Made available in DSpace on 2015-03-26T13:23:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4434030 bytes, checksum: ac93527e7501927b85ce1c540bebda4b (MD5) Previous issue date: 2010-07-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The compatibility of the criteria for the granting of permits for the use of water adopted by the Brazilian Federal and the State Governments is a significant improvement in the process of sharing water resources. Aiming to support the decision makers in the analysis of the granting process, this study evaluated the impact of the use of different criteria for permit in the Paracatu basin. It was evaluated the criterion corresponding to 30% of the annual Q7,10 (used by the Minas Gerais State Government), 70% of the annual Q95 (used by the Brazilian Federal Government), 30% of the monthly Q7,10 and 70% of the monthly Q95. The use of the criterion based on monthly flows enhances a better water management, since it allows a higher use of it when there is much availability of water, and imposes a higher restriction on critical periods. Replacing the use of the annual Q7,10 by the monthly Q7,10, the flow allowable for grants increased significantly in some months, for example, from December to May. It was observed that the criterion of 70% of the annual Q95 involves a high risk of drying rivers in the critical months, while the criterion of 70% of the monthly Q95 minimizes such risk. / A compatibilização dos critérios de outorga de direito de uso de recursos hídricos entre os órgãos gestores representa um expressivo avanço no processo de compartilhamento do uso da água. Visando dar subsídio aos órgãos gestores de recursos hídricos de forma a otimizar o uso da água, no presente trabalho avaliou-se o impacto do uso de diversos critérios de outorga na bacia do rio Paracatu. Foram avaliados os critérios correspondentes a 30% da Q7,10 anual (utilizado pelo órgão gestor de Minas Gerais), 70% da Q95 anual (utilizado pela órgão gestor da União), 30% da Q7,10 mensal e 70% da Q95 mensal. A utilização dos critérios baseados nas vazões mensais potencializa um melhor plano de utilização da água, à medida que permite um maior uso desse recurso nos períodos em que há maior disponibilidade hídrica e impõe uma restrição mais realista nos períodos críticos. A substituição do uso da Q7,10 anual pela Q7,10 mensal aumentaria expressivamente a vazão permissível para outorga em alguns meses, como, por exemplo, de dezembro a maio. Em relação à utilização do critério de 70% da Q95 anual evidenciou-se que este pode envolver um forte risco de secar o rio nos meses críticos, enquanto que o critério de 70% da Q95 mensal minimiza este risco em alguns meses.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:23:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1648259 bytes, checksum: 686967c8a87e84eb80c1fda048710266 (MD5) Previous issue date: 2010-07-30 / Runoff is the process of moving water on the soil surface and is part of the hydrological cycle. This process has some negative consequences for the environment, since this may be associated with water erosion, which also reduces the most fertile soil layer, also carries with lime, fertilizer and pesticides, which, in addition to environmental damage, promotes yet funding for agricultural activities. For such losses are avoided, it is necessary to understand the behavior of runoff, and the first step in this direction is to estimate it. Estimates of maximum flow and blade disposed are essential so that a better planning of works and actions to avoid or mitigate its consequences. The objective was to develop a software that would enable the estimation of maximum flow and blade surface runoff from the methods and Rational Curve Number respectively. It had been developed activity diagrams represent the functionality of the system, containing the various options available to the user. Then the system was implemented using the programming environment Delphi ® 2006 and was tested with dummy data of a watershed. The development of the system enabled the automation of calculations of maximum flow and blade disposed, which involve many variables and equations, ensuring greater speed in getting the value and reliability of them. / O escoamento superficial consiste no processo de movimento da água sobre a superfície do solo e é parte integrante do ciclo hidrológico. Este processo possui algumas consequências negativas para o meio ambiente, pois a este pode estar associado a erosão hídrica, que além de reduzir a camada mais fértil do solo, também leva consigo corretivos, fertilizantes e defensivos agrícolas, que, além dos prejuízos ambientais, promove ainda financeiros para a atividade agrícola. Para que tais prejuízos sejam evitados, faz-se necessário conhecer o comportamento do escoamento superficial, e o primeiro passo neste sentido consiste em estimá-lo. As estimativas da vazão máxima e da lâmina escoada são essenciais para que ocorra um melhor planejamento de obras e ações a fim de evitar ou amenizar suas consequências. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um sistema computacional que possibilitasse a estimativa da vazão máxima e da lâmina do escoamento superficial a partir dos métodos Racional e Número da Curva respectivamente. Para tanto, foram desenvolvidos diagramas de atividades que representassem as funcionalidades do sistema, contendo as diversas opções disponibilizadas para o usuário. Então, o sistema foi implementado utilizando o ambiente de programação Delphi® 2006 e foi testado com dados fictícios de bacias hidrográficas. O desenvolvimento do sistema possibilitou a automatização dos cálculos da vazão máxima e da lâmina escoada, que envolvem muitas equações e variáveis, garantindo maior rapidez na obtenção dos valores e confiabilidade dos mesmos.

A precipitação é uma das principais variáveis hidrológicas analisadas antes de ser fornecida como dado de entrada aos modelos chuva-vazão. As dificuldades para quantificar o valor da chuva, de modo a representar o evento que verdadeiramente ocorre na bacia hidrográfica, provêm principalmente da alta variabilidade espacial da precipitação, da quantidade de postos distribuídos em uma área, das falhas existentes nas séries pluviométricas (falhas nos aparelhos, no processamento dos dados e por perdas dos dados). Uma das formas de quantificar o valor da chuva em uma determinada área para uso em modelos concentrados chuva-vazão, a partir de uma rede de pluviômetros, pode ser com base na Media Aritmética ou na Mediana, que foi uma das propostas desta pesquisa. Os métodos para se obter estas estatísticas pontuais seriam mediante a utilização dos cálculos diretos aplicados nos postos presentes dentro dos limites da bacia, ou através dos valores dos nós de uma grade regular localizados no interior da bacia, com os valores destes nós estimados por interpolação de medidas pontuais posicionadas no interior e fora dos limites da bacia. Os interpoladores utilizados foram o Inverso do Quadrado da Distância, O Vizinho mais Próximo, O Vizinho Natural e a Triangulação Linear. O método de interpolação mais adequado, para as situações encontradas nas séries de precipitação, foi selecionado com o uso da Técnica da Validação Cruzada, ao qual, o método do Vizinho Natural apresentou melhor desempenho. As séries das precipitações médias e medianas diárias obtidas pelos Cálculos Diretos, e após a espacialização com o Interpolador Vizinho Natural, foram utilizadas como dados de entrada no modelo chuva-vazão concentrado conceitual IPH II, versão WIN_IPH II, em diferentes escalas de bacias hidrográficas embutidas (9426 a 19,5 Km² ). Os resultados das vazões simuladas pelo modelo, após os processos de calibração, com o uso da calibração monoobjetivo SCE-UA, evidenciaram o melhor método, Cálculos Diretos ou Interpolação, e a estatística pontual, Media ou Mediana, que foi mais adequada a partir do desempenho do modelo nas etapas de calibração e de verificação dos parâmetros resultantes. Concluiu-se que além das falhas existentes influenciarem nas chuvas médias e medianas obtidas por cálculos diretos, a mediana não é uma estatística que representa bem o volume de chuva ocorrente na bacia, pois produziu baixo desempenho no modelo e valores de parâmetros sem significado físico para bacias rurais. Observou-se uma melhora nas duas estatísticas pontuais, após o cálculo da chuva média e da mediana com base nos valores dos nós da grade regular no interior da bacia, estimados pelo interpolador Vizinho Natural. O uso das estatísticas pontuais obtidas por este método produziu bom desempenho do modelo nas etapas de calibração e de verificação. A chuva média obtida por interpolação com o Vizinho Natural foi a estatística mais representativa para a maior parte das escalas analisadas. Este trabalho também mostrou a possibilidade de se fazer à transferência de parâmetros do modelo IPH II, com o uso da melhor estatística pontual, de bacias maiores para bacias menores, com o intuito de verificar situações para obtenção de vazões em bacias menores que não possuem medições fluviométricas. / Precipitation is a key hydrological variables analyzed before being supplied as input to rainfall-runoff models. The difficulties to quantify the amount of rain in order to truly represent the event that occurs in the watershed, primarily come from the high spatial variability of precipitation, the number of stations distributed in an area of flaws in the rainfall series (faults in apparatus in data processing and for loss of data). One way to quantify the amount of rainfall in a given area for use in concentrated rainfall-runoff models, from a network of rain gauges, can be based on the arithmetic mean or median, which was one of the purposes of this research. The methods to obtain these statistics would be off by using the direct calculations applied in these posts within the limits of the basin, or through the values of the nodes of a regular grid located inside the basin, we estimated these values by interpolation offs positioned inside and outside the boundaries of the basin. The interpolators used were the Inverse Square Distance, Nearest Neighbor, The Natural Neighbor and Linear Triangulation. The interpolation method most appropriate to the situations found in the precipitation series, was selected by using the Cross Validation technique, which the Natural Neighbor method showed better performance. The series of daily precipitation means and medians obtained by direct calculations, and after the spatial interpolator with Natural Neighbor, were used as input to rainfall-runoff model focused conceptual HPI II, version WIN_IPH II, at different scales of watersheds embedded (9426 to 19.5 km ²). The results of the simulated flows by the model after the calibration procedures, calibration using the SCE-UA monoobjetivo, showed the best method, Direct calculations or interpolation, and timely statistics, mean or median, which was more appropriate to the performance stages of the model calibration and verification of resulting parameters. It was concluded that besides the existing faults influence on rainfall averages and medians obtained by direct calculations, the median is a statistic that well represents the volume of rainfall occurring in the basin, because it produced lower scores in the model and parameter values without physical meaning to rural basins. We observed an improvement in the two point statistics, after calculating the mean and median rainfall based on the values of the nodes of regular grid within the basin, estimated by the Natural Neighbor interpolation. The occasional use of statistics obtained by this method produced good performance of the model in steps of calibration and verification. The average rainfall obtained by interpolation from the Natural Neighbor was statistically more representative for most of the scales analyzed. This work also showed the possibility of making the transfer of model parameters HPI II, using the best statistical point of basins larger for smaller basins, in order to check conditions for obtaining flows in smaller basins that have no measurements gauged.

Neste estudo, foi realizada uma revisão dos problemas observados na modelagem chuva-vazão, que influenciam a incerteza das condições iniciais dos processos de previsão de vazão. Foi realizada, também, uma revisão do estado da arte de alguns dos modelos de previsão de vazão de curto prazo utilizados no Brasil e, por último, uma revisão das metodologias de atualização de dados empregadas em trabalhos passados. Mas o principal enfoque deste estudo foi à elaboração de uma metodologia de atualização de dados de entrada, baseada na correção do desvio entre a vazão de saída de um modelo hidrológico e a vazão observada, por meio da perturbação dos dados de entrada de precipitação. O estudo de caso está composto por três bacias: Bacia do rio Ijuí, Bacia do rio Tesouras e a Bacia do rio Canoas. Estas bacias foram escolhidas, pois apresentam características distintas, tanto físicas quanto climáticas e, além disso, pela existência de estudos prévios com o modelo hidrológico utilizado neste trabalho. O processo de avaliação do método foi realizado em três etapas: 1) utilizando séries sintéticas; 2) utilizando séries reais; 3) previsão de vazões com atualização de dados. As duas primeiras etapas utilizaram o modelo em modo atualização (“off-line”) e, a última, o modelo em modo de previsão (“on-line”). Para a aplicação do método é necessário estabelecer condições de parada, sendo então, propostos dois conjuntos de critérios de parada. Com isto, foi estabelecido um conjunto adequado de critérios para que estes fiquem fixos para possibilitar futuras aplicações em outros modelos ou em outros estudos de casos. A técnica de previsão de vazão de curto prazo utilizada foi com base na chuva prevista, sendo adotada a previsão de chuva conhecida ou perfeita. Foram geradas previsões diárias de até 7 dias, durante 20 dias contínuos, escolhendo-se dois eventos de diferentes características em cada uma das bacias do estudo de caso. Em modo previsão os resultados se mostraram promissores, o objetivo desejado inicialmente foi atingido pelos dois conjuntos de critérios de parada propostos. Conseguiu-se ter um ganho significativo até o quarto dia de previsão, como, também, melhoras nos períodos de subidas do hidrograma, porém nos períodos de estiagens o ganho foi quase nulo. Além disso, este trabalho mostrou a viabilidade da utilização do modelo IPH II para a geração de previsões de vazões baseadas em previsão de chuva. / In this study a review of the problems observed in rainfall-runoff modeling has been made, which influence the uncertainty of initial conditions of flow forecasting processes, as well as a review of the state of the art of some of the short-term flow forecasting models used in Brazil and the data update methodologies used in many past jobs. However the focus of this study has been the development of a data entry update methodology based on the correction of the deviation between the output flow of a hydrological model and the observed flow, by means of the disruption of rainfall input data. The case study is composed of the three river basins: River Ijuí, River Tesouras and Canoas. These basins have been chosen due to their different characteristics, both physical and climate, besides having been used in previous studies of the hydrological model used. The evaluation process of the method is done in three steps: 1) using synthetic series; 2) using real series; 3) stream flow forecasting with data update, the first two with the model in update mode ("off-line") and the last in predict mode ("on-line"). For the application of this method is necessary to establish stopping conditions for application, and for this have been proposed two sets of stop criteria. With this, intended to establish an appropriate set of criteria so that they become fixed to permit future applications in other models. The short-term flow forecasting technique used has been based on the forecast rain, adopted the rain forecast known or perfect. Predictions have been generated daily up to 7 days, for 20 consecutive days, choosing two events of different features in each case study basins. In predict mode the results have been promissory, the desired goal initially achieved by the two sets of proposed stopping criteria. It was possible to have a significant gain until the fourth day forecast also improvements in periods of hydrograph increases but not during periods of drought the gain was almost nil. This work has also showed the ability to generate predictions of rain forecast based flow as the IPH II model in real time.

Este trabalho refere-se à variabilidade da origem dos sedimentos transportados durante eventos de chuva-vazão em uma pequena bacia hidrográfica rural (1,19 Km2). Esta bacia está localizada no sul do Brasil e a área é caracterizada pela presença de agricultores familiares que principalmente cultivam fumo em áreas consideradas inaptas para atividades agrícolas, de acordo com o sistema de aptidão agrícola do solo. Isto ocasiona severas perdas de solo por erosão hídrica. Neste estudo foram utilizadas técnicas hidrossedimentométricas com análises estatísticas multivariadas para determinação da procedência dos sedimentos durante a subida e a descida da onda de cheia em eventos de precipitação variada. A metodologia utilizada é denominada “método Fingerprinting” e possibilita avaliar quais são as áreas contribuintes para a produção de sedimentos intra-eventos de chuva-vazão. Foram definidas três áreas com potencial para produção de sedimentos, sendo as fontes, o canal de drenagem, as estradas e as lavouras da bacia. Foram coletadas um total de quarenta amostras distribuídas nas áreas fontes de sedimentos. Sete eventos foram monitorados entre os anos de 2009 e 2011 e 24 amostras foram coletadas ao longo destes eventos. Como traçadores foram utilizados elementos químicos, de proveniência natural ou antrópica: sódio (Na), potássio (K), magnésio (Mg), cromo (Cr), manganês (Mn), ferro (Fe), cobre (Cu), zinco (Zn), cádmio (Cd), mercúrio (Hg), chumbo (Pb) e fósforo (P). Foi demonstrado que os elementos determinados como o melhor conjunto de traçadores (P, Fe, Mn, Mg e K) possuem capacidade em determinar a origem dos sedimentos. Pode-se afirmar que há variabilidade de fontes de sedimentos durante os eventos de chuva-vazão. O estudo revelou que o canal de drenagem contribui com boa parcela dos sedimentos (0 a 72%), principalmente no início do hidrograma. Mesmo utilizando práticas agrícolas de conservação dos solos e dos recursos hídricos as lavouras são as principais fontes fornecedoras de sedimentos, crescendo sua contribuição ao longo do evento (27 a 100%). Os sedimentos oriundos das estradas não possuíram contribuição relevante (0 a 23%) durante os eventos monitorados. Existem evidências da variabilidade das fontes de sedimentos durante a subida e a descida da onda de cheia ocorrida em eventos de chuva. / This work refers to the variability of the source of sediment transported during rainfall-runoff events in a small rural catchment (1.19 km2). This basin is located in the south of Brazil and the area is characterized by the presence of family farmers who mainly cultivate tobacco in areas considered unsuitable for agricultural activities, according to the system of agricultural capability of the soil. This causes severe soil loss by water erosion. In this study we used techniques hydrosedimentometrics with multivariate statistical analyzes to determine the provenance of sediments during the rise and fall of the flood wave in precipitation events varied. The methodology is called "fingerprinting method" and allows assessing which areas are contributors to sediment yield intra-rainfall-runoff events. We defined three areas with potential for sediment production, and sources, channel drainage, roads and crops in the basin. We collected a total of forty samples distributed in source areas of sediment. Seven events were monitored between 2009 and 2011 and 24 samples were collected during these events. Tracers were used as chemicals, natural or manmade origin of sodium (Na), potassium (K), magnesium (Mg), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), copper (Cu), zinc ( Zn), cadmium (Cd), mercury (Hg), lead (Pb) and phosphorus (P). It has been demonstrated that certain elements like the best set of tracers (P, Fe, Mn, Mg and K) have the ability to determine the origin of sediments. It can be said that there is variability of sediment sources during rainfall-runoff events. The study revealed that the drainage channel contributes good portion of the sediments (0-72%), especially early in the hydrograph. Even using agricultural practices to conserve soil and water resources crops are the main sources of sediment supply, growing their contribution throughout the event (27 to 100%). Sediment from roads did not possess relevant contribution (0-23%) during the monitored events. There is evidence of the variability of sediment sources during ascent and descent of the flood wave occurred in rain events.

objetivo geral deste trabalho foi compreender os principais mecanismos de geração de vazão na bacia do rio Araponga (ARA), uma pequena bacia experimental caracterizada por vegetação secundária de Floresta Ombrófila Mista, situada na região norte do estado de Santa Catarina. Para isso, foi instalado um sistema de monitoramento de precipitação externa e interna, escoamento de tronco, tensiometria, fluviometria e temperatura (da água do rio no exutório e do solo nas profundidades 20 e 45 cm) na ARA; e monitoramento de variáveis meteorológicas (incluindo temperatura atmosférica) na estação do rio Feio, a 3 km de distância da ARA. O monitoramento de tensão da água no solo foi feito em 3 encostas com características geomorfológicas distintas, em 3 posições em cada encosta e ao longo do perfil do solo (9 perfis de solo). Utilizou-se o modelo HYDRUS-2D para simular o fluxo de água e compreender a dinâmica da água nas 3 encostas. As séries temporais também foram analisadas na escala temporal de evento hidrológico, por meio da delimitação de 87 eventos hidrológicos no período (total de 1125 dias – de 15/10/2011 a 12/11/2014) Para cada evento hidrológico, considerou-se 3 períodos de análise: A – antes; E – durante; e D – depois do evento. O inverno foi a estação mais chuvosa, e outono e inverno as estações com maiores vazões de permanência. As simulações com o modelo HYDRUS-2D permitiram, por meio e análise qualitativa, identificar a tendência de saturar primeiro na interface entre as camadas de solo e apenas depois ocorrer o fluxo lateral. A relação entre as temperaturas atmosférica e da água do rio não segue o ajuste em forma de S, possivelmente pois a bacia está localizada em região de clima subtropical. O uso da temperatura como indicador do mecanismo de geração de vazão permitiu inferir que durante o inverno, o fluxo de água que chega no rio é proveniente da camada de solo próxima à profundidade de 45 cm, pois ocorre um aumento da temperatura da água do rio durante o evento hidrológico se aproximando mais da temperatura do solo na profundidade de 45 cm. Esta situação foi observada em detalhes no evento nº 50. / The objective of this work was to understand the main mechanisms of runoff generation in the Araponga river basin (ARA), a small experimental basin characterized by secondary vegetation of the Ombrophilous Mixed Forest, located in the northern region of the state of Santa Catarina, Brazil. The system of monitoring of rainfall, throughfall, stemflow, tensiometry, fluviometry, and temperature (of the river water in the outlet and the soil at depths 20 and 45 cm) were installed in the ARA; and monitoring of meteorological variables (including atmospheric temperature) at the Feio river station, 3 km away from the ARA. Soil water tension was monitored in 3 hillslopes with distinct geomorphological characteristics, in 3 positions on each slope and along the soil profile (9 soil profiles). The HYDRUS-2D model was used to simulate the water flow and to understand the soil water dynamics in the 3 hillslopes The time series were analyzed in the time scale of hydrological event, by means of the delimitation of 87 hydrological events in the period (total of 1125 days - from 15/oct/2011 to 12/nov/2014). For each hydrological event, 3 periods of analysis were considered: A - before; E - during; and D - after the event. Winter was the most rainy season, and autumn and winter were the seasons with higher flow rates. The simulations with the HYDRUS-2D model allowed to identify the tendency of the hillslopes to saturate first at the interface between the soil layers and only after lateral flow occurs. The relationship between atmospheric and river water temperatures does not follow the S-shaped adjustment, possibly because the basin is in a subtropical climate region. The use of temperature as an indicator of the runoff generation mechanism allowed to infer that during the winter, the flow of water arriving in the river comes from the soil layer close to the depth of 45 cm, as there is an increase in the water temperature of the river during the hydrological event approaching more of the soil temperature in the depth of 45 cm. This situation was observed in detail in event nº 50.

O início da construção de estruturas para reserva de água no mundo é conhecido há milhares de anos, e, desde então, as barragens são consideradas alternativas viáveis não apenas para reserva de água para consumo, mas também para as finalidades de geração de energia hidrelétrica, contenção de rejeitos, entre outras. Entretanto, mesmo com os contínuos avanços nas técnicas construtivas e na fiscalização da segurança destas estruturas, a possibilidade de rompimento de barragens é uma realidade constante. Nesta perspectiva, o presente texto objetiva analisar os aspectos hidráulicos de metodologias simplificadas para estimativa de parâmetros de inundação proveniente do rompimento de barragens, a saber, as vazões e respectivas profundidades atingidas no vale a jusante, em um evento de rompimento hipotético. Para tal, analisaram-se os resultados de três metodologias simplificadas existentes, aplicadas em três barragens estudo de caso, com características estruturais e geometria do vale a jusante distintas. Os resultados das metodologias simplificadas foram comparados com os estudos de Dam Break das três barragens estudo de caso, obtidos com o uso do software HEC-RAS unidimensional e cedidos por empreendedores. O presente texto também sugere uma nova equação empírica para previsão da vazão máxima resultante do rompimento de barragens por galgamento, e propõe uma nova metodologia simplificada para análise preliminar de rompimento de barragens, com base nos métodos analisados e nas respectivas conclusões obtidas. Os resultados indicam que o uso de metodologias simplificadas na análise preliminar de rompimento de barragens é uma alternativa viável em vales cuja declividade do talvegue é acentuada e cujas características geométricas são aproximadamente constantes. Identificou-se que pequenas alterações no coeficiente de rugosidade do terreno e na declividade da linha de energia refletiram em diferenças nos resultados de profundidades e larguras máximas de 20%, em média. A proposta de nova equação empírica para previsão de vazão máxima na seção da barragem baseou-se na análise de 39 casos reais envolvendo ruptura de barragens por galgamento e resultou em um coeficiente de determinação (R²) de 0,79. Quando comparada com as principais equações semelhantes indicadas na bibliografia, a equação proposta obteve vazões máximas próximas ou superiores às dos demais pesquisadores analisados sempre que a altura da barragem foi inferior a 30 m. Evidencia-se a importância na estimativa cautelosa da vazão máxima na seção da barragem, uma vez que essa reflete em diferenças significativas nas vazões e respectivas profundidades alcançadas ao longo do vale a jusante da estrutura. Nos casos analisados, diferentes vazões máximas na seção da barragem refletiram em distinções de até 50%, em média, nas profundidades e larguras máximas a jusante. A nova metodologia proposta para definição de características de inundação provenientes do rompimento de barragens pode contribuir em estudos preliminares para tal, especialmente aos empreendedores que possuem número expressivo de barragens. Nesses casos, a metodologia poderá nortear a prioridade a ser dada em estudos detalhados de Dam Break. / For thousands of years, water reservoir structures have been built worldwide. Since then, dams have been considered viable alternatives not only for reserving water for consumption but also for the purposes of hydroelectric power generation and sediment retention, among others. Despite the continuous advances in the construction techniques and in the safety inspection of these structures, the possibility of breaking of dams remains a constant reality. Hence, this paper aims to analyze the hydraulic aspects of simplified methodologies for estimating flood parameters on dam ruptures, namely, the flows and respective depths reached in the downstream valley in a hypothetical breach event. Results of three existing simplified methodologies were studied applied in three dams with different structural characteristics and downstream valley geometry. The results of simplified methodologies were compared with dam break studies of three study case dams, obtained with one-dimensional HEC-RAS and provided by entrepreneurs. The present paper suggests also a new empirical equation for predicting the maximum flow resulting from the overtopping dam failure and proposes a new simplified methodology for preliminary analysis of dam rupture, based on the analyzed methods and respective obtained conclusions. The results indicate that the use of simplified methodologies in the preliminary dam break analysis is a viable alternative in valleys with high thalweg declivities and close to constant geometric characteristics. It was identified that small changes in the coefficient of rough terrain and in the energy line slope reflected in differences in the results of depths and maximum widths of 20%, on average. The proposed new empirical equation for maximum flow prediction in the dam section was based on the analysis of 39 actual cases involving overtopping dam failure and resulted in a coefficient of determination (R²) of 0.79. When compared to similar main equations indicated in the bibliography, the proposed equation obtained maximum flows near or higher than those of other researchers analyzed whenever the height of the dam did not exceed 30 m. The importance of a cautious estimation of the maximum flow rate in the dam section is to be highlighted, since it results in significant variations of flow and respective depths along the valley and downstream of the structure. Different maximum flows were found in the dam section, which reflected in distinctions of up to 50%, in average, in the maximum depths and widths downstream. The new proposed methodology for defining dam break characteristics caused by dam rupture may contribute to preliminary studies, especially to entrepreneurs who own a significant number of dams. In these cases, the methodology may guide the priority to be given in detailed studies of dam break.

Técnicas não-intrusivas de medição de vazão constituem uma necessidade crescente em diversas aplicações. Atualmente, diversos estudos têm sido realizados com o objetivo de desenvolver técnicas de medição não-intrusivas que possam suprir as deficiências das técnicas existentes. Este trabalho visa desenvolver um medidor de vazão baseado no princípio de convecção forçada (termal) não-intrusivo inteligente. O medidor utiliza dois transdutores RTD comerciais do tipo PT100, um aquecido, que é responsável pela medição da velocidade de escoamento, e o outro utilizado como referência de set-point de temperatura do sensor aquecido. Uma Rede Neural é responsável por corrigir os erros de medição do instrumento. Para a avaliação do medidor construído, foi desenvolvida uma bancada de realização de ensaios, possibilitando a variação da vazão e temperatura na seção de teste. Com o intuito de prover a bancada de uma referência para comparação, foi instalado também um medidor do tipo Venturi normalizado segundo a ABNT. / Non-intrusive techniques of flow measurement are very useful in several applications. Nowadays, several studies have been conducted to develop non-intrusive measuring techniques that can overcome the shortcomings of the existing ones. This work aims to design an intelligent non-intrusive flow meter device based on the forced heat convection principle (thermal). This device uses two commercial RTD transducers (PT100), one is used as reference of temperature set-point, and the other is responsible for the flow measurement. A neural network is responsible for correcting the errors in relation to the calibration standard. To evaluate the intelligent flow meter, test bench was built. In order to provide another flow meter to compare the results, an ABNT Venturi type flow meter was installed in the test bench.

Submitted by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2015-08-18T19:23:23Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Análise regional de funções hidrológicas aplicáveis à avaliação de vazões mínimas nas bacias hidrográficas dos rios Itapemirim e Itabapoana (ES).pdf: 3171399 bytes, checksum: 8032773579a7d8264db6b868aa5c3d1b (MD5) / Approved for entry into archive by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-01-07T14:44:16Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Análise regional de funções hidrológicas aplicáveis à avaliação de vazões mínimas nas bacias hidrográficas dos rios Itapemirim e Itabapoana (ES).pdf: 3171399 bytes, checksum: 8032773579a7d8264db6b868aa5c3d1b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-07T14:44:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Análise regional de funções hidrológicas aplicáveis à avaliação de vazões mínimas nas bacias hidrográficas dos rios Itapemirim e Itabapoana (ES).pdf: 3171399 bytes, checksum: 8032773579a7d8264db6b868aa5c3d1b (MD5) Previous issue date: 2014 / A regionalização é entendida como uma alternativa de obtenção indireta de informações hidrológicas, uma vez que possibilita a transferência de informações de um local para outro dentro de uma área com comportamento hidrológico semelhante. Esta transferência de informação usualmente ocorre por meio de uma função matemática na qual a variável hidrológica regionalizada é dependente de variáveis climatológicas e fisiográficas da bacia em questão. O objetivo deste trabalho foi estabelecer funções regionais para a definição de curvas de permanência de vazões e de curvas de probabilidade de vazões mínimas para cursos d’água das bacias hidrográficas dos rios Itapemirim e Itabapoana, importantes sistemas hídricos da porção sul do estado do Espírito Santo. Para a obtenção das funções regionais foram empregados o Método dos Valores Característicos, o Método da Curva Exponencial e o Método da Curva Adimensional e foram consideradas como variáveis independentes do processo de regionalização a área de drenagem, o comprimento total dos cursos d’água, o comprimento do rio principal, o perímetro da bacia de drenagem, a declividade média dos cursos d’água e a precipitação média de longo período. As funções regionais obtidas a partir dos referidos métodos de regionalização reproduziram de maneira satisfatória as curvas de permanência de vazões. No entanto, as funções regionais estabelecidas não permitiram a adequada conformação das curvas de probabilidade de vazões mínimas. / Flood estimation is seen as an alternative to obtain indirect hydrological information, since it allows the transference of information from one location to another within an area with similar hydrological behavior. The transference of information usually occurs by means of a mathematical function in which the regionalized hydrological variable is dependent on climatological and geographical variables of the basin in study. The study's objective was to establish regional functions to define flow duration curves and low flow frequency curves to water courses of the Itapemirim and Itabapoana River basin, important water systems of the southern portion of the Espirito Santo state, Brazil. In order to obtain regional functions, methods of characteristic values, exponential curve and dimensionless curve method were employed. Drainage area, total length of water courses, length of main river, basin perimeter, average slope of water courses, and average rainfall of long duration were considered the independent variables in the regionalization process. Regional functions obtained from such methods of regionalization reproduced satisfactorily the flow permanence curves. However, the established regional functions did not allow proper conformation of the low flow frequency curves.

Ecological corridors play a key role in the ecosystem. The fragmentation of these systems often causes environmental destabilization, provoking direct impacts on associated biodiversity. One of the main reasons of fragmentation of such ecological corridors in water resources is the construction of dams that alter the natural water flow regime caused by the diversion of natural flow range thus emerging altered flow passages known as stretch of reduced flow (SRF). Fish that have migratory behavior use these corridors in spawning seasons for ecological succession. Thus, the understanding of this ecological succession is important for the conservation of the species. The Passo São João Hydroeletric Plant (UHE PSJ), constructed in the town of Roque Gonzales - RS by the Ijuí river, possesses a dam of 21 meters, which in the context is considered a potential fragmenting of the natural ecological corridor of the river. The present study aimed at assessing whether the SRF, which is 4 km long and emerged from the installation of this plant, presents any value as breeding or nursery area of the migratory fish. For this, monthly samples were collected in the spawning period between October 2013 and March 2014. In addition, a one-off collection of 24 h was performed in October 2014. Embarked and disembarked surface collections lasting 20 min each were carried out with support from a bongo net measuring 0.5 / 1.3 m x 0.5 mm of mesh. Shortly thereafter, a replica with the same duration and greater depth was conducted. A flow meter was coupled to the network in order to calculate the amount of water filtered. In all sampling points, measurements of pH, water temperature and the ambience, transparency of the water column, depth of collection and dissolved oxygen were taken. After collecting over 13 thousand m³ of filtered water, 25 larvae were registered. One larva of the species Prochilodus lineatus, one Pimelodus maculatus and one Leporinus sp. Still seven individuals classified at the level of order, four Siluriformes and three larvae of order Characiformes. All samples were preserved with formaldehyde 4%. Once the sample success of this study is characterized by periods of peak rainfall occurring in the months of October and November, extreme events such as long periods of rain and high temperatures may probably be directly influencing the reproductive cycle of fish. Given the present results, we can conclude that the SRF has value as a passage and migration area for both upstream and downstream migratory fish and their larvae. However, in view of the great buoyancy of this environment, the abiotic conditions, and the monthly samplings of this study, it was not possible to determine whether the SRF has been serving as a nursery or local for the spawn of the ichthyofauna. / Corredores ecológicos exercem papel fundamental no ecossistema. A fragmentação desses sistemas provoca muitas vezes a desestabilidade ambiental, ocasionando impactos diretos na biodiversidade associada. Uma das principais causas da fragmentação desses corredores ecológicos em recursos hídricos são as construções de barragens, alterando o regime hidrológico natural de escoamento, ocasionado pelo desvio da faixa de vazão natural, surgindo assim, trechos de vazão alterada, conhecidos como alça de vazão reduzida (AVR). Os peixes que possuem comportamento migratório utilizam esses corredores em épocas de piracema para sua sucessão ecológica, desta forma, o entendimento desta sucessão ecológica é importante para a conservação dessas espécies. A Usina Hidrelétrica Passo São João (UHE PSJ), instalada no município de Roque Gonzáles RS, junto ao rio Ijuí, possui uma barragem de 21 metros, sendo assim, considerada neste contexto uma possível fragmentadora do corredor ecológico natural do rio. O presente estudo teve por objetivo avaliar se a AVR, que possui 4 km de extensão e surgiu a partir da instalação dessa usina, apresenta algum valor como área de reprodução ou berçário dos peixes migradores. Para isso foram realizadas coletas mensais no período de piracema, entre outubro de 2013 e março de 2014 e ainda uma coleta pontual de 24h no mês de outubro de 2014. Com auxílio de rede do tipo Bongo de 0,5/1,3 m com malha 0,5 mm, foram realizadas as coletas de superfície embarcadas e não embarcadas com duração de 20 minutos cada, realizando, logo em seguida, uma réplica com mesmo tempo de duração em uma maior profundidade, na qual ainda foi acoplado na boca da rede, fluxômetro para calcular a quantidade de água filtrada. Em todos pontos amostrais, foram realizadas medidas de pH, temperatura da água e do ambiente, transparência da coluna d água, profundidade de coleta e oxigênio dissolvido. Após um esforço de coleta de mais de 13 mil m³ de água filtrada, foram registradas 25 larvas, sendo que destas, 15 não foi possível realizar a identificação. Uma larva da espécie Prochilodus lineatus, uma de Pimelodus maculatus e uma larva de Leporinus sp. Ainda 7 indivíduos classificados a nível de ordem, sendo eles 4 Siluriformes e 3 larvas da ordem Characiformes. Todas as amostras foram conservadas com formol 4%. Tendo em vista que o sucesso amostral deste estudo esteja caracterizado por períodos de pico de chuva ocorridos nos meses de outubro e novembro, ficou evidenciado que os eventos extremos, como grandes períodos de chuvas e temperaturas elevadas, estão influenciando diretamente no ciclo reprodutivo da ictiofauna. Diante dos resultados podemos concluir que a AVR, apresenta valor como área de passagem e migração tanto a montante, quanto a jusante, para os peixes migradores e para as larvas da ictiofauna. Porém, tendo em vista a grande variabilidade deste ambiente quanto às condições abióticas, e o esforço amostral mensal desse estudo, não foi possível definir se a AVR está servindo de berçário ou local de desova para a ictiofauna.