Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Humanas, Departamento de Geografia, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-06-02T19:01:29Z No. of bitstreams: 1 2016_RainaSantosFerreira.pdf: 6113094 bytes, checksum: b37936cca32ed7ea669a0b40f5b8fd29 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-07-08T18:22:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_RainaSantosFerreira.pdf: 6113094 bytes, checksum: b37936cca32ed7ea669a0b40f5b8fd29 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-08T18:22:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_RainaSantosFerreira.pdf: 6113094 bytes, checksum: b37936cca32ed7ea669a0b40f5b8fd29 (MD5) / A degradação dos recursos naturais, dentre eles solo e água, tem crescido nas últimas décadas como resultado da ampliação da ocupação da terra pelo homem. A modelagem hídrica vem se tornando uma ferramenta importante para a avaliação dos processos hídricos e para compreender os impactos no meio ambiente, advindos, principalmente, das alterações feitas no uso da terra. Com base nessa premissa, esse trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho do modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool) na predição da vazão na bacia hidrográfica do ribeirão do Gama/DF.. O modelo SWAT foi calibrado automaticamente, com a utilização do SWATCUP, em relação à vazão média mensal e diária observada da estação fluviométrica da CAESB em um período de 9 anos (2004 a 2012) e depois validado com uma série independente de 2 anos (2013 e 2014). Foi realizada a análise de sensibilidade do modelo a 14 parâmetros escolhidos pelo grau de importância com relação a outros estudos feitos com o modelo no Distrito Federal. De acordo com os resultados da análise de sensibilidade, ESCO (fator de compensação de evaporação do solo) e GW_DELAY (intervalo de tempo para a recarga do quifero) demonstraram ser os parâmetros mais influentes na simulação da vazão. Índices de desempenho foram aplicados aos resultados do modelo gerando os seguintes números para a avaliação da vazão mensal no período de calibração: Nash-Sutcliffe (ENS)= 0,86 e Índice de correlação(R2)= 0,90 e para os resultados diários: Nash-Sutcliffe (ENS)= 0,53 e Índice de correlação(R2)= 0,63. Esse resultados indicaram que o modelo SWAT é uma ferramenta passível de utilização para a simulação das vazões médias mensais e diárias do ribeirão do Gama após um período de calibração. Com relação a compração feita com dados de sedimento observados e os estimados pelo modelo apenas com a calibração da vazão; tem-se que o modelo SWAT subestimou os valores da produção da carga sólida tanto no período de estiagem quanto no período chuvoso, ou seja, nota-se que há a necessidade da calibração dessa variável. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The degradation of natural resources, including soil and water, has grown in recent decades as a result of the expansion of the occupation of the land by the man. The hydrological modeling is becoming an important tool for the assessment of water processes and to understand the impacts on the environment, arising mainly from changes made in land use. Based on this premise, SWAT model (Soil and Water Assessment Tool ) was used for simulation of stremflow yield in the Gama watershed, Federal District/Brazil. First was created a database of hydrological and physiographic data required for modeling. The SWAT model was calibrated automatically, using the SWATCUP, for monthly and daily flow comparing the results with CAESB's flow-station using a 9 years record (2004-2012) and then validated with an independent data set used to calibrate the model, using a 2 years record of historical data (2013-2014). The model sensitivity analysis was performed to 14 parameters chosen by the degree of importance in relation to other studies of the model in the Federal District. According to the results of the sensitivity analysis , ESCO and GW_DELAY proved to be the most influential parameters in the simulation of flow. Efficiency coefficients were applied to the models' results generating the following numbers for streamflow simulation during the calibration period (monthly step): Nash - Sutcliffe (ENS) = 0,86 and correlation index (R2) = 0,90 and (daily step) ENS = 0.53 and R2= 0.64 and during validation, (monthly step): ENS = 0,85 and R2 = 0,94, (daily step): ENS= 0,57 and R2=0,74 was obtained. The results indicated that the SWAT model is a capable tool of use for daily and monthly simulations of Gama's river basin flow. Regarding the comparison made with observed sediment data and estimated by the model only with the calibration of the flow; SWAT model underestimated the solid charge of production values both in the dry season and in the rainy season.

Os processos de arenização no sudoeste do Rio Grande do Sul têm sua explicação na relação entre a fragilidade do meio e a dinâmica hídrica, esta sustentada por eventos torrenciais de chuva. A presença de processos erosivos sob a forma de ravinamentos e de voçorocamentos e a exposição das formações superficiais nos areais atestam, nessa área, elevada mobilidade de sedimentos. Além disso, atividades agropecuárias sem o manejo adequado têm intensificado esses processos naturais, ampliando a interação hidrossedimentar entre as vertentes e os fundos de vale. Embora haja inúmeros trabalhos que abordam o processo de arenização e as dinâmicas do espaço geográfico no sudoeste do Rio Grande do Sul, há ainda uma lacuna em pesquisas que visam compreender suas inter-relações com a morfodinâmica fluvial. Tendo como recorte espacial a Bacia Hidrográfica do Arroio Miracatu (BHAM), esta pesquisa visa analisar, justamente, a importância de eventos hidrológicos extremos na morfodinâmica fluvial e a sua interação com os processos de arenização. Dados de chuva e vazão da BHAM foram analisados com vistas a identificar o regime pluvio-fluviométrico. Para tanto foram empregados parâmetros estatísticos com a finalidade de discriminar os eventos mais comuns daqueles mais raros. Como a ênfase do trabalho são os eventos hidrológicos extremos, estes foram observados a partir de diferentes escalas temporais (anual, mensal, pentadal e diário) e relacionados tanto ao excesso, como à escassez hídrica. Os resultados apontam para uma elevada variabilidade nas chuvas, que tendem a se concentrar em um número reduzido de dias, tanto anualmente, como mensalmente. Uma relação muito próxima entre a chuva e a vazão foi observada, de tal modo que os anos-padrão de chuva apresentaram correspondência com aqueles classificados pela Condição Hídrica da Bacia Hidrográfica (CHid). Isso decorre do fato de que tanto o El Niño Oscilação Sul (ENOS) como a Oscilação Decadal do Pacífico (ODP) modulam as chuvas e, consequentemente, as vazões na BHAM. Adicionalmente, foram identificados períodos ora mais secos (ODP-), ora mais chuvosos (ODP+). Esses períodos foram fundamentais para a compreensão da morfodinâmica fluvial, que é moldada por uma sucessão de regimes dominados por estiagem ou por inundação. Com a finalidade de avaliar esses processos de ajustamento foi selecionado um segmento localizado no médio curso da sanga da Areia. Nesse local a rede de drenagem é influenciada pelos processos de arenização, havendo conexão entre as vertentes e o fundo de vale, com intenso aporte de sedimentos. Com base em imagens de sensoriamento remoto (fotos aéreas e satélite) foi possível identificar a posição do canal em dez ocasiões diferentes, no período que se insere entre 1948-2013. Os ajustamentos que se processaram nesse segmento permitiram dividi-lo em dois trechos distintos (a montante e a jusante), com evolução diferenciada. Além dos ajustamentos na morfologia de canal, foram observados ainda variações na largura do canal, demonstrando ora um padrão entrelaçado (mais largo), ora meandrante (mais estreito). Concomitantemente a esses ajustamentos, a incisão fluvial promoveu a esculturação de diferentes feições, sendo possível delimitar dois níveis de terraços e um nível de planície de inundação. Na intenção de compreender os processos erosivo-deposicionais, procedeu-se ao monitoramento de nove seções transversais no trecho a montante do segmento estudado na sanga da Areia. O canal fluvial, inicialmente meandrante com calha estreita e profunda, passou para um padrão entrelaçado, com leito muito mais largo e raso ao fim do levantamento. Esses ajustamentos não se processaram de modo contínuo, mas bruscamente, em decorrência de pulso excepcional de cheia por ocasião de chuva pentadal extrema. Esse pulso promoveu um aumento brusco da carga sedimentar esculturando um canal entrelaçado (raso e largo) pela estocagem intracanal do material. Ajustamentos dessa natureza moldam a morfologia do canal e sugerem ocorrer de modo periódico na sanga da Areia. / The sandization processes in the southwestern of Rio Grande do Sul State have their explanation on the relationship between environment fragility and water dynamics, and this, supported by torrential rain event. The presence of erosive processes in the form of ravines and gullies and the exposure of soil surface in the sand deposits attest, in this area, high sediment mobility. In addition, agricultural activities without appropriate management have intensified these natural processes, expanding water-sediment interaction between the slopes and valley bottoms. Although there are numerous studies that discuss the sandization process and the dynamics of the geographic space in the southwestern of Rio Grande do Sul, there is still, a gap in research aimed at understanding their interrelations with the fluvial morphodynamics. The Miracatu arroyo watershed was defined as the study area of this research, which aims to analyze the importance of extreme hydrological events in the river morphodynamics and their interaction with sandization processes. Rainfall and river-flow were analyzed in order to identify the rain-flow regime. For this purpose, statistical parameters were used in order to discriminate the most common of those rare events. The extreme hydrological events were observed from different time scales (annual, monthly, daily and pentad) and related either to excess, as the water scarcity. The results indicate a high variability in rainfall that tend to occur in a few days both annual as monthly. Was observed a relationship between rainfall and river-flow and it happens due the influence of El Niño Southern Oscillation (ENSO) and the Pacific Decadal Oscillation (PDO) that modulate the rains and therefore the flow in Miracatu Arroyo. Furthermore, was identified a succession of drier (PDO-) and rainiest periods (PDO+). These periods were fundamental to the understanding of fluvial morphodynamics, once it allow characterize alternating drought- and flood dominated regimes. In order, to evaluate the fluvial adjustment processes were selected a segment-river located in the Areia Creek. In this place, the drainage network is influenced by sandization processes, with connection between the slopes and the valley bottom, with strong input of sediments. Based on remote sensing images (air photo and satellite) was identified the channel position in ten occasions in the period of 1948-2013. The fluvial adjustments that were processed in this segment allowed to divide it into two distinct reaches (upstream and downstream reaches), with different evolution. It was also observed variations in the width and channel pattern, sometimes showing a braided channel (wider) while in others a meandering course (narrower). Concurrently with these adjustments, the fluvial incision promoted the sculpturing of different features and it is possible define two levels of terraces and a flood plain level. The intention to understand the erosive-depositional processes proceeded to monitoring nine cross sections in the upstream reach of the segment-river studied in Areia Creek. The river channel, initially meandering with narrow and deep channel, passed for a braided pattern with bed wider and shallower at the end of the survey. These fluvial adjustments are not processed in a continuous manner, but abruptly, due to exceptional flood-pulse during extreme pentadal rain. This event promoted an abrupt increase in load-bed forming a braided channel (shallow and wide) by in-channel sediment storage. Adjustments of this nature shape the channel morphology and occur periodically in Areia Creek.

Submitted by Socorro Pontes (socorrop@ufersa.edu.br) on 2017-09-11T15:01:23Z No. of bitstreams: 1 JorgeLOC_TESE.pdf: 1815389 bytes, checksum: e1806d37e3ce1f16a7256649edcda60b (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2017-09-11T16:28:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JorgeLOC_TESE.pdf: 1815389 bytes, checksum: e1806d37e3ce1f16a7256649edcda60b (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2017-09-11T16:28:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JorgeLOC_TESE.pdf: 1815389 bytes, checksum: e1806d37e3ce1f16a7256649edcda60b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-11T16:29:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JorgeLOC_TESE.pdf: 1815389 bytes, checksum: e1806d37e3ce1f16a7256649edcda60b (MD5) Previous issue date: 2017-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Drip irrigation system in the radiation area of the agricultural crop in order to provide that a partner of the soil is close to the field capacity. In this irrigation system as dripping tapes are exposed to physical-chemical and microbiological agents that increase the appearance of emitter obstruction, reducing the operational life cycle of the system that operate with water of inferior quality. The objective of this study was to study the variation of irrigation water temperature and salinity as factors that contribute to the process of obstruction of the tapes, reducing its useful life, control solution of flow rate uniformity of the emitters of the drip tapes under laboratory conditions. For this, an experimental bench was set up not Laboratory of Machine Instrumentation and Agricultural Mechanization of the Universidade Federal Rural do Semi-Árido, in Mossoró-RN; Where the experimental tests were carried out with three types of drip tapes operated under controlled conditions of temperature, water salinity and service pressure. The experimental bench has the following dimensions: 1,50m x 3,50m (width and length), height of 1,00 m and 1,20 m (low point and highest point respectively). On the same saw, fixed four fiber cement tiles in an area of 0.90 m x 3.00 m (width and length), with slope of 8% and at its base to insert a collecting trough connected to the ground water reservoir of 0.10m3. To allow a recirculation of the test water, a 1/4 hp centrifugal pump was used. Four lines of tapes with three meters of length were used in the workbench, which were submitted to short test cycles, established at 100, 250, 500 and 750 hours of operation and water temperature of 20 and 30ºC. To control the temperature of the water with the heating system with power of 2.00 kW and cooling of 7.04 kW. The electrical conductivity of water ranged from 0.52 dS m-1 to 2.56 dS m-1. After the end of each cycle of operation, samples of the tapes were collected for scanning electron microscopy of the holes and internal walls. The flow rate and the Distribution Uniformity Coefficient were used to monitor the hydraulic performance of the drip tapes. The results indicated that the increase of salinity of the irrigation water resulted in a decrease in the flow rate of the drip irrigation system, without causing a change in the classification of the Distribution Uniformity Coefficient. Water quality analyzes indicated a potential risk for soil sodification. The increase in temperature and salinity increased the formation of microorganisms and precipitates of calcium, resulting in increased frequency of maintenance in the system / No sistema de irrigação localizada por gotejamento á água é aplicada em baixa intensidade e alta frequência na região radicular da cultura agrícola de forma a propiciar que a umidade do solo esteja próxima à capacidade de campo. Neste sistema de irrigação as fitas gotejadoras são expostas a agentes físico-químicas e microbiológicas que potencializam o surgimento de obstrução dos emissores, reduzindo o ciclo de vida operacional do sistema que operam com água de qualidade inferior. O presente trabalho objetivou estudar a variação da temperatura e salinidade da água de irrigação como fatores que contribuem para o processo de obstrução das fitas gotejadoras, reduzindo sua vida útil, sob os parâmetros de redução da uniformidade da vazão dos emissores das fitas gotejadoras em condições laboratoriais. Para isto, montou-se uma bancada experimental no Laboratório de Instrumentação de Máquinas e Mecanização Agrícola da Universidade Federal Rural do Semi-Árido, em Mossoró-RN; onde foram realizados os ensaios experimentais com três tipos de fitas gotejadoras operadas em condições controladas de temperatura, salinidade da água e pressão de serviço. A bancada experimental apresenta as seguintes dimensões 1,50m x 3,50m (largura e comprimento), altura de 1,00m e 1,20m (ponto maio baixo e ponto mais elevado respectivamente). Sobre a mesma foram fixadas quatro telhas de fibrocimento numa área de 0,90m x 3,00m (largura e comprimento), com declividade de 8% e na sua base foi inserida uma calha coletora conectada ao reservatório térreo de 0,10m3. Para permitir a recirculação da água do ensaio foi utilizado um conjunto motobomba centrífuga de 1/4cv. Na bancada foram utilizadas quatro linhas de fitas gotejadoras com três metros de comprimento cada, sendo estas submetidas a ciclos de ensaios de curta e longa duração, estabelecido em 100, 250, 500 e 750 h de operação, e temperatura da água de 20 e 30ºC. Para o controle da temperatura da água foi utilizado sistema de aquecimento com potência de 2,00 kW e refrigeração de 7,04 kW. A condutividade elétrica da água variou de 0,52 dS m-1 a 2,56 dS m-1. Após o término de cada ciclo de operação foram coletadas amostras das fitas para a realização de microscopia eletrônica de varredura dos orifícios e paredes internas. Empregou-se a vazão e o Coeficiente de Uniformidade de Distribuição no monitoramento do desempenho hidráulico das fitas gotejadoras. Os resultados obtidos indicaram que o aumento da salinidade da água de irrigação acarretou o decréscimo da vazão do sistema de irrigação localizada por gotejamento, sem ocasionar alteração da classificação do Coeficiente de Uniformidade de Distribuição. As análises da qualidade da água indicaram risco potencial para sodificação do solo. O aumento da temperatura e salinidade potencializou a formação de microrganismos e precipitados de cálcio, resultando no aumento da frequência de manutenções no sistema / 2017-09-11

Neste trabalho avaliou-se o impacto de possíveis cenários de mudanças climáticas sobre os recursos hídricos na bacia do Rio Ibicuí (35,158.43 Km².) afluente da margem esquerda do rio Uruguai em território brasileiro. Os impactos de mudanças climáticas na bacia do Rio Ibicuí foram avaliados através do uso de um modelo hidrológico, analises de sensibilidade de vazão e cenários de mudanças climáticas. As analises de sensibilidade mostraram que as vazões mínimas são menos sensíveis a mudanças de precipitação do às médias e máximas. Cenários de mudanças climáticas para o ano de 2050 (janela de 30 anos centrada em 2050) foram obtidos através do gerador de cenários MAGICC/SCENGEN, que considera resultados de vinte modelos climáticos globais (GCM’s) e três cenários de emissão de gases de efeito estufa. A totalidade dos resultados indicaram aumento da temperatura, porém divergências quanto aos resultados de referentes a precipitação. Alguns dos GCM’s indicaram diminuição da precipitação média anual enquanto outros indicaram o aumento desta variável. Os resultados mensais de modificação na temperatura e precipitação média previstos para 2050 na região da bacia do Ibicuí, obtidos pelos vinte GCMs para cada um dos três cenários, foram utilizados para perturbar as séries observadas e simular o impacto sobre o regime hidrológico através do modelo MGB-IPH. As incertezas relacionadas às projeções de anomalias de precipitação e temperatura, previstas pelo conjunto de 20 GCM’s, foram amplificadas ao avaliar o impacto de mudanças climáticas no regime de vazões. / The impact of possible climate change scenarios on water resources in the Ibicui River basin was assessment in this work. The Ibicui River (35,158.43 Km²) is tributary of Uruguay River and it is located on border of southern of Brazil. The impacts of climate change on the Ibicui River basin were evaluated using a large scale distribuited hydrological model, sensitivity analyses and climate change scenarios. Sensitivity analyses showed that minimum discharges in the Ibicui River are less sensitive to change in mean precipitation when compared to maximum and mean discharge. Climate change scenarios for 2050 (30-years time interval centered in 2050) was obtained through a climate scenario generator, MAGICC/SCENGEN, considering the results from twenty general circulation models (GCM’s) and three emission scenarios of greenhouse gas emissions. Results indicate an increase in the annual mean temperature, but divergences about precipitation. Some GCM’s indicated increase in the annual mean precipitation while others indicated decrease. The hydrological impact of all projections of climate change for 2050 was simulated using the MGB-IPH model, by perturbing the observed times series of temperature and precipitation according to relative changes projected by GMC’s. The uncertainties in projected climate changes are amplified in the hydrological results.

Submitted by Edileide Reis (leyde-landy@hotmail.com) on 2013-04-10T19:33:40Z No. of bitstreams: 1 Flávia.pdf: 6019408 bytes, checksum: d4679f5b8c0dda047c7265c24402edac (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Meirelles(rodrigomei@ufba.br) on 2013-04-13T20:01:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Flávia.pdf: 6019408 bytes, checksum: d4679f5b8c0dda047c7265c24402edac (MD5) / Made available in DSpace on 2013-04-13T20:01:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Flávia.pdf: 6019408 bytes, checksum: d4679f5b8c0dda047c7265c24402edac (MD5) Previous issue date: 2009 / Esta dissertação discute uma abordagem para o processo de determinação de vazões ecológicas, baseada no “paradigma das vazões naturais” proposto por Poff et al. (1997), mas, ainda, de forma a contemplar os múltiplos usos da água. Os estudos desenvolvidos visaram identificar o impacto sobre a geração hidrelétrica na hipótese de adoção de um regime dinâmico de vazões (RDV) no baixo trecho do Rio São Francisco.Isso foi realizado por meio de simulação de cenários, os quais se propõem a atender demandas ambientais e ecológicas, em condição distinta das vazões mínimas atuais mantidas a jusante dos barramentos. Para essa simulação foi usado esquema matemático de fluxos em rede, com o modelo ‘AcquaNet’,computando-se a potência gerada pelo sistema de usinas hidrelétricas da CHESF em termos médios mensais.Consideraram-se os RDVs sem e com restrições de vazões, estas referentes às condições atualmente praticadas quanto à máxima cota de inundação (8.000 m3/s) e quanto às cotas mínimas de captação e aspectos ambientais (1.300 e 1.100 m3/s). Também, um bloco de simulações foi realizado considerando diferentes condições hídricas da bacia, nas quais as exigências quanto a RDVs mudavam para cada condição.Essa última abordagem corresponderia a situações de utilização da previsão climática na operação dos reservatórios. Dos diversos resultados obtidos, verifica-se que seria plausível se praticar certos regimes de vazões, contemplando momentos de cheias e vazantes que reproduzam parcialmente condições do regime natural e, ainda, considerando restrições impostas pela realidade atual, sem comprometer significativamente a produção hidrelétrica. A adoção de RDVs que consideram maiores descargas, por impactarem a produção de energia mais fortemente, deveriam ser objeto de discussão pela sociedade, além de contemplar outros usos não explicitamente considerados neste estudo. A consideração das vazões ecológicas nos usos múltiplos das águas é fundamental para conciliar a saúde dos ecossistemas aquáticos com as necessidades humanas. Esta dissertação visa ser uma contribuição inicial para esse caminho. / Salvador

204 f, / Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2013-09-17T15:33:15Z No. of bitstreams: 1 Tese Sidney Carlos de Jesus Santana.pdf: 6893779 bytes, checksum: b50520336b53dbac30bc4744abffad6c (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca(anahilda@ufba.br) on 2013-09-17T15:35:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese Sidney Carlos de Jesus Santana.pdf: 6893779 bytes, checksum: b50520336b53dbac30bc4744abffad6c (MD5) / Made available in DSpace on 2013-09-17T15:35:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Sidney Carlos de Jesus Santana.pdf: 6893779 bytes, checksum: b50520336b53dbac30bc4744abffad6c (MD5) Previous issue date: 2012 / A maioria dos métodos para determinar vazão ecológica são focados na quantidade de água, ficando a qualidade negligenciada, a despeito da sua óbvia importância. A legislação vigente no Brasil é voltada para as demandas humanas, não existindo abordagens para determinar fluxos ecológicos objetivando a qualidade da água para o ecossistema aquático. Modelos matemáticos são cada vez mais empregados na proposição de vazões ecológicas, uma vez que correlacionam a vazão do corpo hídrico com a qualidade da água, podendo, portanto ser reconhecidos como instrumentos úteis para aparar processos de gestão das águas. Tais modelos são constantemente refinados e atualizados, atrelados aos avanços tecnológicos computacionais. Poucos, porém são os exemplos de modelos com enfoque na avaliação da qualidade de água. Este trabalho foi desenvolvido no âmbito do projeto da rede Ecovazão, financiado pelo CT-HIDRO (Edital MCT/CNPq/CT-Hidro no 045/2006), e tem como objetivo principal analisar as condições físicas e químicas da qualidade da água no baixo curso do rio São Francisco, associadas aos cenários de vazões propostas para este ecossistema aquático: vazões ecológicas, propostas pela Rede EcoVazão e a vazão provisória adotada pelo Comitê da Bacia do São Francisco (CBHSF). Para tal, foi utilizado o modelo QUAL-UFMG, que simula a qualidade da água de rios e córregos, com base nos parâmetros OD, DBO, Namoniacal, Nitrito, Nitrato e Pinorgânico. A vazão ecológica proposta para o Ano Seco/período de estiagem (2090 m³ s-1) favoreceu a condição do OD, mas também aumentou a concentração de nutrientes, interferindo negativamente na qualidade da água com relação a esses parâmetros. O mesmo ocorreu no Ano Normal/Período de estiagem, quando a vazão ecológica proposta foi a mais alta entre todas (3170 m³ s-1). Comparando-se todos os cenários estabelecidos em função das vazões, observou- se que a qualidade da água no período de estiagem não foi tão influenciada pelas vazões aplicadas no Ano Seco, quanto no período chuvoso, onde apresentaram vazões mais baixas. No entanto, vazões mais altas propostas para o Ano Normal, mostraram qualidade inferior da água. Dentre os diversos parâmetros de qualidade de água monitorados e que são legislados, apenas a turbidez e o Ptotal apresentaram valores acima do estabelecido pela Resolução CONAMA 357/05 para rio classe 2. A aplicação de alguns métodos quimiométricos de análise de dados permitiu descrever como tais parâmetros se correlacionaram positiva ou negativamente ao longo dos anos em estudo. A partir dos resultados da pesquisa, ficou evidenciado a importância do monitoramento da qualidade da água em função do controle de vazão de um rio, uma vez que a condição da qualidade desejada para a água pode ser prejudicada, mesmo com o uso de uma vazão ecológica proposta dentro dos melhores padrões metodológicos. / Salvador

SILVA, Edivam José da. Caracterização hidrogeológica de bacias hidrográficas do semiárido baiano através de técnicas de geoprocessamento. 2009. 154 f. : Dissertação (mestrado) - Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia Agrícola, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, Fortaleza-CE, 2009. / Submitted by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-06-20T16:57:00Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_ejsilva.pdf: 5950080 bytes, checksum: e144fd081701380936a030afd298b361 (MD5) / Approved for entry into archive by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-06-20T16:57:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_ejsilva.pdf: 5950080 bytes, checksum: e144fd081701380936a030afd298b361 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-20T16:57:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_ejsilva.pdf: 5950080 bytes, checksum: e144fd081701380936a030afd298b361 (MD5) Previous issue date: 2009 / For the adoption of water resources management in dry regions where water availability is limited, knowledge of the different processes of the hydrological cycle is needed, especially the precipitation and flow. Therefore, techniques of GIS are essential in studies of hydrological modeling. The study on maximum flow in a watershed is important because the same act on soil erosion, flooding in urban and rural areas, hydraulic works, among others. The Salitre basin is located in the State of Bahia, Brazil, and its Pacui sub-basin is fully inserted in the Campo Formoso municipio. With a drainage area of 987.74 km2, it is one of the main drainage sub-basin of Salitre river. Hence, the objective of this work was to characterize physiographically the Pacui sub-basin, estimate peak flow by USDA-SCS and Dooge methods, and estimate the hourly evapotranspiration in the sub-basin using the algorithm SEBAL (Surface Energy Balance Algorithms for Land) and images from Landsat 7 - ETM. The Global Mapper software was used for the analysis of land numerical model (SRTM). The ENVI 4.3 software was used for georeferencing of data from topographic maps of SUDENE, and the Arcmap 9.2 software was used for watershed delineation. The time of concentration was determined by USDA and Dooge methods. To determine the radiation balance images from the INPE (National Institute for Space Research) were used and processed by Arcmap ® software, within algorithm SEBAL was developed. The basin presented low slope and then tends to reduce the flood peak because of the low speed runoff. ArcHidro proved to be an effective tool in the delineation of river basins and the generation of drainage network and compared with those obtained by maps from SUDENE. The algorithm SEBAL proved to be an agile and efficient tool in evapotranspiration estimation. The use of SRTM provided information of parameters as surface albedo, incident long-wave and shortwave radiations, pixel to pixel. Lower rates of hourly evapotranspiration (<0.15 mm.h-1) were recorded in areas of exposed soils, and higher rates were found in irrigated areas and vegetation, expressing the sensitivity of algorithm SEBAL on evapotranspiration estimation in watershed scale / Para a adoção de uma gestão adequada dos recursos hídricos tendo como unidade de planejamento a bacia hidrográfica, o conhecimento dos diferentes processos do ciclo hidrológico se faz necessário, notadamente da precipitação, do escoamento e da evapotranspiração. Portanto, técnicas de geoprocessamento são imprescindíveis nos estudos de modelagem hidrológica a nível de bacias hidrográficas. O estudo sobre o escoamento superficial, em uma bacia hidrográfica é importante pelo fato do mesmo atuar sobre a erosão do solo, inundações em áreas rurais e urbanas, obras hidráulicas, entre outros. A bacia do rio Salitre esta localizada no Estado da Bahia, e a sub-bacia do rio Pacui esta inserida totalmente no município de Campo Formoso, com área de drenagem de 987,74 km2, constituindo umas das principais subbacias de drenagem para o rio Salitre. Nesse contexto, objetivou-se caracterizar fisiograficamente a sub-bacia rio Pacui e bacia do rio Salitre, analisar a estimativa de vazão de pico pelos métodos de SCS-USDA e de Dooge, e estimar a evapotranspiração horária na bacia do rio Pacui utilizando-se o algoritmo SEBAL (Surface Energy Balance Algorithms for Land) e imagens do Landsat 7 – ETM. Utilizou-se os softwares Global Mapper, para análises do modelo numérico do terreno (SRTM), ENVI 4.3, para georeferenciamento dos dados tendo como base as cartas topográficas da SUDENE e do software ArcMap 9.2 para delimitação automática de bacias. O tempo de concentração foi determinado pelos métodos USDA e de Dooge. Para determinar o balanço de radiação utilizou-se de imagem da região obtida junto ao INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) e processadas na ferramenta álgebra de mapa no software ArcMap® onde foi desenvolvido o algoritmo SEBAL. A bacia apresenta baixa declividade, portanto tende a uma redução dos picos de descargas devido à baixa velocidade de escoamento superficial. A extensão ArcHidro mostrou-se uma ferramenta eficaz na delimitação de bacias e na geração de rede drenagem, comparando com as obtidas pelas cartas da DSG/SUDENE. O algoritmo SEBAL mostrou-se uma ferramenta ágil e eficiente na estimativa da evapotranspiração. A utilização do SRTM proporcionou ganhos de informações nos parâmetros albedo da superfície, radiação de ondas longas incidente, radiação de onda curtas incidente, pixel a pixel. Menores taxas de evapotranspiração horária (< 0,15 mm.h-1) foram registradas em áreas de solos expostos e as maiores nas áreas irrigadas e vegetação no geral, expressando a sensibilidade do algoritmo SEBAL na estimativa da evapotranspiração em escala de bacias hidrográficas.

A aplicação dos modelos conceituais e semi-conceituais de transformação chuva-vazão depende de uma calibração prévia de seus parâmetros em locais com dados de vazões disponíveis e que guarde certa semelhança hidrológica com o local da aplicação. Para essa transferência de informações assumem-se algumas hipóteses que, em geral, não podem ser aferidas com dados reais, próprios de cada local, resultando em grandes incertezas sobre os resultados obtidos. Além do mais, a pouca quantidade de informações hidrológicas disponível impõe severas restrições à aplicabilidade dos modelos chuva-vazão, especialmente quando se necessita obter séries em escalas diárias ou mensais. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e validação de uma técnica de regionalização de parâmetros de modelos chuva-vazão baseado no uso de algoritmos genéticos e redes neurais, tendo o modelo SMAP – Soil Moisture Accounting Procedure (Lopes et al, 1981) mensal como objeto de avaliação. São empregados dados de 41 bacias hidrográficas localizadas no estado da Paraíba, no semi-árido do Nordeste brasileiro, entre as quais, 14 são áreas controladas por estações fluviométricas e 27 por reservatórios fluviais. Para todas as bacias foram determinados 32 parâmetros físicos e climatológicos, sendo seis características das medidas lineares das bacias, três da forma, nove da rede de drenagem, sete do relevo, duas da capacidade de escoamento, três das classes de solos e duas da climatologia. Uma análise dos dados disponíveis é feita em duas etapas: a primeira, consiste na avaliação da importância de cada bacia no conjunto dos dados, por meio da aplicação da técnica de aprendizado hierárquico não supervisionado; a segunda, consiste na seleção de atributos (características das bacias) usando técnicas de aprendizado supervisionado, a qual elimina dados redundantes e irrelevantes responsáveis pela diminuição da precisão e do entendimento sobre as hipóteses usadas quando as relações entre os parâmetros do modelo SMAP e as características são formuladas. O modelo SMAP é calibrado de forma automática através do algoritmo SCE-UA (Shuffled Complex Evolution – University of Arizona), conforme Diniz (1994). Os parâmetros obtidos são relacionados às características físicas e climáticas das bacias hidrográficas através de redes neurais artificiais do tipo Perceptrom Múltiplas Camadas – MLP. / To use a conceptual or semi-conceptual hydrological rainfall–runoff model on a drainage basin without flow records, it must first have been calibrated at one or more sites where flow data are available and in a drainage basin having characteristics similar to those of the basin of interest. The transformation of rainfall into runoff needs some assumptions in both calibration and application sites that cannot be verified, leading to uncertainties. Moreover, the limited availability of hydrological data imposes some restriction on the application of rainfall-runoff models, particularly when the goal is to generate daily or monthly flow series. This paper describes the development and validation of a parameter regionalization technique based on the use of genetic algorithms and artificial neural networks. The rainfall– runoff model used is the monthly version of the SMAP model. Data from 41 drainage basins in the Paraíba State of the semi-arid north-east of Brazil are used, 14 of which have a streamflow gauge station whilst 27 contain a dam at which reservoir levels are recorded. In each drainage basin, 32 physical and climatic attributes are calculated. Six of these describe linear dimensions of the basin, three are shape parameters, nine characterize the drainage network, seven describes the relief, two the run-off capacity, three the soil class and two the climatic conditions. The analysis of the available data is made in two phases. The first consists of evaluating the importance of each basin in the whole ensemble, by means of a non-supervised hierarchical learning procedure, and the second consists of selecting attributes using a supervised learning procedure which eliminates redundancies and less important data that diminish the precision and understanding of the assumptions used when relationships between parameters and basin characteristics are formulated. The SMAP model is calibrated in an automatic mode through SCE-UA algorithm, according to Diniz (1994). The acquired parameters are related do the physical and climate characteristics of the drainage basins through MLP – Multiple Layers Perceptrons artificial neural network.

Os processos de arenização no sudoeste do Rio Grande do Sul têm sua explicação na relação entre a fragilidade do meio e a dinâmica hídrica, esta sustentada por eventos torrenciais de chuva. A presença de processos erosivos sob a forma de ravinamentos e de voçorocamentos e a exposição das formações superficiais nos areais atestam, nessa área, elevada mobilidade de sedimentos. Além disso, atividades agropecuárias sem o manejo adequado têm intensificado esses processos naturais, ampliando a interação hidrossedimentar entre as vertentes e os fundos de vale. Embora haja inúmeros trabalhos que abordam o processo de arenização e as dinâmicas do espaço geográfico no sudoeste do Rio Grande do Sul, há ainda uma lacuna em pesquisas que visam compreender suas inter-relações com a morfodinâmica fluvial. Tendo como recorte espacial a Bacia Hidrográfica do Arroio Miracatu (BHAM), esta pesquisa visa analisar, justamente, a importância de eventos hidrológicos extremos na morfodinâmica fluvial e a sua interação com os processos de arenização. Dados de chuva e vazão da BHAM foram analisados com vistas a identificar o regime pluvio-fluviométrico. Para tanto foram empregados parâmetros estatísticos com a finalidade de discriminar os eventos mais comuns daqueles mais raros. Como a ênfase do trabalho são os eventos hidrológicos extremos, estes foram observados a partir de diferentes escalas temporais (anual, mensal, pentadal e diário) e relacionados tanto ao excesso, como à escassez hídrica. Os resultados apontam para uma elevada variabilidade nas chuvas, que tendem a se concentrar em um número reduzido de dias, tanto anualmente, como mensalmente. Uma relação muito próxima entre a chuva e a vazão foi observada, de tal modo que os anos-padrão de chuva apresentaram correspondência com aqueles classificados pela Condição Hídrica da Bacia Hidrográfica (CHid). Isso decorre do fato de que tanto o El Niño Oscilação Sul (ENOS) como a Oscilação Decadal do Pacífico (ODP) modulam as chuvas e, consequentemente, as vazões na BHAM. Adicionalmente, foram identificados períodos ora mais secos (ODP-), ora mais chuvosos (ODP+). Esses períodos foram fundamentais para a compreensão da morfodinâmica fluvial, que é moldada por uma sucessão de regimes dominados por estiagem ou por inundação. Com a finalidade de avaliar esses processos de ajustamento foi selecionado um segmento localizado no médio curso da sanga da Areia. Nesse local a rede de drenagem é influenciada pelos processos de arenização, havendo conexão entre as vertentes e o fundo de vale, com intenso aporte de sedimentos. Com base em imagens de sensoriamento remoto (fotos aéreas e satélite) foi possível identificar a posição do canal em dez ocasiões diferentes, no período que se insere entre 1948-2013. Os ajustamentos que se processaram nesse segmento permitiram dividi-lo em dois trechos distintos (a montante e a jusante), com evolução diferenciada. Além dos ajustamentos na morfologia de canal, foram observados ainda variações na largura do canal, demonstrando ora um padrão entrelaçado (mais largo), ora meandrante (mais estreito). Concomitantemente a esses ajustamentos, a incisão fluvial promoveu a esculturação de diferentes feições, sendo possível delimitar dois níveis de terraços e um nível de planície de inundação. Na intenção de compreender os processos erosivo-deposicionais, procedeu-se ao monitoramento de nove seções transversais no trecho a montante do segmento estudado na sanga da Areia. O canal fluvial, inicialmente meandrante com calha estreita e profunda, passou para um padrão entrelaçado, com leito muito mais largo e raso ao fim do levantamento. Esses ajustamentos não se processaram de modo contínuo, mas bruscamente, em decorrência de pulso excepcional de cheia por ocasião de chuva pentadal extrema. Esse pulso promoveu um aumento brusco da carga sedimentar esculturando um canal entrelaçado (raso e largo) pela estocagem intracanal do material. Ajustamentos dessa natureza moldam a morfologia do canal e sugerem ocorrer de modo periódico na sanga da Areia. / The sandization processes in the southwestern of Rio Grande do Sul State have their explanation on the relationship between environment fragility and water dynamics, and this, supported by torrential rain event. The presence of erosive processes in the form of ravines and gullies and the exposure of soil surface in the sand deposits attest, in this area, high sediment mobility. In addition, agricultural activities without appropriate management have intensified these natural processes, expanding water-sediment interaction between the slopes and valley bottoms. Although there are numerous studies that discuss the sandization process and the dynamics of the geographic space in the southwestern of Rio Grande do Sul, there is still, a gap in research aimed at understanding their interrelations with the fluvial morphodynamics. The Miracatu arroyo watershed was defined as the study area of this research, which aims to analyze the importance of extreme hydrological events in the river morphodynamics and their interaction with sandization processes. Rainfall and river-flow were analyzed in order to identify the rain-flow regime. For this purpose, statistical parameters were used in order to discriminate the most common of those rare events. The extreme hydrological events were observed from different time scales (annual, monthly, daily and pentad) and related either to excess, as the water scarcity. The results indicate a high variability in rainfall that tend to occur in a few days both annual as monthly. Was observed a relationship between rainfall and river-flow and it happens due the influence of El Niño Southern Oscillation (ENSO) and the Pacific Decadal Oscillation (PDO) that modulate the rains and therefore the flow in Miracatu Arroyo. Furthermore, was identified a succession of drier (PDO-) and rainiest periods (PDO+). These periods were fundamental to the understanding of fluvial morphodynamics, once it allow characterize alternating drought- and flood dominated regimes. In order, to evaluate the fluvial adjustment processes were selected a segment-river located in the Areia Creek. In this place, the drainage network is influenced by sandization processes, with connection between the slopes and the valley bottom, with strong input of sediments. Based on remote sensing images (air photo and satellite) was identified the channel position in ten occasions in the period of 1948-2013. The fluvial adjustments that were processed in this segment allowed to divide it into two distinct reaches (upstream and downstream reaches), with different evolution. It was also observed variations in the width and channel pattern, sometimes showing a braided channel (wider) while in others a meandering course (narrower). Concurrently with these adjustments, the fluvial incision promoted the sculpturing of different features and it is possible define two levels of terraces and a flood plain level. The intention to understand the erosive-depositional processes proceeded to monitoring nine cross sections in the upstream reach of the segment-river studied in Areia Creek. The river channel, initially meandering with narrow and deep channel, passed for a braided pattern with bed wider and shallower at the end of the survey. These fluvial adjustments are not processed in a continuous manner, but abruptly, due to exceptional flood-pulse during extreme pentadal rain. This event promoted an abrupt increase in load-bed forming a braided channel (shallow and wide) by in-channel sediment storage. Adjustments of this nature shape the channel morphology and occur periodically in Areia Creek.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:37:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_7934_Dissertacao_Kaio_Allan_Cruz_Gasparini_Final.pdf: 1813002 bytes, checksum: f9dea6edad5b7971c9bbba64f2d23724 (MD5) Previous issue date: 2014-07-24 / FAPES / No estado do Espírito Santo, cerca de 14% da população encontra-se na bacia do rio do Itapemirim, onde a economia se baseia na exploração mineral de rochas ornamentais. Os conflitos existentes se relacionam com a preservação dos mananciais para obtenção de água potável. O objetivo do presente estudo foi regionalizar as vazões mínimas com sete dias de duração e período de retorno de dez anos (Q7,10), vazões mínimas com tempo de permanência de 90 e 95% do tempo (Q90 e Q95), vazões médias de longa duração e vazões máximas com períodos de retorno de 10, 20, 50 e 100 anos, para a bacia hidrográfica do rio Itapemirim, ES. Foram avaliadas cinco metodologias de regionalização de vazões representadas pelos seguintes métodos: a) Tradicional; b) Interpolação Linear; c) proposto por Chaves et al. (2002); d) Interpolação Linear Modificado; e e) Chaves et al. (2002) Modificado. Utilizaram-se, no estudo, séries históricas de vazão provenientes de onze estações fluviométricas da Agência Nacional de Águas, abrangendo o período base de 1937 a 2012. Para obtenção das vazões pelo Método Tradicional, a bacia do rio Itapemirim foi considerada como uma única região hidrologicamente homogênea e utilizaram-se equações de regressão múltipla, tendo como variáveis independentes características físicas e climáticas (precipitação) da bacia. Os dados físicos foram obtidos por meio do Modelo Digital de Elevação Hidrologicamente Consistente (MDEHC), em ambiente de Sistemas de Informações Geográficas (SIG’s). Os dados de precipitação, provenientes de 110 estações pluviométricas, foram espacializados por interpoladores geoestatísticos, também em ambiente SIG. As equações para estimar as vazões, obtidas pelo Método Tradicional, tiveram como variáveis independentes principais a área de drenagem (Ad), a precipitação média anual (Pa), a precipitação média no semestre chuvoso (Psc) e a precipitação média no semestre seco (Pss). As vazões obtidas pelos métodos de Interpolação Linear e Chaves et al. (2002) foram calculadas 7 considerando a razão das áreas de drenagem e a ponderação das distâncias entre as estações fluviométricas e as seções de interesse, enquanto os métodos modificados utilizaram a precipitação como a variável de ponderação nos cálculos. Os cinco métodos foram comparados entre si, utilizando-se como indicadores de desempenho o erro relativo (ER) e o coeficiente de Nash & Sutcliffe (N-S). O Método Tradicional apresentou melhor desempenho, com menor ER e maior N-S, em relação aos demais métodos, para todas as vazões estudadas. Os métodos de Chaves et al. (2002), Interpolação Linear Modificado e Chaves et al. (2002) Modificado, foram bons para as vazões mínimas e médias, e ruins para as vazões máximas. De modo geral, os métodos modificados foram melhores que os originais para todas as vazões. O método de Interpolação Linear apresentou pior desempenho provavelmente devido às expressivas diferenças proporcionais entre as áreas de drenagem das seções de interesse e das estações fluviométricas. / In the state of Espírito Santo, about 14% of the population is in the Itapemirim river, where the economy is based on mining of ornamental basin. The conflicts relate to the preservation of water sources for obtaining drinking water. The aim of this study was to regionalize the minimum flows with seven days duration and return period of ten years (Q7,10), minimum flows with dwell time of 90 and 95% of the time (Q90 and Q95), average flow rates of long duration and peak flows with return periods of 10, 20, 50 and 100 years for the river basin Itapemirim, ES. Five methods of regionalization flows represented by the following methods were evaluated: a) Traditional; b) Linear Interpolation; c) proposed by Chaves et al. (2002); d) Modified Linear Interpolation; and e) Chaves et al. (2002) Modified. Were utilized in the study, historical inflow series from eleven gauged stations of National Water Agency, covering the base period from 1937 to 2012 to obtain the flow by Traditional Method, the river basin Itapemirim was considered as a single region hydrologically homogeneous, we used multiple regression equations, whose independent variables and physical climate (rainfall) basin characteristics. The physical data were obtained from the Digital Elevation Model hydrologically consistent (MDEHC) in a Geographic Information Systems (GIS) environment. The rainfall data from 110 rainfall stations were spatially by geostatistical interpolation, also in a GIS environment. The equations to estimate flow rates obtained by the traditional method, had as main independent variables drainage area (Ad), mean annual precipitation (Pa), the average rainfall in the rainy semester (Psc) and the average rainfall in the dry semester (Pss). The flow rates achieved by the methods of Linear Interpolation and Chaves et al. (2002) were calculated by taking the ratio of the drainage areas and the weighting of the distances between the gauged stations and sections of interest, while the modified methods used rainfall as a variable weighting calculations. The five methods were compared, using performance indicators as the relative error (ER) and the coefficient of Nash & Sutcliffe (N-S). The Traditional method showed better performance with 9 lower ER and higher N-S, compared to other methods, for all flow rates studied. The methods of Chaves et al. (2002), Modified Linear Interpolation and Chaves et al. (2002) Modified, were good for low flows and medium, and bad for peak flows. In general, the modified methods were better than the original for all flow rates. The Linear Interpolation method gave the worst performance probably due to significant proportional differences between the drainage areas of the sections of interest and gauged stations.