Made available in DSpace on 2014-07-29T16:21:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camila Leite Pereira.pdf: 1087738 bytes, checksum: 510e1b512e1fe3b15b02211035e90619 (MD5) Previous issue date: 2010-03-26 / The synchrony concept can be defined like the degree that different biologics systems show similar temporal evolution. Synchronies fluctuations in species are attributed to influence of ambient factors or individuals dispersion (distance of ambient). Thus, the objective this study was measured the ichthyofauna similarity among six environment of Parana River floodplain in responses to these different mechanisms. The biotic (ichthyofauna abundance) and abiotic (limnology gradients) dates was provided by NUPELIA. The statistical analyses supported in multivariate analyses applied in abundance matrices of fish species, limnology variables and connectivity distance among habitats. In such case the ichthyofauna dynamic varied asynchronous over time and space on the periods of 1987 to 19988 and 2006 to 2008. The period of greatest assemblage significant synchronies corresponded to intermediary period. The main reason of this synchrony was explain by the fluviometric quota, since the dynamic of this variable affected similarly the species abundance among locations. Altogether this study confirmed the theoretical support of Niche as a mechanism of assemblage synchrony in stable ecosystems. The neutral process wasn t a good model to explain the assemblage similarity between locations. / O conceito de sincronia pode ser definido como o grau em que diferentes sistemas biológicos mostram evoluções temporais similares. Flutuações sincrônicas nas espécies são atribuídas à influência de fatores ambientais ou dispersão de indivíduos (distância entre ambientes). Nesse contexto o objetivo deste estudo foi quantificar a similaridade da ictiofauna entre seis ambientes da planície de inundação do rio Paraná, em respostas a estes diferentes mecanismos. Os dados bióticos (abundância da ictiofauna) e abióticos (variáveis limnológicas) foram gentilmente cedidos pelo NUPELIA. Através de análises multivariadas aplicadas à matrizes de abundância de espécies de peixes, variáveis limnológicas e distância de conectividade entre ambientes, verificou-se que em dois períodos (1987 a 1988 e 2006 a 2008) a dinâmica da ictiofauna variou de forma assincrônica entre ambientes. O período de maiores sincronias significativas na assembléia correspondeu ao período intermediário avaliado. O principal motivo desta sincronicidade foi explicado pela cota fluviométrica, já que a dinâmica dessa variável entre os ambientes afetou de forma similar a abundância das espécies. De modo geral este estudo confirmou as bases teóricas do nicho de Hutchinson, em detrimento aos processos neutros, como mecanismo de sincronia da assembléia em ecossistemas estáveis.

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:23:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese-Andre_Andrian_Padial.pdf: 4816523 bytes, checksum: b39cef016ed9b97ad835708839e1817c (MD5) Previous issue date: 2010-01-25 / A general goal in community ecology is to understand how communities are organized in space and time. An aspect of great interest is to evaluate how concordant are the patterns of beta diversity depicted by different biological groups. If two taxonomic groups present a similar spatial/temporal structure, only one of these groups can be used as a surrogate group in conservation efforts or bioassessments. Also, a strong correspondence between biological groups and physical classifications of the habitat could help us to understand the reasons for spatial organization of communities. Moreover, if communities respond to a priori classifications based on geological and environmental features of the habitats, the selection of priority areas for conservation distributed on the classes of a classification scheme could maximize the conservation of overall biodiversity. Finally, to understand the main processes driving the organization of communities, the relative role of different set of predictor variables can be simultaneously evaluated. If species compositions are mainly predicted by environmental variables then one can conclude that species sorting mechanisms are the main drivers of community structure. On the other hand, if variables that represent spatial structure of the environments are the main predictors of variation in species composition, then neutral processes may be invoked to explain the structure of the biological group under analysis. Therefore, the main goals of this thesis are: (i) to evaluate the concordance among distinct biological groups; (ii) to evaluate the correspondence between a priori physical classifications of the habitat and the composition of assemblages and; (iii) to evaluate the relative role of environmental and spatial predictors on the structure of local assemblages in a Neotropical floodplain. For that, we used data sets on six biological groups (fish, benthic macroinvertebrates, aquatic macrophytes, zooplankton, phytoplankton, and periphyton) which were gathered during 2000 and 2001 in up to 36 aquatic environments of the Upper Paraná River floodplain. Patterns of assemblage concordance were frequently observed. The main mechanisms responsible for cross-taxon concordance were a similar response to environmental/spatial gradients and biological interactions between species. The mechanisms were identified after controlling for the effect of environmental/spatial variables on the cross-taxon concordance and after evaluating the level of concordance between species from each group that most likely are linked by biological interactions. However, the levels of assemblage concordance were weak and varied conspicuously with time. These results highlight that the use of surrogate groups is a flawed strategy to support conservation efforts in the Upper Paraná River floodplain. Nevertheless, the classification scheme of the floodplain, considering mainly limnological and geological aspects, was efficient to represent the structure of different aquatic assemblages. Thus, conservation efforts and bioassessments of the aquatic flora and fauna can use this classification scheme. However, the temporal variability also affected the consistency of the correspondence and this issue should be further investigated. On the other hand, temporal variables were not effective in predicting the structure of different biological assemblages. Environmental and spatial variables were generally more important, but also with low predictive power. Spatial variables were particularly important for large organisms with low dispersal ability, such as sedentary fish and aquatic plants. On the other hand, compared to spatial predictors, environmental variables were more important to explain the structure of small-bodied organisms with high dispersal ability (such as micro-algae) and organisms with migratory behavior. Nevertheless, all variables had a low predictive power, probably due to the low extent of the environmental and spatial gradients and to the lack of variables that represent relevant processes for determining the structure of aquatic assemblages in floodplains. / Um objetivo geral em Ecologia é entender como as comunidades estão organizadas no espaço e no tempo. Um aspecto de grande interesse para conservação é avaliar as similaridades na estrutura espacial e temporal da composição de diferentes grupos biológicos que habitam um mesmo ecossistema. Utilizando a abordagem de grupos substitutos, se dois grupos biológicos apresentam estrutura espacial/temporal similar, apenas um desses grupos concordantes poderia ser avaliado em esforços de conservação ou biomonitoramento. A correspondência de comunidades a esquemas de classificação física dos ecossistemas também auxilia o entendimento das razões para a organização espacial das comunidades. Além disso, se as comunidades respondem a classificações baseadas, por exemplo, em características geológicas e ambientais dos hábitats, a seleção de prioritárias áreas amplamente distribuídas nas classes de tais esquemas de classificação pode maximizar a conservação da biodiversidade regional de um ecossistema. Finalmente, para entender os principais processos que direcionam a organização das comunidades nos ecossistemas, o papel relativo de diferentes conjuntos de variáveis preditoras na estrutura de diferentes assembléias de espécies pode ser avaliado concomitantemente. Se as assembléias são principalmente afetadas por um conjunto de variáveis ambientais, a conclusão que se chega é que os principais mecanismos que controlam as composições das espécies estão relacionados com o nicho ecológico. Por outro lado, se variáveis que representam as estruturas espaciais dos ambientes são melhores preditoras, as composições das espécies são determinadas devido a diferenças em suas capacidades de dispersão. Dessa forma, os objetivos gerais da presente tese são: (i) avaliar a concordância entre distintos grupos biológicos; (ii) avaliar a correspondência entre classificações físicas dos ecossistemas e a composição das assembléias e; (iii) avaliar o papel relativo de diferentes preditores na estrutura das assembléias em uma planície Neotropical. Para isso, utilizamos dados de seis grupos biológicos aquáticos (peixes, macroinvertebrados bentônicos, macrófitas aquáticas, zooplâncton, fitoplâncton e perifíton) coletados trimestralmente durante os anos de 2000 e 2001, em até 36 ambientes da planície de inundação do Alto rio Paraná. Padrões freqüentes de concordância entre os grupos biológicos foram encontrados. Os mecanismos mais prováveis para as concordâncias são respostas similares aos gradientes ambiental e espacial, e interações biológicas entre as espécies. Esses foram identificados após controlar o efeito das variáveis ambientais e espaciais na concordância entre dois grupos e ao avaliar a concordância somente entre as espécies dos grupos concordantes que potencialmente são ligadas por interações biológicas. Entretanto, as magnitudes das correlações entre dois grupos quaisquer foram baixas e variaram conspicuamente ao longo do tempo. Esses resultados ressaltam que o uso de grupos substitutos é uma estratégia pouco eficaz para subsidiar esforços de conservação na planície de inundação do Alto rio Paraná. Entretanto, um esquema de classificação dessa planície considerando principalmente aspectos limnológicos e geológicos foi eficaz para representar a estrutura das diferentes grupos biológicos aquáticos. Dessa forma, ações práticas para conservação da biodiversidade ou para o biomonitoramento da flora e fauna podem se beneficiar desse esquema de classificação. Porém, a variabilidade temporal afetou a consistência das classificações, e esse é um aspecto que deve ser investigado detalhadamente em pesquisas futuras. Por outro lado, variáveis temporais foram pouco eficazes para predizer a estrutura de composição das diferentes assembléias na planície de inundação estudada. Apesar de também predizer fracamente a estrutura das assembléias, as variáveis ambientais e espaciais foram as mais importantes. Variáveis espaciais foram especialmente importantes para os organismos com menor capacidade de dispersão, como plantas aquáticas e peixes sedentários. Por outro lado, o filtro ambiental foi mais importante para explicar a estrutura de composição de pequenos organismos com alta capacidade de dispersão (como microalgas) e de organismos com comportamento migratório de reprodução. Entretanto, todas as variáveis tiveram um baixo poder preditivo, provavelmente devido à baixa extensão dos gradientes ambiental e espacial e à não inclusão de variáveis que representam processos importantes para determinar a estrutura das assembléias aquáticas em planícies de inundação.

Made available in DSpace on 2015-03-05T16:19:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 24 / Nenhuma / Este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos das perturbações hidrológicas (inundação e seca) na riqueza, densidade e composição da comunidade de macroinvertebrados em duas classes de áreas úmidas (formação palustre e meandro antigo de rio) de uma planície de inundação do Rio dos Sinos. A área de estudo localiza-se no município de Novo Hamburgo (Lomba Grande), no Estado do Rio Grande do Sul. Em cada classe de área úmida, um total de 12 coletas foi realizada ao longo de um ciclo anual (16/abril/2003 a 12/março/2004), onde 5 amostradas foram coletadas aleatoriamente utilizando um core (75 mm de diâmetro) inserido 5 cm no substrato. Um total de 1.229 espécimes de macroinvertebrados distribuídos em 50 taxa no meandro antigo de rio e 1.930 espécimes distribuídos em 48 taxa na formação palustre foram coletados. A maioria dos organismos observados eram insetos aquáticos (67,3% no meandro antigo de rio e 69,4% na formação palustre). A riqueza (F11,44 = 3,161; p < 0,05, meandro antigo de rio e F11,44 = 7,290; p / The objective of this study was to evaluate the effects of floods and drought on the macroinvertebrate richness, density and composition in two wetland classes (palustrine wetland and oxbow lake) associated to a floodplain system of the Sinos River basin over an annual cycle (2003-2004). The studied area was located in Novo Hamburgo city (Lomba Grande), in the South of the Brazil (Rio Grande do Sul). In each wetland class, twelve collections were carried out during an annual cycle (Apr 16/2003 to Mar 12/2004). In each collection, five samples were collected at random along an transect. The collections were developed using a corer (75 mm diameter) inserted 5 cm into the substratum. A total of 1,229 macroinvertebrates representing 50 taxa was observed in the oxbow lake and 1,930 macroinvertebrates distributed in 48 taxa were collected in the palustrine wetland. The majority of the taxa corresponded to aquatic insects (67.3% in the oxbow lake and 69.4% in the palustrine wetland). The macroinvertebrate richness (

Species composition in biological communities is a result of interactions of the evolutionary history of both organisms and environments, along with local factors that currently mediate species occurrence and coexistence. In floodplains, like the Pantanal, flood pulses are recognized as the main driver of ecological processes that control both species spatial and temporal distribution, but also shape communities. The Pantanal is the largest tropical floodplain on Earth and it has a less rich biota than that of surrounding regions. This has been attributed to the hardness imposed by the flood cycles on the organisms and also to the recent formation of the plain. The main goal of this thesis was to investigate diversity patterns of the snake community of the Pantanal regarding their origins, through stating and testing hypothesis about past and present processes that acted on the current assembly of snake communities in this seasonal floodplain. We adopted approaches that provided evidences for processes at deep and recent time scales, as well as a wide special scale, that encompasses the entire hydrographic basin where the Pantanal is located - the Paraguay River Basin. We found that Pantanal snake fauna belongs to a species group widely distributed in the basin, and is linked to the Paraguay River channel and nearby lowland areas. The entire basin has regionalized faunas distributed around the Pantanal floodplain, which may be acting as a barrier for some species and as a dispersal corridor for others. Our expectation that seasonal flooding could act as an environmental filter, allowing only species with adaptations to deal with this recurrent event to occur, was not supported. Rather than that, flooding seemed to be decreasing the relative force of deterministic processes on community assembly and so favoring species with generalist habits by promoting recurrent ecosystem disturbances. Environmental filter can be acting through the forest cover gradient, giving origin to richer communities in more open areas and assemblages formed by species with similar habitat uses in more forested areas. However, these patterns also could have originated from the ecological divergences between biotas originating from open and forested areas in South America / A composição de comunidades biológicas atuais é resultado da interação da história evolutiva dos organismos e dos ambientes com fatores locais contemporâneos que mediam a ocorrência e coexistência das espécies. Em planícies de inundação como o Pantanal, os pulsos de inundação são considerados as principais forças que mediam processos ecológicos, que por sua vez controlam a distribuição espacial e temporal dos organismos e a composição das comunidades. O Pantanal é a maior planície de inundação tropical e possui uma biota menos rica que a encontrada em áreas de entorno. Isto tem sido atribuído as condições adversas que os ciclos de inundações impõem sobre os organismos, e também à recente formação da região. O principal objetivo desta tese foi investigar os padrões de diversidade de comunidades de serpentes no Pantanal a respeito de suas origens, apresentando e testando hipóteses sobre processos passados e atuais que operaram na organização de comunidades de serpentes dessa planície inundável. Nós adotamos abordagens que podem evidenciar processos em escalas temporais recentes e antigas, e uma escala espacial ampla, que abrange toda a bacia hidrográfica onde o Pantanal está situado - a bacia do Rio Paraguai. Nós encontramos que a fauna de serpentes do Pantanal é parte de uma conjunto de espécies amplamente distribuído na bacia, que é relacionado à calha do Rio Paraguai e às planícies associadas a ele. A bacia hidrográfica possui faunas regionalizadas distribuídas ao redor da planície do Pantanal, a qual pode estar atuando como barreira para algumas espécies e como corredor de dispersão para outras. Nossa expectativa de que as inundações sazonais ajam como filtro ambiental, permitindo a ocorrência na planícicie somente das espécies com adaptações para lidar com esses eventos periódicos, não foi suportada. Ao invés disso, as inundações parecem diminuir a força relativa dos processos determinísticos na organização das comunidades e então favorecem a ocorrência de espécies com hábitos generalistas por causarem distúrbios recorrentes no ecossistema. Filtros ambientais podem estar em ação por meio do gradiente de cobertura de florestas, dando origem a comunidades mais ricas em áreas mais abertas e taxocenoses formadas por espécies com uso de hábitat similares em áreas mais florestadas. Porém esses padrões podem igualmente terem sido produzidos a partir das divergências ecológicas observadas entre as biotas que se originaram em áreas abertas e florestadas da América do Sul, e não pela ação isolada de um filtro ambiental

O leste da região amazônica é uma região ainda pouco explorada pela palinologia, sendo que algumas questões sobre o paleoclima e o paleoambiente ainda necessitam de respostas. Além disso, o conhecimento da vegetação de planícies de inundação é fundamental para o entendimento da formação e evolução das Florestas de Várzea e Igapó. O trabalho foi desenvolvido na porção leste da Amazônia na região da Volta Grande do Rio Xingu, município de Altamira no Estado do Pará. Foram coletados dois testemunhos intitulados XC06 - Lago Irirí (3°48\' 56.09\" S - 52°40\' 29.60\" O) e XC01-2 - Ilha Arapujá (3°48\' 57.56\" S - 52°40\' 27.42\" O). Os objetivos da pesquisa foram: Verificar a evolução da vegetação de várzea e igapó durante o Holoceno; investigar o possível evento seco durante o Holoceno Médio no leste da Amazônia; avaliar o clima que prevaleceu ao longo do perfil sedimentar e buscar evidências de alteração na paisagem relacionadas a atividades antrópicas. A técnica empregada para o desenvolvimento da pesquisa foram a palinologia, partículas carbonizadas, granulometria, XRF e isótopos (C/N, NT, ? 15N e COT). Os resultados obtidos mostraram que a vegetação alcançou dois momentos de expansão e desenvolvimento sendo o primeiro em cerca de 8.700 anos cal. AP e o segundo cerca de 2.000 anos cal. AP. Oscilações na concentração de táxons polínicos, mostraram momentos de períodos de inundação prolongados que afetou diretamente a vegetação. Durante o Holoceno a região de estudo apresentou umidade sempre presente, o que revela a ausência de evento seco no Médio Holoceno em Altamira. Atividades antrópicas estão evidenciadas a partir de 1.900 anos cal. AP, pelo aumento de esporos, presença de vegetação característica de abertura de floresta e presença de vegetação de interesse humano como é o caso de Mauritia flexuosa (Buriti). / The eastern part of the Amazon region is a region not yet explored by palynology, and some questions about paleoclimate and paleoenvironment still require answers. In addition, the knowledge of floodplain vegetation is fundamental for understanding the formation and evolution of the Várzea and Igapó Forests. The work was carried out in the eastern portion of the Amazon region of the Volta Grande region of the Xingu River, in the municipality of Altamira in the State of Pará. Two cores entitled XC06 - Lago Irirí (3 ° 48 \'56.09 \"S - 52 ° 40\' 29.60\" W) and XC01-2 - Ilha Arapujá (3 ° 48 \'57.56 \"S - 52 ° 40\' 27.42\" W). The objectives of the research were: To verify the evolution of the vegetation of várzea and igapó during the Holocene; to investigate the possible dry event during the Middle Holocene in eastern Amazonia; to evaluate the climate that prevailed along the sedimentary profile and to seek evidence of alterations in the landscape related to anthropic activities. The technique used for the development of the research was palynology, carbonized particles, granulometry, XRF and isotopes (C/N, NT, ?15N and TOC). The results showed that the vegetation reached two moments of expansion and development, being the first in about 8,700 cal. years BP and the second about 2,000 cal. years BP. Oscillations in the concentration of pollen taxa showed moments of prolonged flood periods that directly affected the vegetation. During the Holocene, the study area presented constant moisture, which reveals the absence of a dry event in the Middle Holocene in Altamira. Anthropogenic activities are evidenced from 1,900 cal. years BP, by the increase of spores, presence of vegetation characteristic of opening of forest and presence of vegetation of human interest as is the case of Mauritia flexuosa (Buriti).

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-12-19Bitstream added on 2014-06-13T20:00:50Z : No. of bitstreams: 1 araujo_rb_dr_jabo.pdf: 1067716 bytes, checksum: 706c3ec31777349a033e768e87ccffee (MD5) / Na planície de inundação do alto rio Paraná, lagoas marginais são viveiros naturais de espécies comercialmente importantes e habitat preferencial de peixes sedentários e de pequeno porte. No presente estudo, foram investigadas a composição e a abundância de comunidades de peixes em lagoas marginais (temporárias e permanentes) sazonalmente isoladas do rio Turvo, incluindo alterações qualitativas e quantitativas nas estações seca e chuvosa e sua relação com fatores ambientais. O material foi coletado em ambas as estações em seis lagoas marginais. As comunidades de peixes foram analisadas por meio de riqueza de espécies, diversidade e equitabilidade, similaridade qualitativa e quantitativa, e associações ecológicas entre amostras, espécies e variáveis ambientais. Foi registrado um total de 7.456 exemplares, distribuídos em 52 espécies, 40 gêneros, 19 famílias, e cinco ordens. As espécies mais abundantes foram Astyanax altiparanae, Serrapinnus heterodon, Liposarcus anisitsi, Hyphessobrycon eques, and Moenkahausia intermedia. A análise de agrupamento mostrou baixa similaridade entre as lagoas, sugerindo heterogeneidade desses ambientes. A composição e abundância das comunidades de peixes nas lagoas estudadas mostraram acentuada sazonalidade, sendo maiores os valores de riqueza e abundância obtidos na estação chuvosa. A análise de correspondência canônica revelou que temperatura da água, alcalinidade e abundância de anfíbios foram significativamente associadas à estrutura da ictiofauna. / In the Upper Paraná River floodplain, marginal lagoons are natural nurseries of commercially important fish species and preferential habitat of sedentary and small-sized fish species. The composition and abundance of fish communities in seasonally isolated lagoons (temporary and permanent) of the rio Turvo, qualitative and quantitative changes in the dry and rainy seasons, as well as relationship with environmental factors, were investigated. The material was sampled in both seasons in six marginal lagoons. The ichthyofauna was studied through species richness, diversity, evenness, qualitative and quantitative similarities, and ecological associations between the samples and species along an environmental gradient. A total of 7,457 specimens, distributed among 52 species, 40 genera, 19 families, and five orders, were recorded. The most abundant species were Astyanax altiparanae, Serrapinnus heterodon, Liposarcus anisitsi, Hyphessobrycon eques, and Moenkahausia intermedia. Cluster analysis showed a low similarity among lagoons suggesting heterogeneity of these environments. The composition and abundance of fish communities in the studied marginal lagoons showed a remarkable seasonality, with highest values of species richness and abundance obtained in the rainy season. Canonical correspondence analysis revealed that the water temperature, alkalinity, and amphibian abundance were significantly associated with the ichthyofauna structure.

A modelagem matemática está presente na pratica hidrológica como uma das principais ferramentas utilizadas em projetos de engenharia e avaliações ambientais. Particularmente, os modelos hidrológicos de larga escala têm sido aplicados em avaliações de impactos de mudança da cobertura vegetal e variabilidade climática, e em sistemas de previsão. Entre as limitações destes modelos está a incapacidade de representar o escoamento em áreas muito planas, com extensas áreas inundáveis e efeitos de remanso como nos rios amazônicos. Assim, apresenta-se neste trabalho uma proposta metodológica para simulação hidrológica e hidrodinâmica integrada em grandes bacias. O modelo é baseado no modelo hidrológico MGB-IPH (Collischonn, 2001), no modelo hidrodinâmico 1D IPH-IV (Tucci, 1978) e em procedimentos para extração de parâmetros para o modelo hidrodinâmico principalmente de Modelos Digitais de Elevação (MDEs) a fim de suprir a falta de dados detalhada das calhas fluviais e planícies de inundação. Propõem-se também uma metodologia simplificada para simulação das áreas inundadas. A técnica proposta é na realidade um aperfeiçoamento do modelo MGB-IPH. A metodologia desenvolvida é avaliada através de um estudo de caso na bacia do rio Solimões, que possui cerca de 2.221.990 km2 e é o principal afluente do rio Amazonas. Análises comparativas entre vazões observadas e simuladas em 18 postos fluviométricos mostram a superioridade da metodologia proposta em relação a métodos de propagação de vazões simplificados - representado pelo modelo Muskingum Cunge (MC). Os hidrogramas simulados com o modelo MC são adiantados e com picos erroneamente acentuados. Além disso, conforme a análise dos resultados em 35 postos fluviométricos, o modelo é capaz de fornecer resultados satisfatórios de variação dos níveis d’água. As áreas inundadas simuladas são comparadas com estimativas via sensoriamento remoto de Hess et al (2003) em duas datas distintas, representativas dos períodos de cheia e estiagem e o desempenho do modelo MGB-IPH é satisfatório. Verifica-se que a influência da variação sazonal das áreas alagadas sobre o balanço hídrico não é significativa na bacia do Solimões. Adicionalmente, de acordo com as simulações, o armazenamento na planície de inundação e o termo de pressão são ambos importantes na representação do escoamento nos rios amazônicos visto que parte do armazenamento é devido ao represamento de afluentes de grandes rios. Por fim, o modelo fornece melhores simulações de vazão e resultados adicionais de níveis d’água e áreas inundadas. Assim, espera-se que este possa ser utilizado na representação mais coerente de impactos de mudanças do uso do solo, variabilidade climática e reservatórios, simulação de outros processos como fluxos de sedimentos e qualidade d’água, e em sistemas de previsão hidrológica. / The mathematical modeling is present in the hydrological practice as one of the main tools used in engineering projects and environmental assessments. Particularly, the large scale hydrological models have been applied in land use and climate variability impact assessments and in forecast systems. Among the restrictions of these models is partial representation of the hydrodynamics in rivers with large floodplains, low slope and significant backwater effects, as the Amazon rivers. Considering this, an integrated hydrological e hydrodynamic modeling approach for large watersheds is presented. The model is based on the MGB-IPH hydrological model (Collischonn, 2001), the IPH IV 1D hydrodynamic model (Tucci, 1978) and DEM processing procedures for hydrodynamic model parameters extraction due limited river and floodplain detailed data. It is also proposed a simplified methodology for simulation of the flooded areas. The proposed technique is actually an improvement of the MGB-IPH model. The model is evaluated on a case study in the Solimões river basin (2,221,990 km2), the main tributary of the Amazon River. Analysis of simulated and observed discharge of 18 gauge stations show the superiority of the proposed methodology if compared to simplified flow routing methods - represented by the Muskingum Cunge model (MC). The flood waves simulated with the MC model are advanced and have wrongly pronounced peaks. Through the analysis of simulated and observed water levels in 35 gauge stations, it is shown that the model is able to represent water levels variations. The simulated flooded areas are compared with remote sensing estimates of Hess et al (2003) on two time intervals, representing high and low water periods, and the performance of the MGB-IPH model was satisfactory. It is found that the influence of seasonal variation of the flooded areas on the water balance is not significant on the Solimões river basin. Additionally, according to simulations, both floodplain storage and pressure term are important on the hydrodynamics of the Amazon rivers because part of the storage is due backwater effects and storage on floodplain of the major rivers tributaries. Finally, the model provides improved flow simulations and additional outputs - water levels and flooded areas. Thus, it is expected that it can be used in more consistent representation of land use, climate variability and dam impacts, in simulation of other processes such sediment and water quality, and in hydrological forecasting systems.

A modelagem matemática está presente na pratica hidrológica como uma das principais ferramentas utilizadas em projetos de engenharia e avaliações ambientais. Particularmente, os modelos hidrológicos de larga escala têm sido aplicados em avaliações de impactos de mudança da cobertura vegetal e variabilidade climática, e em sistemas de previsão. Entre as limitações destes modelos está a incapacidade de representar o escoamento em áreas muito planas, com extensas áreas inundáveis e efeitos de remanso como nos rios amazônicos. Assim, apresenta-se neste trabalho uma proposta metodológica para simulação hidrológica e hidrodinâmica integrada em grandes bacias. O modelo é baseado no modelo hidrológico MGB-IPH (Collischonn, 2001), no modelo hidrodinâmico 1D IPH-IV (Tucci, 1978) e em procedimentos para extração de parâmetros para o modelo hidrodinâmico principalmente de Modelos Digitais de Elevação (MDEs) a fim de suprir a falta de dados detalhada das calhas fluviais e planícies de inundação. Propõem-se também uma metodologia simplificada para simulação das áreas inundadas. A técnica proposta é na realidade um aperfeiçoamento do modelo MGB-IPH. A metodologia desenvolvida é avaliada através de um estudo de caso na bacia do rio Solimões, que possui cerca de 2.221.990 km2 e é o principal afluente do rio Amazonas. Análises comparativas entre vazões observadas e simuladas em 18 postos fluviométricos mostram a superioridade da metodologia proposta em relação a métodos de propagação de vazões simplificados - representado pelo modelo Muskingum Cunge (MC). Os hidrogramas simulados com o modelo MC são adiantados e com picos erroneamente acentuados. Além disso, conforme a análise dos resultados em 35 postos fluviométricos, o modelo é capaz de fornecer resultados satisfatórios de variação dos níveis d’água. As áreas inundadas simuladas são comparadas com estimativas via sensoriamento remoto de Hess et al (2003) em duas datas distintas, representativas dos períodos de cheia e estiagem e o desempenho do modelo MGB-IPH é satisfatório. Verifica-se que a influência da variação sazonal das áreas alagadas sobre o balanço hídrico não é significativa na bacia do Solimões. Adicionalmente, de acordo com as simulações, o armazenamento na planície de inundação e o termo de pressão são ambos importantes na representação do escoamento nos rios amazônicos visto que parte do armazenamento é devido ao represamento de afluentes de grandes rios. Por fim, o modelo fornece melhores simulações de vazão e resultados adicionais de níveis d’água e áreas inundadas. Assim, espera-se que este possa ser utilizado na representação mais coerente de impactos de mudanças do uso do solo, variabilidade climática e reservatórios, simulação de outros processos como fluxos de sedimentos e qualidade d’água, e em sistemas de previsão hidrológica. / The mathematical modeling is present in the hydrological practice as one of the main tools used in engineering projects and environmental assessments. Particularly, the large scale hydrological models have been applied in land use and climate variability impact assessments and in forecast systems. Among the restrictions of these models is partial representation of the hydrodynamics in rivers with large floodplains, low slope and significant backwater effects, as the Amazon rivers. Considering this, an integrated hydrological e hydrodynamic modeling approach for large watersheds is presented. The model is based on the MGB-IPH hydrological model (Collischonn, 2001), the IPH IV 1D hydrodynamic model (Tucci, 1978) and DEM processing procedures for hydrodynamic model parameters extraction due limited river and floodplain detailed data. It is also proposed a simplified methodology for simulation of the flooded areas. The proposed technique is actually an improvement of the MGB-IPH model. The model is evaluated on a case study in the Solimões river basin (2,221,990 km2), the main tributary of the Amazon River. Analysis of simulated and observed discharge of 18 gauge stations show the superiority of the proposed methodology if compared to simplified flow routing methods - represented by the Muskingum Cunge model (MC). The flood waves simulated with the MC model are advanced and have wrongly pronounced peaks. Through the analysis of simulated and observed water levels in 35 gauge stations, it is shown that the model is able to represent water levels variations. The simulated flooded areas are compared with remote sensing estimates of Hess et al (2003) on two time intervals, representing high and low water periods, and the performance of the MGB-IPH model was satisfactory. It is found that the influence of seasonal variation of the flooded areas on the water balance is not significant on the Solimões river basin. Additionally, according to simulations, both floodplain storage and pressure term are important on the hydrodynamics of the Amazon rivers because part of the storage is due backwater effects and storage on floodplain of the major rivers tributaries. Finally, the model provides improved flow simulations and additional outputs - water levels and flooded areas. Thus, it is expected that it can be used in more consistent representation of land use, climate variability and dam impacts, in simulation of other processes such sediment and water quality, and in hydrological forecasting systems.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:30:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseMAMS.pdf: 2157860 bytes, checksum: c81ce6fd99619374dd593371170748a6 (MD5) Previous issue date: 2005-06-08 / Universidade Federal de Sao Carlos / Fish from the Mogi-Guaçu River floodplains were sampled mostly in the wet season of 2001 to 2004, using several sampling gears, such as gill nets, sieves and a Dip net. Sixty two species were collected, belonging to 5 orders and 23 families; Capture for Unit Efford (CPUE) data indicated the predominance of lentic species of small characids in all habitats, except in the temporary flooded areas where early juvenil and juveniles of facultative migratory species prevailed; in lower proportion juveniles and adults of migratory species occurred in oxbow lakes and backwaters, early juvenil in tributaries and larvae, early juvenil, and juveniles in flooded areas. Dissolved oxygen concentrations were low in small temporary pools and temporary flooded areas, varying in the oxbow lakes. The relative abundance of standard length classes of some species such as Prochilodus lineatus and three species of Astyanax evidenced the preference of lower population strata for temporary flooded areas of upper Mogi-Guaçu, whereas higher strata occurred in oxbow lakes; backwaters and tributaries are inhabited by all population strata in low abundance. Eggs, in high densities, were sampled by ichthyoplankton net and Dip net only in the main river and its backwaters downstream Cachoeira de Emas dam, in the medium-upper stretch of Mogi-Guaçu River, in January 2003 and 2004. Evaluation of the anthropic influence on the watershed, revealed that deepening of the river channel by sand excavation, drainage of floodplains and river flow control by hydroelectric dams are changing flood patterns, as well as pollution by domestic sewage is negatively influencing fish nurseries. / Peixes da planície de inundação do alto e médio rio Mogi-Guaçu, foram amostrados principalmente na estação chuvosa de 2001 a 2004, utilizando-se diferentes aparelhos de pesca em distintos habitats: redes de espera, peneiras e Dip net. Foram coletadas 62 espécies de peixes pertencentes a 5 ordens e 23 famílias; a Captura Por Unidade de Esforço (CPUE) indicou um predomínio de espécies lênticas de caracídeos de pequeno porte em todos os habitats, exceto nas áreas de alagamento temporário onde predominaram alevinos e juvenis de espécies facultativas quanto ao hábito migrador; em menor proporção ocorreram juvenis e adultos de espécies migradoras nas lagoas marginais e nos remansos, alevinos nos tributários e larvas, alevinos e juvenis nas áreas alagadas. A medida de oxigênio dissolvido da água indicou uma grande variação nas lagoas marginais e baixos valores nas poças marginais e nas áreas de alagamento temporário. A abundância relativa das classes de comprimento padrão de algumas espécies, como por exemplo Prochilodus lineatus e 3 espécies de Astyanax, evidenciou que os estratos menores da população ocorreram preferencialmente nas áreas de alagamento temporário do alto Mogi-Guaçu, enquanto que os estratos maiores ocorreram nas lagoas marginais; os tributários e remansos comportam todos os estratos em baixa abundância. Ovos, em grandes densidades foram coletados com rede de ictioplâncton e Dip net apenas no rio e em remansos deste a jusante da barragem de Cachoeira de Emas no trecho médio superior do rio Mogi-Guaçu, no mês de janeiro de 2003/04. Um levantamento das ações antrópicas depredatórias na bacia, revelou que o aprofundamento do leito do rio pela atividade de extração de areia, a drenagem de várzeas e o controle da vazão do rio por usinas hidrelétricas têm modificado o padrão das enchentes; assim como a poluição por esgotos domésticos tem influenciado negativamente áreas de desenvolvimento de peixes.

A modelagem matemática está presente na pratica hidrológica como uma das principais ferramentas utilizadas em projetos de engenharia e avaliações ambientais. Particularmente, os modelos hidrológicos de larga escala têm sido aplicados em avaliações de impactos de mudança da cobertura vegetal e variabilidade climática, e em sistemas de previsão. Entre as limitações destes modelos está a incapacidade de representar o escoamento em áreas muito planas, com extensas áreas inundáveis e efeitos de remanso como nos rios amazônicos. Assim, apresenta-se neste trabalho uma proposta metodológica para simulação hidrológica e hidrodinâmica integrada em grandes bacias. O modelo é baseado no modelo hidrológico MGB-IPH (Collischonn, 2001), no modelo hidrodinâmico 1D IPH-IV (Tucci, 1978) e em procedimentos para extração de parâmetros para o modelo hidrodinâmico principalmente de Modelos Digitais de Elevação (MDEs) a fim de suprir a falta de dados detalhada das calhas fluviais e planícies de inundação. Propõem-se também uma metodologia simplificada para simulação das áreas inundadas. A técnica proposta é na realidade um aperfeiçoamento do modelo MGB-IPH. A metodologia desenvolvida é avaliada através de um estudo de caso na bacia do rio Solimões, que possui cerca de 2.221.990 km2 e é o principal afluente do rio Amazonas. Análises comparativas entre vazões observadas e simuladas em 18 postos fluviométricos mostram a superioridade da metodologia proposta em relação a métodos de propagação de vazões simplificados - representado pelo modelo Muskingum Cunge (MC). Os hidrogramas simulados com o modelo MC são adiantados e com picos erroneamente acentuados. Além disso, conforme a análise dos resultados em 35 postos fluviométricos, o modelo é capaz de fornecer resultados satisfatórios de variação dos níveis d’água. As áreas inundadas simuladas são comparadas com estimativas via sensoriamento remoto de Hess et al (2003) em duas datas distintas, representativas dos períodos de cheia e estiagem e o desempenho do modelo MGB-IPH é satisfatório. Verifica-se que a influência da variação sazonal das áreas alagadas sobre o balanço hídrico não é significativa na bacia do Solimões. Adicionalmente, de acordo com as simulações, o armazenamento na planície de inundação e o termo de pressão são ambos importantes na representação do escoamento nos rios amazônicos visto que parte do armazenamento é devido ao represamento de afluentes de grandes rios. Por fim, o modelo fornece melhores simulações de vazão e resultados adicionais de níveis d’água e áreas inundadas. Assim, espera-se que este possa ser utilizado na representação mais coerente de impactos de mudanças do uso do solo, variabilidade climática e reservatórios, simulação de outros processos como fluxos de sedimentos e qualidade d’água, e em sistemas de previsão hidrológica. / The mathematical modeling is present in the hydrological practice as one of the main tools used in engineering projects and environmental assessments. Particularly, the large scale hydrological models have been applied in land use and climate variability impact assessments and in forecast systems. Among the restrictions of these models is partial representation of the hydrodynamics in rivers with large floodplains, low slope and significant backwater effects, as the Amazon rivers. Considering this, an integrated hydrological e hydrodynamic modeling approach for large watersheds is presented. The model is based on the MGB-IPH hydrological model (Collischonn, 2001), the IPH IV 1D hydrodynamic model (Tucci, 1978) and DEM processing procedures for hydrodynamic model parameters extraction due limited river and floodplain detailed data. It is also proposed a simplified methodology for simulation of the flooded areas. The proposed technique is actually an improvement of the MGB-IPH model. The model is evaluated on a case study in the Solimões river basin (2,221,990 km2), the main tributary of the Amazon River. Analysis of simulated and observed discharge of 18 gauge stations show the superiority of the proposed methodology if compared to simplified flow routing methods - represented by the Muskingum Cunge model (MC). The flood waves simulated with the MC model are advanced and have wrongly pronounced peaks. Through the analysis of simulated and observed water levels in 35 gauge stations, it is shown that the model is able to represent water levels variations. The simulated flooded areas are compared with remote sensing estimates of Hess et al (2003) on two time intervals, representing high and low water periods, and the performance of the MGB-IPH model was satisfactory. It is found that the influence of seasonal variation of the flooded areas on the water balance is not significant on the Solimões river basin. Additionally, according to simulations, both floodplain storage and pressure term are important on the hydrodynamics of the Amazon rivers because part of the storage is due backwater effects and storage on floodplain of the major rivers tributaries. Finally, the model provides improved flow simulations and additional outputs - water levels and flooded areas. Thus, it is expected that it can be used in more consistent representation of land use, climate variability and dam impacts, in simulation of other processes such sediment and water quality, and in hydrological forecasting systems.