FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / The circunstances provoked by droughts on the semi-arid of the northeastern region of Brazil, assumed along the history, a unavoidable character that led to the adoption of politics related to the construction of hydric reservoirs as an attempt to mitigate the effects of drought. However, the construction of a great number of reservoirs, done in a random way, without observing its framing to the conditions of the hydric dynamics as well as its yours support capacity, allied to an ocupation, motivated by the offer of water, ended up inserting itself in the context of socioenvironmental problematic. The analysis of the decision process in allocating different uses for water involves several dificulties which characterizes the present context. Among the most important are the necessary interdisciplinar approach to the subject matter, the subjectivity of the agents involved in the process of water management, the randomness of the hydrologic events, the uncertainty of the economic, social and environmental processes, the difficulties in measuring such variables as social well-being and environmental protection and others as cultural and aesthetics, besides the traditional problem of measuring economic efficiency. This dissertation presents, examines and compare some techniques of socioenvironmental analysis as important support tools for decision-making in water management. Therefore, the integration of hydric resources management through the institution of hydric basins as an unit of management should consider as prioritary manner, the question of damming as concern to the northeastern hydric resources, in special, the ones of small size, that support directly the local communities and which are more seriously affected by the degradation generated by antropic actions as well as inadequate use. / As circunstÃncias provocadas pelas secas no semi-Ãrido nordestino assumiram, ao longo da histÃria, um carÃter inevitÃvel que levou a doÃÃo de uma polÃtica voltada para a construÃÃo de reservatÃrios hÃdricos na tentativa de mitigar os efeitos da estiagem. No entanto, a construÃÃo de um grande nÃmero de reservatÃrios elaborada de maneira aleatÃria, sem observar seu enquadramento nas condiÃÃes na dinÃmica hÃdrica nem em sua capacidade de suporte, aliada a uma ocupaÃÃo motivada pela oferta de Ãgua acabaram por se inserir no contexto de problemÃtica socioambiental. O uso mÃltiplo das Ãguas, o carÃter multidisciplinar e subjetivo dos agentes envolvidos no processo, a aleatoriedade dos eventos hidrolÃgicos, a incerteza dos processos econÃmicos, sociais e ambientais, a necessÃria consideraÃÃo de aspectos de difÃcil mensuraÃÃo, como o bem estar social, a preservaÃÃo do ambiente e as questÃes culturais e estÃticas, alÃm da tradicional eficiÃncia econÃmica, caracterizam o contexto presente. Este trabalho apresenta, descreve e compara algumas tÃcnicas de anÃlise socioambiental como importante meio de apoio à tomada de decisÃes diante dos problemas de gestÃo das Ãguas. Portanto, a integraÃÃo do gerenciamento dos recursos hÃdricos atravÃs da instituiÃÃo das bacias hidrogrÃficas como unidade de gestÃo deve considerar de maneira prioritÃria a questÃo da aÃudagem no que diz respeito aos recursos hÃdricos nordestinos, em especial os de pequeno porte que servem de maneira mais direta Ãs comunidades locais e sÃo mais gravemente afetados pela degradaÃÃo gerada pelas aÃÃes antrÃpicas e o uso inadequado.

Estimation of sediment yield in large river basins has great importance for the analysis and monitoring of water availability and, consequently, for water resources management. However, there are several difficulties related to such estimation. Thus, the scope of this study was to propose a methodology to estimate sediment yield in large river basins with a large number of dams. The study basin is located within the Upper Jaguaribe basin and presents an area, obtained by SRTM data, of 20,670 kmÂ. The sediment yield estimation was based on a suspended sediment rating-curve, obtained by measurements of liquid and solid discharges at the basin outlet. The bedload was estimated using the model of Einstein and Brown. Also, the estimation of sediment retention in reservoirs located upstream the basin outlet was carried out. They were classified as small dams (< 50 hmÂ), which were grouped into five classes according to their storage capacity, and strategic dams (> 50 hmÂ). Note that sediment yield was obtained for a 25-years period (1984-2008). The results obtained for total sediment yield within the basin was about 450 t.km-Â.year-1. From this total, about 130 t.km-Â.year-1 reach the basin outlet, of which 79% correspond to suspended sediment and 21% is bedload. On the other hand, approximately 320 t.km-Â.year-1 are retained in the surface reservoirs: 91% are trapped in small reservoirs and 9% are trapped in the large dams of the basin. It can be concluded that the results obtained in this study for the total sediment yield in a large river basin is in agreement to that obtained by other authors in South America. It should also be pointed out that the small dams play an important role in the region, not only in relation to the accumulation of water, but also to the retention of sediment generated in the basin. Such retention prevents that the sediment reaches the strategic dams (OrÃs, for instance), reducing their sedimentation rates and thus, minimizing the impact of sedimentation on overall water availability in the basin. / A estimativa da produÃÃo de sedimentos em grandes bacias hidrogrÃficas possui vasta importÃncia para a anÃlise e o monitoramento da disponibilidade hÃdrica e, por consequÃncia, para a gestÃo dos recursos hÃdricos. Todavia, vÃrios sÃo os Ãbices relacionados a tal estimativa. Desta forma, o escopo geral deste estudo foi propor uma metodologia para estimar a produÃÃo de sedimentos em grandes bacias hidrogrÃficas com nÃmero elevado de aÃudes. A bacia estudada encontra-se inserida na bacia do Alto Jaguaribe e apresentou uma Ãrea, obtida atravÃs do SRTM, de 20.670 kmÂ. A estimativa da produÃÃo de sedimento foi realizada com base na curva-chave de sedimento em suspensÃo, obtida atravÃs de mediÃÃes de descargas lÃquidas e sÃlidas no exutÃrio da bacia. A carga de sedimento de leito foi estimada aplicando-se o modelo Einstein e Brown. Procedeu-se, ainda, a estimativa do total de sedimento retido em reservatÃrios a montante do exutÃrio da bacia monitorada. Estes foram classificados em pequenos aÃudes (<50 hmÂ), os quais foram agrupados em cinco classes de acordo com sua capacidade total de acumulaÃÃo, e aÃudes estratÃgicos (>50 hmÂ). Salienta-se que a produÃÃo de sedimento foi obtida para uma sÃrie histÃrica de 25 anos (1984-2008). O resultado encontrado para a produÃÃo de sedimento total dentro da bacia foi da ordem de 450 t.km2.ano1. Desse total, cerca de 130 t.km-2.ano-1 passam pelo exutÃrio da bacia, dos quais 79% correspondem a sedimento em suspensÃo e 21% a sedimento de leito. Por sua vez, 320 t.km-2.ano-1 ficam retidos nos reservatÃrios, sendo que 91% ficam presos nos pequenos reservatÃrios e 9% ficam presos nos grandes aÃudes da bacia. Conclui-se, desta forma, que o resultado encontrado neste estudo para a produÃÃo total de sedimento em grandes bacias aproxima-se do obtido por outros autores para a AmÃrica do Sul. Ressalta-se, ainda, que a pequena aÃudagem exerce um papel de grande relevÃncia na regiÃo, nÃo somente em relaÃÃo ao acÃmulo de Ãgua para dessedentaÃÃo e irrigaÃÃo, mas tambÃm, quanto à retenÃÃo de sedimento erodido na bacia. Tal retenÃÃo evita que o sedimento chegue aos aÃudes estratÃgicos (OrÃs, por exemplo) diminuindo sua taxa de assoreamento e, portanto, minimizando a reduÃÃo da disponibilidade hÃdrica na bacia.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A multiplicaÃÃo da quantidade de pequenos reservatÃrios no semiÃrido nordestino provoca um impacto considerÃvel na disponibilidade hÃdrica das mÃdias e grandes bacias hidrogrÃficas, tornando-se assim, um impeditivo no bom gerenciamento deste recurso. Por outro lado, a pequena aÃudagem tem um importante papel com a retenÃÃo de sedimentos oriundos da erosÃo da bacia hidrogrÃfica, fazendo com que haja a minimizaÃÃo dos impactos causados com o acumulo de sedimento nos reservatÃrios estratÃgicos, causadora da conseqÃente reduÃÃo na disponibilidade de Ãgua. Desta forma, buscou-se analisar o assoreamento do aÃude BoqueirÃo, situado na Bacia Experimental de Aiuaba â BEA, atravÃs de estudos de batimetria, avaliaÃÃo hidrossedimentolÃgica na bacia hidrogrÃfica e a caracterizaÃÃo do material depositado e sua distribuiÃÃo no reservatÃrio. O assoreamento do reservatÃrio foi calculado pela diferenÃa entre as topobatimetrias de 2003 e 2009, e atravÃs de regressÃo linear, avaliou-se o assoreamento desde 1934, Ãpoca de sua construÃÃo. Cinco trincheiras foram feitas ao longo do talude da bacia hidrÃulica do reservatÃrio, permitindo avaliar o seu assoreamento aÃude atravÃs de parÃmetros do solo. A eficiÃncia de retenÃÃo do reservatÃrio foi determinada atravÃs da razÃo entre o assoreamento estimado no perÃodo de 1934 a 2009 e a produÃÃo de sedimentos obtida pÃlo modelo hidrossedimentolÃgico Hidrosed â 1. O assoreamento volumÃtrico foi calculado em 3.613 t para o perÃodo de 76 anos. Obteve-se valor de 6,5 % de teor de matÃria orgÃnica como sendo o limiar entre o material de assoreamento e o material original do terreno. Salienta-se ainda que apenas 7 % do material de assoreamento que foi produzido pela bacia hidrogrÃfica ficaram retidos em seu exutÃrio. Portanto, conclui-se que o assoreamento volumÃtrico anual do reservatÃrio à da ordem de 0,056 %, causando uma reduÃÃo na capacidade de acumulaÃÃo do reservatÃrio de 4,5 % desde a Ãpoca de sua construÃÃo atà os dias atuais. Evidencia-se, ainda, o teor de matÃria orgÃnica como um bom indicador do assoreamento do reservatÃrio: o volume assoreado, considerando-se como tal o solo com teor de matÃria orgÃnica maior que 6,5%, foi apenas 15% superior ao obtido atravÃs de batimetria. A eficiÃncia de retenÃÃo baixa pode ser explicada pela reduzida razÃo entre o volume do reservatÃrio e sua bacia hidrogrÃfica. Isto sugere que grande parte do sedimento que à produzido na bacia à exportado alÃm do exutÃrio atravÃs de eventos fluviomÃtricos extremos. / The multiplication of the number of small reservoirs in the semiarid northeastern causes a considerable impact on water availability of medium and large river basins, thus becoming a hindrance to good management of this resource. Moreover, the small damming has an important role in the retention of sediments from the erosion of the basin, minimizing the impacts to the accumulation of sediment in strategic reservoirs, and the consequent reduction in water availability. We have analyzed the sedimentation of the BoqueirÃo reservoir, located in the Experimental Basin of Aiuaba - BEA, through studies of bathymetry, hydrosedimentological assessment in the watershed and characterization of the deposited material and its distribution in the reservoir. The silting of the reservoir was calculated as the difference between bathymetry of 2003 and 2009 and, by regression, we estimated the sedimentation since 1934, the time of its construction. Five trenches were made along the slope of the hydraulic basin, allowing to assess the silting of the reservoir through soil parameters. Finally, the retention efficiency of the reservoir was determined by the ratio of sedimentation estimated for the period 1934-2009 and sediment yield obtained by the hydrosedimentological model Hidrosed - 1. The sedimentation mass was calculated as 3613 t for the period of 76 years. We obtained a value of 6.5% organic matter content as the threshold between the material of original material and the silting material. According to our analysis, only 7% of the sediment yield of basin are retained in the outlet reservoir. Therefore, it is concluded that the annual volume of reservoir sedimentation is the order of 0.056%, with a reduction in the accumulation capacity of the reservoir of 4.5% since the time of its construction. It also shows the content of organic matter as a good indicator of siltation of the reservoir, as the silted assessed using the organic matter threshold (6.5%) was only 15% higher than that obtained by bathymetry. The low retention efficiency might be explained by the low volume-catchment area ratio, suggesting that much of the sediment that is produced in the basin is exported through its outlet during the extreme runoff events.

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