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.

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

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:33:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Rosimeri_da_ Silva_Fraga.pdf: 4545345 bytes, checksum: e5c23e2318d32e9e5d64d050317e9f1f (MD5) Previous issue date: 2011-08-18 / The strawberry cultivation has been among the main features in family production systems in Turuçu-RS (Brazil), being produced and sold both fresh as well as in the processed form, allowing to the farmers employment generation, income and social inclusion. The strawberry production system, in general, is characterized by the use of soil cover with black color plastic, the use of low tunnels and drip irrigation systems with the fertilizer application through irrigation water (fertigation). The importance and benefits of irrigation for strawberry production have been found by farmers, as it has allowed the improvement of fresh fruits quality. However, as strawberry fields were mostly located far from major water sources, many farmers need to build dams to impound water efficiently, to assure the success of the irrigation for crops, and also to ensure the quality and quantity of water for these activities. Based on this, this study aimed to evaluate: i. spatial and temporal behavior of physical and hydraulic properties of soils in the 0-200 mm layer (available water capacity and water storage) related to irrigation management adopted in 12 crops of strawberry, ii. geotechnical and safety characteristics of two small earth dams used to store water for irrigation of strawberries and other crops, and iii. the existence of correlation between eight water quality parameters with: different types of water sources used for strawberry irrigation; with the micro-regions where they are located; and with the preceding precipitation, referring to 14 rural properties in Turuçu RS (Brazil). Box-plot charts were built to study the spatial and temporal behavior of the available water capacity and of the soil water storage based on the data collected by Bamberg (2010) and on data resulting from the installation of tensiometers at 200 mm depth in the 12 fields. The following activities were conducted in two rural small dams: studies of the embankment geometry, execution of geotechnical tests, assessment of security conditions and the estimative of the project design flood and design of the spillway. Multivariate statistical tools and Pearson correlation analysis were applied to data collected from 2007 to 2008 to identify the existence of correlation between eight water quality parameters (alkalinity, electrical conductivity, biochemical oxygen demand, dissolved oxygen, suspended solids, dissolved solids, total solids and turbidity) with the different types of water sources used for the strawberry irrigation, with the micro-regions where they are located and with the preceding precipitation, referring to 14 rural properties Turuçu-RS. We found that: i. there was not a similar pattern of spatial and temporal behavior for the values of available water capacity and water storage in the soil for the evaluated months, ii. the soil erosion on the upstream slope observed in the embankments is a major problem, since the sediments produced may impair the quality of irrigation water and there is a undersizing of the spillways considering the maximum discharge on the drainage area, and iii. There was strong correlation just between turbidity of the water used in irrigation and the preceding precipitation in some fields. / O cultivo do morangueiro tem sido destaque em sistemas familiares de produção em Turuçu-RS, sendo produzido e comercializado in natura e de forma processada, propiciando aos produtores geração de emprego, renda e inclusão social. O sistema de produção de morango, de forma geral, é caracterizado pela utilização de cobertura do solo com plástico de coloração preta, pela utilização de túneis baixos e pelo sistema de irrigação por gotejamento com aplicação de fertilizantes via água de irrigação (fertirrigação). A importância e os benefícios do uso da técnica de irrigação na cultura do morango vêm sendo constatados pelos agricultores, já que tem influenciado na melhoria da qualidade do produto in natura . Entretanto, em virtude das lavouras de morango localizarem-se na sua maior parte distantes de grandes mananciais, muitos agricultores necessitam construir barramentos para represar a água de forma eficiente, garantir o êxito da irrigação das lavouras, e também para assegurar a quantidade e a qualidade de água para estas atividades. Baseado nisto, este trabalho teve como objetivos avaliar: i. o comportamento espacial e temporal, na camada de 0-200 mm, de parâmetros físico-hídricos do solo (capacidade de água disponível e armazenamento de água) relacionados ao manejo de irrigação adotado em 12 lavouras de morango; ii. as características geotécnicas e de segurança de duas pequenas barragens de terra que armazenam água para a irrigação de morango e outras culturas; e iii. a existência de correlação entre oito parâmetros de qualidade da água com os diferentes tipos de mananciais usados como fonte de captação na irrigação do morango, com as micro-regiões em que se localizam e com a precipitação antecedente, referentes a 14 propriedades rurais de Turuçu-RS. Gráficos em caixa foram construídos para representar o comportamento espacial e temporal da capacidade de água disponível, do armazenamento de água no solo a partir dos dados coletados nas lavouras e de dados de tensiômetros instalados na profundidade de 200 mm em cada uma das 12 lavouras no ano de 2007. Foram realizadas as seguintes atividades em duas pequenas barragens de terra agrícolas: estudos de geometria do aterro, execução de ensaios geotécnicos, avaliação das condições de segurança e o cálculo da vazão de projeto bem como de dimensionamento de vertedouro. Ferramentas da estatística multivariada e utilização da correlação de Pearson foram aplicadas aos dados de análises da água coletados nos anos de 2007 e 2008 para identificar a existência de correlação entre oito parâmetros de qualidade da água (alcalinidade, condutividade elétrica, demanda bioquímica de oxigênio, oxigênio dissolvido, sólidos suspensos, sólidos dissolvidos, sólidos totais e turbidez) com os diferentes tipos de mananciais usados como fonte de captação na irrigação do morango, com as micro-regiões em que se localizam e com a precipitação antecedente, referentes a 14 propriedades rurais de Turuçu-RS. Conclui-se que: i. não houve um padrão de comportamento espacial e temporal dos valores de capacidade de água disponível e de armazenamento de água no solo para os meses de setembro e dezembro de 2007 avaliados; ii. o processo erosivo no talude a montante observado nos maciços de terra constitui um problema, pois os sedimentos assoreados podem prejudicar a qualidade da água de irrigação e existe subdimensionamento dos vertedouros quanto a vazão máxima referente à área de drenagem; e iii. houve correlação forte somente entre o parâmetro turbidez de qualidade de água usada na irrigação e a precipitação antecedente em algumas propriedades.

Les fleuves assurent le transport des matières particulaires vers la mer, introduisant ainsi du sable, des nutriments et des contaminants. Les fleuves méditerranéens sont de part leurs caractéristiques (relief accidenté, climat contrasté) naturellement riches en matières en suspension (MES), mais leurs flux sont aujourd’hui largement modifiés par la construction de barrages. Cette étude vise à comprendre la variabilité et l’évolution des apports fluviaux en MES en Méditerranée par une approche multi-échelle : (1) Dans le Golfe du Lion, les flux de MES (et nutriments associés) ont été estimés à long terme grâce à la nouvelle méthode SiRCA (Simplified Rating Curve Approach). La lithologie est le contrôle principal pour la variabilité spatiale de ces flux, ce qui attribue au Rhône le rôle dominant dans les apports totaux (95%). (2) Dans le bassin méditerranéen, une quantification complète des apports par l’ensemble des fleuves a été établie (modélisation empirique) dont 35% de MES sont aujourd’hui retenus dans les grands barrages (GB). (3) Dans le bassin du Maghreb, la retenue sédimentaire par les petits barrages a pu être estimée égale à celle des GB. / Rivers ensure the transport of suspended particulate matter (SPM) to the Sea, introducing sand, nutrients and contaminants. According to their drainange basin characteristics (mountainous relief, contrasting climates), Mediterranean rivers are naturally rich in SPM, but their fluxes are largely altered today because of damming. This study aims to understand the variability and evolution of the riverine SPM inputs to the Mediterranean sea by a multiscale approach. (1) In the Gulf of Lion, total SPM fluxes (and associated nutrients) were estimated on the long term through the development of a new method SiRCA (Simplified Rating Curve Approach). The lithology is the main control for the spatial variability of these fluxes, which attributes to the Rhône River the dominant role in the overall fluxes (95%). (2) In the Mediterranean basin, empirical modeling could be established which allows for the first time a complete quantification of the inputs by all the rivers in this region (997 Mt/an). It also confirms the importance of lithology among the dominant controlling factors. By combining this model with a database of large dams in this region, it has been calculated that about 35% of SPM are today retained behind dams. (3) In the Maghreb basin, finally the role of sediment retention by small dams and hillside reservoirs has been studied. A new database on these reservoirs was created and combined with the database on large dams. This study demonstrates that small dams probably retain the same amount of sediments that large dams.