areas smaller than 1000 km², in large part of the regions of Brazil. Inevitably, these demands are linked to water availability and your determination in lack of measured data becomes necessary to resort to techniques such as regionalization of flows, or the simulation through rain-flow models. However, a period of hydrological monitoring data is still necessary to enable the application of these methodologies. In 1997 it was proposed a method that uses a few samplings of local flow measurements for the determination of the minimum flows through a rain-flow model, whose mathematical process involves two parameters, the Cinf and the Ksub. The first is related to water balance and the second to the river depletion. The objective of this work was to verify the influence of precipitation in the application of this methodology in basins between 800 and 1000 km² in order to subsidize information about the elaboration of a protocol of use of the method. For the case study, four basins with areas between 817 and 965 km² were used, with the availability of fluviometric and pluviometric data series. The methodology used was based on the Silveira method. Initially, rainfall scenarios were elaborated in the four basins for later selection of the drought events, which along with the rainfall scenarios, resulted in a total of 1407 simulations using the Silveira method. For each simulation, a flow continuity curve was generated. The determination of the errors was performed between the pairs of simulated flows and those observed for the considered percentiles. It was observed a tendency of improvement in the results of the simulations, translated by the smaller dispersion of errors, when the precipitation information from more than one pluviometric station is used. Regarding the spatial position of the pluviometric stations, it was verified that there were no significant impacts on the errors when data from the stations located at different points inside the basin and your surroundings. / A crescente demanda pelos recursos hídricos, para as mais diversas finalidades, tem evidenciado um cenário ainda deficitário em relação ao monitoramento fluviométrico, sobretudo em bacias hidrográficas com áreas inferiores a 1000 km², em grande parte das regiões do Brasil. As demandas estão vinculadas a disponibilidade hídrica e para a sua determinação em locais com carência de dados medidos torna-se necessário recorrer a técnicas como a regionalização de vazões, ou a simulação por meio de modelos chuva-vazão. Em 1997 foi proposto um método que se utiliza de poucas amostragens de medições de vazões locais para a determinação das vazões mínimas por meio de um modelo chuva-vazão, cujo processo matemático envolve dois parâmetros, o Cinf e o Ksub. O primeiro está relacionado ao balanço hídrico e o segundo ao deplecionamento fluvial. O objetivo desse trabalho foi verificar a influência da precipitação na aplicação dessa metodologia em bacias entre 800 a 1000 km² visando subsidiar informações acerca da elaboração de um protocolo de uso do método. Para o estudo de caso utilizaram-se quatro bacias com áreas entre 817 e 965 km² com disponibilidade de séries de dados fluviométricos e pluviométricos. A metodologia utilizada foi baseada no método Silveira. Inicialmente foram elaborados cenários de chuvas nas quatro bacias para posterior seleção dos eventos de estiagem, que juntamente com os cenários de chuvas, resultaram em um total de 1407 simulações por meio do uso do método Silveira. Para cada simulação foi gerada uma curva de permanência das vazões. A determinação dos erros foi realizada entre os pares de vazões simulados e os observados para os percentis considerados. Observou-se uma tendência de melhora nos resultados das simulações, traduzido pela menor dispersão dos erros, quando se utiliza informações de precipitação de mais de um posto pluviométrico. Com relação à posição espacial dos postos pluviométricos, verificou-se que não houve impactos significativos nos erros quando se utilizou dados dos postos localizados em diferentes pontos no interior da bacia e no seu entorno.

Este trabalho visa analisar a redução da poluição hídrica a partir do monitoramento de medidas não convencionais de reservação d\'água aplicadas em lotes urbanos a partir da eficiência individual e global integrada no lote. Prioriza também monitorar a quantidade e a qualidade da poluição e do despejo das águas pluviais a partir do seu escoamento. A inclusão dessas medidas em lotes residenciais e/ou comerciais oferece oportunidades de melhorias no controle das cheias, além de favorecer a recarga do aqüífero e diminuir o impacto no ciclo hidrológico em sua própria fonte geradora. Dentre os dispositivos ou medidas instaladas destacam-se: trincheira de infiltração e poço profundo, telhado verde com reservação, reservatório de retenção do escoamento superficial proveniente das águas pluviais e tratamento de águas residuárias com biodigestor visando o reúso do efluente para fins não potáveis. As estruturas de aproveitamento e de reúso favorecem a retenção e a detenção da água no lote e contribuem para diminuir o fluxo em direção aos dispositivos da micro e macrodrenagem. Para cada uma das aplicações adotou-se monitoramento com equipamentos de precisão, como: linígrafos digitais, estação meteorológica, análise de qualidade da água. Os dados gerados contribuem para conferir indicadores, além de preencher uma lacuna deixada pela sugestão de implantação de dispositivos na fonte para adequação e otimização do sistema de drenagem e controle alternativo. Os resultados obtidos pelo monitoramento indicam que a adoção de tais práticas permite uma eficiência integrada na retenção do escoamento de até 80% quando comparada com uma residência sem controle do uso da água. Este cenário, ocupado tendencial ou convencionalmente, resultou lâminas de escoamento de até 90% da precipitação total. Durante um ano em operação, com análise de aproximadamente 120 eventos naturais, não induzidos, em seis meses de dados avaliados, os eventos resultaram em eficiência no desempenho das medidas instaladas. Portanto, o efeito combinado das medidas potencializa a retenção do escoamento e otimiza a capacidade de reservação d\'água em áreas particulares. Recomenda-se, entre outras atividades, o desenvolvimento de um sistema de gestão integrada e descentralizada de águas urbanas, com enfoque em drenagem seletiva a partir do aproveitamento de águas pluviais. / This paper aims to analyze the reduction of hydropollution through monitoring non conventional reservation of water applied in urban lots starting from individual and global efficiency integrated to the lot. It also prioritizes the monitoring of both quality and quantity of pollution and the rain flow from its draining. The inclusion of these measurements on residential and/or commercial lots offers opportunities of improvement on controlling floods besides improving the refilling of the aquifer and on diminishing the hydrological impact on its own generation source. Among the appliances and actions taken towards the goal some can be highlighted: infiltration trenchers and deep well, reservoir with retention of superficial flow that originates from the rain and treatment of residual water for non-drinking use. The structures of reutilization of water favor the detention and retention on the lot and contribute to diminish the flow into the appliances directed to micro and macro-drainage. To each of the applications, monitoring with precision equipment such as digital limnigraphs, weather stations and analysis of quality of the water were applied. The generated data contributed to the storage of indicators and also filled in a gap left by the suggestion of setting the appliances on the source for adapting and optimizing the draining system and an alternative control. The results obtained by the monitoring indicate that their implementation on the lots allow an efficiency of up to 80% on the retention of the flow when compared to a home without water use control. This scenery filled in conventionally on a trend resulted in flowing laminas of up to 90% of the total amount of rain. During the one year of this operation, were analyzed approximately 120 natural, non-induced events and in six months of evaluated data was shown that there is efficiency presented in the installed appliances. So, the combined effect of the procedures improves the control of the flow and increases the capacity for water storage on private areas. It is recommended the development of an integrated and decentralized management system of urban waters focusing on selective draining based on the use of rain water.

Submitted by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2017-08-16T14:08:03Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Alice_Alonzo_Steinmetz_Estimativa_de_cheias_aplicando_a_técnica_de_hidrograma_unitário_com_diferentes_abordagens_de_discretização_espacial.pdf: 7122282 bytes, checksum: aef191b90c4f1b064f63c6126e7c0c2f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-16T14:08:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Alice_Alonzo_Steinmetz_Estimativa_de_cheias_aplicando_a_técnica_de_hidrograma_unitário_com_diferentes_abordagens_de_discretização_espacial.pdf: 7122282 bytes, checksum: aef191b90c4f1b064f63c6126e7c0c2f (MD5) Previous issue date: 2017-03-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A indispensabilidade de preservação dos recursos hídricos estimula os pesquisadores a procurarem uma melhor compreensão quantitativa do ciclo hidrológico. A escassez de monitoramento hidrológico, confrontada com as grandes dimensões das bacias hidrográficas do Brasil, inviabilizam a mensuração da vazão em bacias de pequeno porte, bem como a análise de seu comportamento ao longo de um curso d’água. No tocante à gestão de cheias em bacias hidrográficas, as séries históricas de vazão são fundamentais para entender a resposta da bacia hidrográfica à ocorrência de eventos de chuvas intensas. A necessidade de dados hidrológicos repercute no desenvolvimento de modelos capazes de estimar hidrogramas de escoamento superficial direto (ESD), elemento de maior relevância para a análise de vazões resultantes de eventos extremos de precipitação. Dentre as técnicas de modelagem do ESD, destacam-se a teoria do Hidrograma Unitário (HU) e do Hidrograma Unitário Instantâneo (HUI). O objetivo principal deste trabalho foi avaliar a aplicabilidade e limitações de modelos de HU sintéticos tradicionalmente empregados na engenharia hidrológica (Triangular-HUT e Adimensional-HUA), além de modelos de HUI conceituais (Nash-HUIN e Clark-HUIC) e de suas versões geomorfológicas (Nash-HUIGN e Clark-HUIGC). Todos os procedimentos relacionados aos modelos de HU e HUI foram conduzidos considerando dois cenários de estudo: modelagem concentrada (cenário 1) e modelagem distribuída (cenário 2). A área de estudo foi a bacia hidrográfica do arroio Cadeia que é uma importante sub-bacia da bacia hidrográfica do arroio Pelotas (BHAP), situada no sul do estado do Rio Grande do Sul. As informações primordiais para a aplicação de tais modelos foram as variáveis topográficas extraídas do modelo digital de elevação e dados temporais de chuva e vazão monitorados na bacia, fazendo uso da rede de monitoramento hidrológico existente na BHAP. Dez eventos chuva-vazão foram analisados e o método do Número da Curva possibilitou estimar a distribuição temporal de precipitações efetivas para ambos os cenários. O processamento computacional constituiu-se da aplicação do software HEC-HMS e da linguagem de programação R para a análise dos modelos de HU e HUI supracitados. Para a calibração dos parâmetros dos modelos, empregou-se o algoritmo Nelder Mead. As principais constatações deste trabalho foram: i) os modelos HUIC e HUIN foram os que tiveram melhor acurácia para estimativa de vazões de pico e dos hidrogramas; ii) as formulações geomorfológicas não são universais e necessitam ser utilizadas com cautela; iii) os modelos ajustados apresentaram desempenho ligeiramente superior quando discretizado por sub-bacia; iv) os modelos que utilizam parâmetros geomorfológicos possuíram melhor desempenho quando aplicada a modelagem concentrada; v) o algoritmo Nelder Mead pode ter aplicação limitada; vi) outros algoritmos devem ser investigados em estudos futuros no intuito de buscar soluções mais adequadas; vii) no cenário 2 foi possível discretizar os parâmetros e relacionar com a realidade hidrológica da bacia em estudo. / The indispensability of preserving water resources encourages researchers to seek a better quantitative understanding of the hydrological cycle. The scarcity of hydrological monitoring in conjunction with the large dimensions of Brazilian watersheds makes it unfeasible to measure stream flow and to analyze its behavior along a watercourse in small-sized watersheds. With regard to flood management in watersheds, historical stream flow series are fundamental to understand the watershed response to the occurrence of heavy rainfall events. The need for hydrological data stimulates the development of models capable of estimating direct surface runoff (DSR) hydrographs, which is the most relevant component when analyzing stream flows originated from extreme rainfall events. Among the techniques available for DSR modeling, the theory of Unit Hydrograph (UH) and Instantaneous Unit Hydrograph (IUH) should be highlighted. The main objective of this study was to evaluate the applicability and limitations of synthetic UH models traditionally used in hydrological engineering (Triangular-TUH and Dimensionless-DUH), conceptual IUH models (Nash-NIUH and Clark-CIUH) and their geomorphological versions (Nash-GNIUH and Clark-GCIUH). All the procedures involving UH and IUH models were carried out taking into account two study scenarios: lumped modeling (scenario 1) and distributed modeling (scenario 2). The study area was the Cadeia river watershed, which is an important subwatershed of the Pelotas river watershed (PRW), located in the south of Rio Grande do Sul State. The main information for the application of such models were topographical variables extracted from digital elevation model and temporal series related to rainfall and stream flow monitored in the watershed, making use of the existing hydrological monitoring network in the PRW. Ten rainfall-runoff events were evaluated and the Curve Number method was used to estimate the temporal distribution of effective rainfalls for both scenarios. The computational processing consisted of the application of both HEC-HMS software and R programming language for analysis of the aforementioned UH and IUH models. Nelder Mead algorithm was employed for calibration of the models’ parameters. The main findings of this study were: i) CIUH and NIUH were the models that had the best accuracy for estimation of peak stream flows and hydrographs; ii) the geomorphological formulations are not universal and need to be used carefully; iii) the adjusted models resulted in slightly superior performance when discretized by sub-basin; iv) the models dependent on geomorphological parameters had better performance when lumped modeling was applied; v) the Nelder Mead algorithm may have limited application; vi) other algorithms should be investigated in future studies in order to seek more adequate solutions; vii) in scenario 2, it was possible to discretize the parameters and relate them to the hydrological reality of the watershed under analysis.

Este trabalho visa analisar a redução da poluição hídrica a partir do monitoramento de medidas não convencionais de reservação d\'água aplicadas em lotes urbanos a partir da eficiência individual e global integrada no lote. Prioriza também monitorar a quantidade e a qualidade da poluição e do despejo das águas pluviais a partir do seu escoamento. A inclusão dessas medidas em lotes residenciais e/ou comerciais oferece oportunidades de melhorias no controle das cheias, além de favorecer a recarga do aqüífero e diminuir o impacto no ciclo hidrológico em sua própria fonte geradora. Dentre os dispositivos ou medidas instaladas destacam-se: trincheira de infiltração e poço profundo, telhado verde com reservação, reservatório de retenção do escoamento superficial proveniente das águas pluviais e tratamento de águas residuárias com biodigestor visando o reúso do efluente para fins não potáveis. As estruturas de aproveitamento e de reúso favorecem a retenção e a detenção da água no lote e contribuem para diminuir o fluxo em direção aos dispositivos da micro e macrodrenagem. Para cada uma das aplicações adotou-se monitoramento com equipamentos de precisão, como: linígrafos digitais, estação meteorológica, análise de qualidade da água. Os dados gerados contribuem para conferir indicadores, além de preencher uma lacuna deixada pela sugestão de implantação de dispositivos na fonte para adequação e otimização do sistema de drenagem e controle alternativo. Os resultados obtidos pelo monitoramento indicam que a adoção de tais práticas permite uma eficiência integrada na retenção do escoamento de até 80% quando comparada com uma residência sem controle do uso da água. Este cenário, ocupado tendencial ou convencionalmente, resultou lâminas de escoamento de até 90% da precipitação total. Durante um ano em operação, com análise de aproximadamente 120 eventos naturais, não induzidos, em seis meses de dados avaliados, os eventos resultaram em eficiência no desempenho das medidas instaladas. Portanto, o efeito combinado das medidas potencializa a retenção do escoamento e otimiza a capacidade de reservação d\'água em áreas particulares. Recomenda-se, entre outras atividades, o desenvolvimento de um sistema de gestão integrada e descentralizada de águas urbanas, com enfoque em drenagem seletiva a partir do aproveitamento de águas pluviais. / This paper aims to analyze the reduction of hydropollution through monitoring non conventional reservation of water applied in urban lots starting from individual and global efficiency integrated to the lot. It also prioritizes the monitoring of both quality and quantity of pollution and the rain flow from its draining. The inclusion of these measurements on residential and/or commercial lots offers opportunities of improvement on controlling floods besides improving the refilling of the aquifer and on diminishing the hydrological impact on its own generation source. Among the appliances and actions taken towards the goal some can be highlighted: infiltration trenchers and deep well, reservoir with retention of superficial flow that originates from the rain and treatment of residual water for non-drinking use. The structures of reutilization of water favor the detention and retention on the lot and contribute to diminish the flow into the appliances directed to micro and macro-drainage. To each of the applications, monitoring with precision equipment such as digital limnigraphs, weather stations and analysis of quality of the water were applied. The generated data contributed to the storage of indicators and also filled in a gap left by the suggestion of setting the appliances on the source for adapting and optimizing the draining system and an alternative control. The results obtained by the monitoring indicate that their implementation on the lots allow an efficiency of up to 80% on the retention of the flow when compared to a home without water use control. This scenery filled in conventionally on a trend resulted in flowing laminas of up to 90% of the total amount of rain. During the one year of this operation, were analyzed approximately 120 natural, non-induced events and in six months of evaluated data was shown that there is efficiency presented in the installed appliances. So, the combined effect of the procedures improves the control of the flow and increases the capacity for water storage on private areas. It is recommended the development of an integrated and decentralized management system of urban waters focusing on selective draining based on the use of rain water.

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.

Submitted by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2017-03-23T19:24:33Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação Cristian Veber .pdf: 4396179 bytes, checksum: e16ff0b1e5568507720a03591574c162 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2017-03-23T19:24:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação Cristian Veber .pdf: 4396179 bytes, checksum: e16ff0b1e5568507720a03591574c162 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-23T19:25:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação Cristian Veber .pdf: 4396179 bytes, checksum: e16ff0b1e5568507720a03591574c162 (MD5) Previous issue date: 2016-10-07 / Alterações no meio ambiente e os efeitos naturais e antropogênicos resultantes têm chamado a atenção na comunidade científica em virtude do alto impacto sobre os ecossistemas, especialmente ligado a desastres naturais originados a partir de eventos extremos de precipitação. Uma das técnicas fundamentais, no que se refere ao gerenciamento dos recursos hídricos, do meio ambiente e, consequentemente, do manejo adequado de bacias hidrográficas, é a modelagem hidrológica. Contudo, uma das principais limitações de sua aplicação é a carência de dados hidrológicos, especialmente de vazões. Esta limitação tem estimulado o desenvolvimento e a calibração de modelos hidrológicos que possibilitam a estimativa do escoamento superficial direto (ESD). Neste sentido, as teorias do Hidrograma Unitário (HU) e do Hidrograma Unitário Instantâneo (HUI) têm se destacado no tocante à modelagem hidrológica de cheias. O principal objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicabilidade de modelos conceituais (HUI de Clark – HUIC e HUI de Nash – HUIN), modelos sintéticos (HU Adimensional – HUA e HU Triangular - HUT) e modelos geomorfológicos (HUI Geomorfológico de Clark – HUIGC e HUI Geomorfológico de Nash – HUIGN) visando à estimativa de vazões de pico e de hidrogramas de ESD, tomando como base duas pequenas bacias hidrográficas experimentais (sanga Ellert – BHSE e ribeirão Lavrinha – BHRL), com características geomorfoclimáticas e comportamento hidrológico contrastantes. As informações básicas para este estudo foram obtidas a partir dos modelos digitais de elevação e de dados monitorados de chuva e vazão nas referidas bacias. As principais conclusões deste trabalho foram: a) Os modelos HUIC e HUIN foram os que tiveram melhor acurácia nas duas bacias hidrográficas; b) Os modelos HUA e HUT não foram adequados para a BHRL, mas estimaram de forma satisfatória a maioria dos eventos na BHSE; c) O HUIGC se sobressaiu em relação ao HUIGN para a BHSE, mas teve comportamento similar ao HUT e HUA; d) O HUIGN teve desempenho superior ao HUIGC, HUT e HUA para a BHRL. / Alterations in the environment and the resulting natural and anthropogenic effects have attracted attention in the scientific community due to the high impact on ecosystems, especially related to natural disasters originated from extreme precipitation events. Hydrological modeling is one of the main techniques used for the management of water resources, environment and watersheds. However, one of the major limitations of its application is the lack of hydrological data, primarily associated with stream flow. This limitation has stimulated the development and calibration of hydrological models intended for estimation of direct surface runoff (DSR). In this context, the theories of Unit Hydrograph (UH) and Instantaneous Unit Hydrograph (IUH) have stood out for the hydrological modeling of floods. The main objective of this study was to evaluate the applicability of conceptual models (Clark’s IUH - CIUH and Nash’s IUH - NIUH), synthetic models (Dimensionless UH - DUH and Triangular UH - TUH) and geomorphological models (Clark’s Geomorphological IUH - CGIUH and Nash’s Geomorphological IUH -NGIUH) for estimation of peak stream flows and DSR hydrographs, taking as reference two small experimental watersheds (Ellert Creek Watershed - ECW and Lavrinha Creek Watershed - LCW), which have contrasting geomorphoclimatic characteristics and hydrological behavior. The basic information for this study were obtained from digital elevation models and monitorated data (rainfall and stream flow) in these watersheds. The main conclusions of this study were: a) CIUH and NIUH models were those that resulted in the greatest accuracy for both watersheds; b) DUH and TUH models were not suitable for LCW, but estimated hydrographs satisfactorily for most of the events in ECW; c) CGIUH out performed NGIUH for ECW, but presented behavior similar to TUH and DUH; d) NGIUH had performance better than CGIUH, TUH and DUH for LCW.

COSTA, Alexandre Gomes da. Umidade do solo e disponibilidade hídrica na zona das raízes em condições naturais de caatinga preservada. 2012. 182 f. : Tese (doutorado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia Agrícola, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, 2012. Fortaleza-CE, 2012. / Submitted by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-08-02T16:07:05Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_cagcosta.pdf: 15315410 bytes, checksum: 38127bb5784afef6034c271f1422f7b4 (MD5) / Approved for entry into archive by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-08-02T16:07:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_cagcosta.pdf: 15315410 bytes, checksum: 38127bb5784afef6034c271f1422f7b4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-02T16:07:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_cagcosta.pdf: 15315410 bytes, checksum: 38127bb5784afef6034c271f1422f7b4 (MD5) Previous issue date: 2012 / Regarding ecohydrology, the catchment water is distributed over several important compartments. Many studies in semiarid re gions indicate the surface reservoirs as the main water compartments. However, the watershed has greater scope than the water reservoirs contained therein, and water resources in compartments distributed in the watershed (like in soil) should be analyzed not only with regard to ecological uses, but also as spaces of water availability. Therefore, the object ive of this work was to analyze, based on measurements and modeling, the water dynamics in th e soils of a semi-arid basin in preserved Caatinga, and its impact on water availability. Wit h this in mind, it was measured, among others, the soil moisture, every hour, from 2003 to 2010 (2923 days) in the Aiuaba Experimental Basin (AEB, 12 km ²), fully preserved and with average annual rainfall of 560 mm. Monitoring was carried out through three TDR se nsors, one installed in each of the three soil and vegetation associations (SVA) identified in the basin. The research method considered six main steps: i) assessment of the eff ective root depth of preserved Caatinga ii) calibration of humidity TDR sensors iii) space-time representation of soil moisture in each SVA unit iv) analysis of soil water availability in the root zone, v) parameterization of the WASA-SED hydrological model, and vi) parameterizati on of the DiCaSM hydrological model. The results of this research indicate the importance of addressing the temporal analysis of soil moisture and soil water availability in the root zone to maintain the Caatinga biome. More specifically, it was observed that the effecti ve depth of the root system on AEB ranged between 70 and 80 cm in areas with deep soils, but in areas with shallow soils, it was observed that the effective depth of the roots had adapted to the constraints, having been reduced to less than 40 cm. Furthermore, the season al analysis showed that in the dry season, the roots have lengths up to 11 cm smaller, openin g, therefore, secondary pores that facilitate the penetration of what little rain water falls in the dry months (June-December), as well as in the first rains of the wet season. In the two SVAs whose soils are deep and the vegetation is dense, the soil water is 'not available' (ie below the permanent wilting point - WP) during nearly nine months a year (72% of the time), and on ly during three months of the year (25% of the time) the soil water is available. In the re maining 3% of the year (about 10 days) there is gravitational water in these SVAs. In the SVAs whose soil is shallow and whose vegetation is sparse, the dynamics of soil water are different : the time when there is gravitational water, available and unavailable, is practically the same (four months a year). This is due to, among other things, the low soil moisture at the permanen t wilting point of the Udorthent, and to its limited thickness, generating saturation much more frequently than in others that - unlike this one - have deep drainage. The depletion of soil wat er under conditions of moisture below the wilting point was another important result of this research. In the two associations with deep soils and thick vegetation, it was observed – throu ghout the observation period – continuous fall of moisture level until it approached asymptot ically the residual moisture. More detailed analysis showed that the reduction of soil moisture between the WP and the residual moisture level always followed the exponential decay. It was observed, in the association of shallow soil and sparse vegetation, that the moisture did not fall to below the WP, even subjected to the same rigorous climate of the other associations . Considering: (i) that in such a dry soil, the drainage is unlikely, and (ii) that the associated processes of percolation and evaporation should not be responsible for the removal of soil w ater either (since the phenomenon is not observed in SVAs whose soil is shallow and therefor e warmer) , it is raised the hypothesis that the soil drying under these conditions must be caused by water extraction by vegetation. This would strengthen the argument that the Caating a has adapted to survive under water stress. The hydrological models WASA-SED and DiCaSM failed to adequately represent the temporal dynamics of soil water in the AEB. However , the models did satisfactorily reproduce the retention curves of soil moisture, al lowing the representation of the water availability in the root zone for planning purposes . Finally, we managed to evaluate - quantitatively, spatially and temporally – the soil water availability. This availability is of the same order of magnitude of the availability of an o ptimal surface reservoir. The availability in the soil, in quantitative terms, can be almost five times higher than that of the surface reservoir. However, the security associated with su rface water (90%) is much higher than the water permanence available in the AEB: just 28% in areas with deep soils and 65% in areas with shallow soils. / A água na bacia hidrográfica está distribuída em diversos compartimentos importantes no que se refere à ecohidrologia. Muitos estudos em regiões semiáridas apontam os reservatórios superficiais como principais compartimentos de água. Entretanto, a bacia hidrográfica tem maior abrangência que as bacias hidráulicas nela contida, e os recursos hídricos nos compartimentos distribuídos na bacia hidrográfica (como no solo) devem ser analisados não somente no que se refere aos usos ecológicos, mas também como espaço de disponibilidade hídrica. Portanto, o objetivo do trabalho foi analisar, com base em medidas e modelagem, a dinâmica da água nos solos de uma bacia semiárida de Caatinga preservada e seu impacto sobre a disponibilidade hídrica. Para isso foi medida, entre outros, a umidade do solo a cada hora, de 2003 a 2010 (2923 dias) na Bacia Experimental de Aiuaba (BEA, 12 km²), totalmente preservada e com precipitação média anual de 560 mm. O monitoramento foi realizado através de três sensores TDR, um instalado em cada uma das três associações entre solo e vegetação (SVA) identificadas na bacia. O método de investigação considerou seis etapas principais: i) determinação da profundidade efetiva das raízes da Caatinga preservada; ii) calibração dos sensores de umidade tipo TDR; iii) representação espaço-temporal da umidade do solo em cada unidade de SVA; iv) análise da disponibilidade hídrica do solo na zona das raízes; v) parametrização do modelo hidrológico WASA-SED; e vi) parametrização do modelo hidrológico DiCaSM. Os resultados obtidos nesta pesquisa indicam a importância da abordagem da análise temporal da umidade do solo e da disponibilidade hídrica do solo na zona das raízes para a manutenção do bioma Caatinga. Mais especificamente, foi observado que a profundidade efetiva do sistema radicular na BEA oscilou entre 70 e 80 cm nas regiões com solos profundos, porém, em regiões com solos rasos, observou-se que a profundidade efetiva das raízes adaptou-se às restrições, ficando reduzida a menos de 40 cm. Além disso, a análise sazonal demonstrou que, na estação de estio, as raízes têm comprimentos até 11 cm menores, abrindo, portanto, poros secundários que facilitarão a penetração da água nas eventuais chuvas dos meses secos (junho a dezembro), assim como nas primeiras chuvas da estação úmida. Nas duas SVAs cujos solos são profundos e cuja vegetação é densa, a água no solo encontra-se ‘não-disponível’ (isto é, abaixo do ponto de murcha permanente – WP) em quase nove meses ao ano (72% do tempo); e somente durante três meses ao ano (25%) a água no solo encontra-se disponível. Nos 3% restantes do ano (cerca de 10 dias) há água gravitacional nessas SVAs. Na SVA cujo solo é raso e cuja vegetação é esparsa, a dinâmica da água no solo é diferente: o tempo em que há água gravitacional, disponível e não disponível é praticamente o mesmo (quatro meses ao ano). Isso se deve, entre outros, à baixa umidade do solo no ponto de murcha permanente do neossolo litólico; e à sua restrita espessura, gerando saturação muito mais frequentemente que nos demais solos que – ao contrário deste – dispõem de drenagem profunda. A depleção da água no solo sob condições de umidade abaixo do ponto de murcha foi outro resultado importante desta pesquisa. Nas duas associações com solos profundos e vegetação densa, observou-se – ao longo de todo o período investigado – decaimento contínuo da umidade até que a mesma se aproximasse assintoticamente da umidade residual. Análise mais detalhada demonstrou que a redução da umidade do solo entre o WP e a umidade residual sempre obedecia ao decaimento exponencial. Na associação com solo raso e vegetação esparsa observou-se que a umidade não caía para valores inferiores ao WP, mesmo sujeita ao mesmo rigor climático das demais associações. Considerando-se: (i) que em solo tão seco, a drenagem é improvável; e (ii) que os processos associados de percolação e evaporação tampouco devam ser os responsáveis pela retirada de água do solo (posto que o fenômeno não se observa na SVA cujo solo é raso e, portanto, mais quente); levanta-se a hipótese que o secamento do solo nessas condições deva ser causado por extração de água pela vegetação. Isso reforçaria a tese de que a Caatinga dispõe de adaptação para sobreviver mesmo em condições de estresse hídrico. Os modelos hidrológicos WASA-SED e DiCaSM não conseguiram representar adequadamente a dinâmica temporal da água nos solos da BEA. No entanto, os modelos reproduziram satisfatoriamente as curvas de permanência da umidade dos solos, permitindo representar a disponibilidade hídrica na zona das raízes para fins de planejamento. Por fim, logrou-se avaliar – quantitativa, espacial e temporalmente – a disponibilidade hídrica do solo. Esta é da mesma ordem de grandeza da disponibilidade de um reservatório superficial ótimo. Em termos quantitativos, a disponibilidade no solo chega a ser quase cinco vezes superior à do reservatório superficial, entretanto, a garantia associada da água superficial (90%) é bem superior à permanência da água disponível na BEA: apenas 28% nas áreas com solos profundos e 65% nas áreas com solos rasos.