Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-12-08Bitstream added on 2014-06-13T20:12:46Z : No. of bitstreams: 1 santos_af_me_botfca.pdf: 396694 bytes, checksum: 95803fc7e1735be3f5578a58c4e88566 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / A preservação dos ambientes naturais é atualmente, uma preocupação mundial. Com isto, pode-se dizer que a avaliação dentro de uma região geográfica (microbacia), seja um dos primeiros passos para se obter informações do quanto um ambiente apresenta-se degradado. Neste sentido, o presente estudo objetivou-se em analisar as características morfométricas, bem como determinar possíveis alterações, mediante auxilio de técnicas fotointerpretativas, em áreas de biomassa, como (fragmento de matas, savanas, culturas agrícolas, reflorestamentos, mata ciliar), no período de 1972 a 2000, na microbacia do Ribeirão Faxinal, Botucatu-SP. A delimitação dos divisores de água, a rede de drenagem, área e as coberturas vegetais estudadas, foram obtidas com o auxílio de fotografias aéreas verticais, pertencentes à cobertura aerofotogramétrica do Estado de São Paulo, nos anos de 1972 e 2000, em escala nominal aproximada 1:25. 000 e 1:30. 000 respectivamente, e através das cartas topográficas na escala 1:50. 000 com curvas de nível eqüidistantes de 20 metros, editadas pelo IBGE em 1968. Os parâmetros morfométricos mostraram que a microbacia esta inserida em uma área de 5.170 ha, apresentando declividade média de 4,0 %, em relevo suave ondulado. Quantos aos outros índices, forma e densidade de drenagem, pode-se inferir que a microbacia não é propensa a ocorrência de enchentes. A pastagem foi a principal ocupação da área, representando 59, 6% da área total (1972) e 59,98% (2000), ou seja, mais da metade da área. As áreas ocupadas com a cultura do café apresentaram os maiores decréscimos de ocorrência na microbacia, ou seja, decresceram em 5,68%, uma vez que em 1972 era de 5,95%, passando a ocupar apenas 0,27 % em 2000... / Presently the preservation of natural resources is a mundial preoccupation. For this one geographic area is the most places for to get information for environmental degradation. This study aimed at morph metric characterization, as to define possible changes in biomass cover ( forest, fragment forest, agricultural cultures, reforestation, savannas), through photo interpretative methods, from 1972 to 2000, from the small watershed Faxinal river, in the city of Botucatu - SP. The water divisor delimitation, the drainage net, the area and the vegetables cover was got by vertical aerials photographs belonging to the aerophotogrametic covering of the State of Sao Paulo, in the years 1972 and 2000, in approximate 1:25.000 and 1:30.000 nominal scale, and topographical charts 1:50.000 scale, with contour lines 20 meters equidistant, of IBGE, were used. The study analyzed of the parameters of morfometric of small watershed, was the areas of this 5.170 ha, whit 4,0 % of declivity, showed of that micro basin in classificated in waving pleasant raise. The watershed was classified in the 4a order river ramification. Whit another morfometric index of form and drenage showed that micro basin presented low danger of plodding due its format. The results of occurred changes in the soil occupation, in 1972 and 2000, following conclusions. The pasture was the predominant land use, occupation 59,60% in 1972 and 59,98% in 2000. The areas of coffee culture was showing this significance reduction, presented decrease of 5,8%. In 1972 this areas represent 5,95% of the areas, and 2000 this area represent 0,27%. The natural forest occupations, with fragment forest and savannas, showing this cover reduction, however the ciliar forest haved a valuable increase, because of the preserve the natures resources. But the areas of reforestation and another cultivation showing a littlies increase.

Orientador: Lincoln Gehring Cardoso / Banca: Sergio Campos / Banca: Sergio Pascoal de Campos / Resumo: A preservação dos ambientes naturais é atualmente, uma preocupação mundial. Com isto, pode-se dizer que a avaliação dentro de uma região geográfica (microbacia), seja um dos primeiros passos para se obter informações do quanto um ambiente apresenta-se degradado. Neste sentido, o presente estudo objetivou-se em analisar as características morfométricas, bem como determinar possíveis alterações, mediante auxilio de técnicas fotointerpretativas, em áreas de biomassa, como (fragmento de matas, savanas, culturas agrícolas, reflorestamentos, mata ciliar), no período de 1972 a 2000, na microbacia do Ribeirão Faxinal, Botucatu-SP. A delimitação dos divisores de água, a rede de drenagem, área e as coberturas vegetais estudadas, foram obtidas com o auxílio de fotografias aéreas verticais, pertencentes à cobertura aerofotogramétrica do Estado de São Paulo, nos anos de 1972 e 2000, em escala nominal aproximada 1:25. 000 e 1:30. 000 respectivamente, e através das cartas topográficas na escala 1:50. 000 com curvas de nível eqüidistantes de 20 metros, editadas pelo IBGE em 1968. Os parâmetros morfométricos mostraram que a microbacia esta inserida em uma área de 5.170 ha, apresentando declividade média de 4,0 %, em relevo suave ondulado. Quantos aos outros índices, forma e densidade de drenagem, pode-se inferir que a microbacia não é propensa a ocorrência de enchentes. A pastagem foi a principal ocupação da área, representando 59, 6% da área total (1972) e 59,98% (2000), ou seja, mais da metade da área. As áreas ocupadas com a cultura do café apresentaram os maiores decréscimos de ocorrência na microbacia, ou seja, decresceram em 5,68%, uma vez que em 1972 era de 5,95%, passando a ocupar apenas 0,27 % em 2000...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Presently the preservation of natural resources is a mundial preoccupation. For this one geographic area is the most places for to get information for environmental degradation. This study aimed at morph metric characterization, as to define possible changes in biomass cover ( forest, fragment forest, agricultural cultures, reforestation, savannas), through photo interpretative methods, from 1972 to 2000, from the small watershed Faxinal river, in the city of Botucatu - SP. The water divisor delimitation, the drainage net, the area and the vegetables cover was got by vertical aerials photographs belonging to the aerophotogrametic covering of the State of Sao Paulo, in the years 1972 and 2000, in approximate 1:25.000 and 1:30.000 nominal scale, and topographical charts 1:50.000 scale, with contour lines 20 meters equidistant, of IBGE, were used. The study analyzed of the parameters of morfometric of small watershed, was the areas of this 5.170 ha, whit 4,0 % of declivity, showed of that micro basin in classificated in waving pleasant raise. The watershed was classified in the 4a order river ramification. Whit another morfometric index of form and drenage showed that micro basin presented low danger of plodding due its format. The results of occurred changes in the soil occupation, in 1972 and 2000, following conclusions. The pasture was the predominant land use, occupation 59,60% in 1972 and 59,98% in 2000. The areas of coffee culture was showing this significance reduction, presented decrease of 5,8%. In 1972 this areas represent 5,95% of the areas, and 2000 this area represent 0,27%. The natural forest occupations, with fragment forest and savannas, showing this cover reduction, however the ciliar forest haved a valuable increase, because of the preserve the natures resources. But the areas of reforestation and another cultivation showing a littlies increase. / Mestre

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The human action induces changes in basins natural runoff. Flooding may become more intense, there may be more immediate and prolonged droughts, an accelerated erosion process and water quality tends to deteriorate. Thus, this work exposes the need to know the impact in the runoff caused by the use change and land use with emphasis on urban space. So, this study aims to evaluate the differences in the runoff between two contiguous watersheds and with the same area: one being use predominantly agricultural and the other with primarily urban use. For this, it was necessary to evaluate the urbanization influence on the hydrologic regime through the water balance, using two small small watershed, one with 54% of its urbanized area - MU and the other covered with natural grassland and areas used for agriculture - MR, both with the same area of 2.31 km². More specifically, it seeks to quantify some components of water balance variables to estimate water availability and evaluate the small discharges, using monthly retention curves of the studied period. Through the analysis of hydrographs constructed with flow data collected simultaneously each hour in two small watershed of the events that generated the maximum discharges the different variations and the maximum discharge generated in the two small watershed were evaluated using some data collected during the period between January 2011 and October 2011. The global water balance showed that MU had a 5.1 times greater discharge than the MR, and in none of the months monitored MR showed a runoff of more than MU, with emphasis on January and February when it was found the greatest difference in more than 29 times. Analyzing globally the discharges with bigger permanence than 40%, MU presented a volume disposed 7.9 times greater than the MR and in none of months the volume disposed in MR was superior to that of MU, which can be explained by the hypothesis that MR has no underground contribution in its runoff, only in the vadose layer of the soil. Examining the hydrographs it was showed that the MU presents an acceleration in its runoff causing flow oscillations in smaller periods than MR presenting its flow peak up to four hours before the MR, maximum flow rate up to 13,743 L/s, while MR showed a maximum flow of 275 L/s, representing a difference of 66 times in the urbanization effect within the small watershed. Therefore, MU showed a higher runoff volume effect of urbanization within the small watershed and greater water availability than MR, while MR showed a higher loss by evapotranspiration and soil water infiltration than MU during the period of this research. / A ação antrópica provoca alteração no escoamento natural das bacias. As cheias podem se tornar mais intensas, as estiagens mais imediatas e prolongadas, os processos erosivos acelerados, enquanto a qualidade da água tende a deteriorar-se. Com isso, a questão que se coloca neste trabalho é a necessidade de se conhecer o impacto provocado pela mudança do uso e ocupação do solo, no escoamento, com ênfase no espaço urbano. Portanto, o presente trabalho objetiva avaliar as diferenças no escoamento entre duas bacias contíguas e com a mesma área: uma com o uso preponderantemente agrícola e outra com o uso primordialmente urbano. Para isso, buscou-se avaliar a influência da urbanização sobre o regime hidrológico por meio do balanço hídrico, utilizando-se duas microbacias, uma com 54% de sua área urbanizada - MU e a outra coberta por campo nativo e áreas utilizadas para agricultura MR, ambas com a mesma área de 2,31 km². Mais especificamente, busca-se quantificar algumas variáveis componentes do balanço hídrico para estimar a disponibilidade hídrica e avaliar as pequenas vazões, utilizando curvas de permanência. Por meio da análise de hidrogramas construídos com dados de vazão coletados simultaneamente, de hora em hora, nas duas microbacias, dos eventos que geraram as vazões máximas avaliaram-se as diferentes variações de vazão e as máximas geradas, utilizando os dados coletados no período compreendido entre janeiro e outubro de 2011. O balanço hídrico global mostrou que a MU apresentou um escoamento 5,1 vezes maior que a MR, e, em nenhum dos meses monitorados, a MR apresentou um deflúvio superior a MU, merecendo destaque os meses de janeiro e fevereiro, em que se constatou a maior diferença em mais de 29 vezes. Em relação às vazões com permanência maiores que 40%, analisando de forma global, a MU apresentou volume escoado 7,9 vezes maior do que a MR, e, em nenhum dos meses, o volume escoado na MR foi superior ao da MU, o que pode ser explicado pela hipótese de a MR não possuir contribuição subterrânea em seu deflúvio, somente da camada vadosa do solo. Já a análise dos hidrogramas mostrara que a MU apresenta uma aceleração em seu escoamento, fazendo com que ocorram oscilações de vazão em períodos menores que na MR, apresentando o seu pico de vazão até quatro horas antes do que a MR, vazão máxima de até 13743 L/s, enquanto a MR apresentou uma vazão máxima de 275 L/s, o que representa uma diferença de 66 vezes, demonstrando o efeito da urbanização dentro da microbacia. Portanto, para o período da pesquisa, a MU apresentou maior volume escoado pelo efeito da urbanização dentro da microbacia e maior disponibilidade hídrica do que a MR, enquanto a MR apresentou maior perda por evapotranspiração e infiltração de água no solo do que a MU.

É realizada neste trabalho uma análise de sensibilidade das variáveis de entrada na determinação de hidrogramas de cheia em bacias hidrográficas desprovida de dados hidrológicos. Analisou-se a influência do CN (número de curva), da área de drenagem, do tempo de concentração, da duração da chuva e do período de retorno sobre os hidrogramas de cheia calculados. É feita uma comparação entre os métodos do hidrograma do SCS, Santa Bárbara e Clark. Para dar subsídio às análises de sensibilidade, utiliza-se o sistema de suporte à decisão ABC 6, desenvolvido na Universidade de São Paulo (USP). Um estudo de aplicação prática é elaborado para avaliar a influência da vazão no projeto de estruturas hidráulicas. Os resultados mostram quanto as variáveis de entrada influenciam na determinação das vazões e quanto estas vazões influenciam no projeto das estruturas hidráulicas. Como recomendação geral, visto a facilidade no uso de ferramentas computacionais e sistemas de suporte a decisão, sugere-se que sempre seja realizada uma análise de sensibilidade nos estudos hidrológicos. A análise de sensibilidade irá permitir a avaliação dos erros e incertezas que são cometidos quando da adoção das variáveis de entrada. / A sensitivity analysis of input variables for flood hydrographs determination in watersheds without observed hydrological data is presented in this work. Influence of CN (number of curve), drainage area, time of concentration, rainfall duration and return period on the calculated flood hydrographs is analyzed. It is made a comparison among three unit hydrographs methods: SCS, Santa Barbara and Clark. ABC 6, a decision support system developed at USP (Universidade de São Paulo) is used as a tool for sensitivity analysis. A study of practical application is made to examine the influence of flow in design of hydraulic structures. Results show how input variables influence calculated flows and how these flows influence design of hydraulic structures. It is suggested, by the fact that computational tools and decision support systems are easy to use, that a sensitivity analysis in hydrological studies must be always be performed. Sensitivity analysis will allow evaluation of hydrologic design results due to errors and uncertainness caused by input variables.

É realizada neste trabalho uma análise de sensibilidade das variáveis de entrada na determinação de hidrogramas de cheia em bacias hidrográficas desprovida de dados hidrológicos. Analisou-se a influência do CN (número de curva), da área de drenagem, do tempo de concentração, da duração da chuva e do período de retorno sobre os hidrogramas de cheia calculados. É feita uma comparação entre os métodos do hidrograma do SCS, Santa Bárbara e Clark. Para dar subsídio às análises de sensibilidade, utiliza-se o sistema de suporte à decisão ABC 6, desenvolvido na Universidade de São Paulo (USP). Um estudo de aplicação prática é elaborado para avaliar a influência da vazão no projeto de estruturas hidráulicas. Os resultados mostram quanto as variáveis de entrada influenciam na determinação das vazões e quanto estas vazões influenciam no projeto das estruturas hidráulicas. Como recomendação geral, visto a facilidade no uso de ferramentas computacionais e sistemas de suporte a decisão, sugere-se que sempre seja realizada uma análise de sensibilidade nos estudos hidrológicos. A análise de sensibilidade irá permitir a avaliação dos erros e incertezas que são cometidos quando da adoção das variáveis de entrada. / A sensitivity analysis of input variables for flood hydrographs determination in watersheds without observed hydrological data is presented in this work. Influence of CN (number of curve), drainage area, time of concentration, rainfall duration and return period on the calculated flood hydrographs is analyzed. It is made a comparison among three unit hydrographs methods: SCS, Santa Barbara and Clark. ABC 6, a decision support system developed at USP (Universidade de São Paulo) is used as a tool for sensitivity analysis. A study of practical application is made to examine the influence of flow in design of hydraulic structures. Results show how input variables influence calculated flows and how these flows influence design of hydraulic structures. It is suggested, by the fact that computational tools and decision support systems are easy to use, that a sensitivity analysis in hydrological studies must be always be performed. Sensitivity analysis will allow evaluation of hydrologic design results due to errors and uncertainness caused by input variables.

Thesis is about assessment of erosion and flood control measures effectiveness, especially of broad base terraces. The main contribution is a new method of flood effect evaluation of these measures. This is solved by modern programs and geospatial technologies such as ArcMap and HEC - HMS. Economic assessment in alternative solutions of flood and erosion control effect is a main result which leads to optimal technical proposal. The proposed, relatively fast, method can be successfully applied in practice.

In our region, heavy rains may occur virtually everywhere. Nowadays there are instruments to predict these events in sufficient advance, but without precise localisation, which is a problem. Present instruments for searching endangered watersheds are focused on operative evaluation of meteorological situation and actual precipitation forecast processing (nowcasting). The thesis brings quite different approach. Potentially endangered areas are detected with evaluation of long-term statistical variables (N-year discharges and rain characteristics) and properties of specific watershed. The whole issue is handled out of situation of actual danger, this attitude is so called off-line solution. The thesis describes a model based on selected artificial intelligence methods. The model forms the core of final map application. The use of model and final application is supposed to be used in area of preventive flood protection, and related investment decision-making. The model focuses on heavy rains and flash floods.

Ce travail vise à caractériser et comparer les fonctionnements hydrodynamiques à plusieurs échelles spatiales en zones cristalline et sédimentaire de l’Ouest nigérien et par suite à proposer un modèle simple de fonctionnement hydrodynamique des bassins expérimentaux cristallins qui soit potentiellement transposable aux échelles supérieures.L’analyse qualitative du paysage montre que ces deux domaines ont des états de surface communs et spécifiques.L’étude expérimentale effectuée sur les états de surface communs (surface biologique, BIOL, d’érosion, ERO, structurale, ST-jac, et cultivée, C) montre, à l’échelle ponctuelle, que la surface ERO a la même valeur de conductivité hydraulique K dans les deux contextes. En revanche, les surfaces C et surtout ST ont des conductivités plus faibles en zone cristalline. Le suivi temporel effectué sur ces deux états de surface en zone cristalline a mis en évidence la stationnarité de la conductivité sur ST (jachère de 5 ans) durant la saison des pluies tandis qu'elle varie fortement sur la surface cultivée en fonction du calendrier cultural et du cumul de pluie. K décroit d’une valeur initiale de 170 mm/h après le sarclage à 20 mm/h (soit la conductivité mesurée sur ST) lorsque la surface sarclée reçoit un cumul de pluie de l’ordre de 70 mm. La conductivité atteint même la valeur de 10 mm/h après un cumul de pluie de 180 mm. Cette variation de la conductivité montre l’avantage à court terme du sarclage qui améliore l’infiltration mais qui à long terme tend à dégrader la surface.Les résultats obtenus à l’échelle de la surface élémentaire (10 m²) valident bien les mesures ponctuelles. La surface ERO a le même coefficient du ruissellement (Kr) en zones cristalline et sédimentaire tandis que les surfaces ST et cultivée ont un Kr plus élevé en zone cristalline. L’analyse de l’évolution temporelle du Kr de la surface cultivée du socle a montré que sur 63 événements pluvieux observés entre 2011 et 2013, 22 ont un Kr supérieur à la moyenne (qui est de 0.25) dont près de 2/3 sont observés après plus de 70 mm de pluie qui suivent le sarclage. Les résultats obtenus à ces deux échelles (ponctuelle et surface élémentaire) sont donc cohérents et montrent que la surface cultivée s’encroûte et peut ruisseler plus que la surface ST et autant que la surface ERO. A l’échelle du bassin versant (5 ha), les Kr sont plus élevés sur les bassins cristallins à cause de ces fortes valeurs de Kr des surfaces élémentaires mais aussi parce qu’ils sont composés d’autres surfaces à forte capacité ruisselante que sont la surface d’affleurement du socle altéré et la surface gravillonnaire ayant un Kr de 0.58. A ces trois échelles (ponctuelle, élémentaire, petit bassin), on note la non-dépendance du fonctionnement hydrodynamique à l'état hydrique initial.L’exploitation des résultats ponctuels obtenus sur le site cristallin (conductivité moyenne de BIOL, ERO, et ST et conductivité variable sur la surface cultivée) dans le modèle de Green et Ampt a permis de caler le potentiel de front par état de surface et décrire de manière très satisfaisante les ruissellements mesurés sur les surfaces élémentaires. Sur la base des ruissellements ainsi calculés, nous avons simulé les hydrogrammes à l’exutoire des bassins expérimentaux en assimilant le fonctionnement de ces derniers à celui des surfaces élémentaires en spatialisant leur infiltrabilité. En faisant l’hypothèse d’une ré-infiltration nulle sur les versants, nous avons appliqué une fonction de transfert simple prenant en compte la distance de chaque surface élémentaire par rapport au réseau hydrographique, une vitesse d'écoulement constante et une pluie imbibante de 3 à 4 mm devant saturer la couverture sableuse de ravine, ce qui est beaucoup moins qu'en zone sédimentaire. Finalement, les hydrogrammes simulés reproduisent assez bien les caractéristiques des hydrogrammes mesurés, ce qui offre une perspective d’application de certains principes du modèle sur de plus grands bassins. / This work aims at characterizing and comparing the hydrodynamical functioning at several spatial scales within the granitic-basement and sedimentary zones of Western Niger. Then, a simple hydrological model that could be suitable for use at larger scales is proposed and tested.Qualitatively, the two geological domains have common and specific surface features.The experimental work carried out onto common surface features (biological crust, BIOL; erosion crust, ERO; fallow structural surface, ST and cultivated, C) shows that, at the point scale, ERO has the same hydraulic conductivity K value in both contexts. On the other hand, surfaces features C and especially ST have lower K values in granitic context.Monitoring of the ST and C sites along the rainy season proved the stationarity of the ST conductivity value. On the contrary, K varies widely with the amount of rain received from an initial value of 170 mm/h after weeding down to 20 mm/h (i.e. the ST measured value) after 70 mm of rain and even 10 mm/h after 180 mm of rain. This variation shows the short-term benefit of weeding onto infiltration but a degradation of the soil surface on the long term.At the plot scale (10 m2), runoff measurements are consistent with point measurements. ERO has the same runoff coefficient (Kr) in granitic and sedimentary zones while ST and C surfaces have a higher Kr in granitic context.Runoff monitoring of the granitic site cultivated plots showed that from a total of 63 rain events between 2011 and 2013, 22 had a Kr value higher than the average value (0.25) from which 2/3 are observed after the surface had received more than 70 mm rain after weeding.Results obtained at the two scales (point and 10-m2 plot) are thus consistent and show that the cultivated surface gets crusted and may produce runoff more than fallow ST sites and as much as ERO features.At the basin scale (5 ha), Kr values are higher in the granitic site, not only because of the higher Kr value for a given surface feature but also because of the specific low-infiltrating surfaces which are granite outcrops and gravel crusts (Kr = 0.58).At the three previous scales (point, plot and small basin), runoff volume was found independent of soil initial moisture.Using the previous point-scale results in a Green-Ampt infiltration model led to calibrate the wetting front pressure head for each surface feature and to satisfactorily describe runoff volumes obtained at the plot scale.By estimating runoff with the Green-Ampt infiltration model at any given point, basin-scale hydrograms were obtained by adding the contribution of all elementary surfaces. Assuming no re-infiltration of runoff water within the basins, a simple transfer function was chosen accounting for the distance of each surface to the hydrological network, a constant water velocity of 0.05 m.s-1 and a volume of 3-4 mm of water necessary to fill the kori sand cover, which is much less than that in the sedimentary context. Finally, simulated hydrograms reproduce nicely the measured ones, which offers the perspective of applying some principles of the model to larger basins.