Esta dissertação tem como objetivo investigar em que medida os esforços para a recuperação ambiental do Lago Guaíba em Porto Alegre e na sua região metropolitana decorreram de uma participação mais intensa da população local na definição das prioridades para os investimentos públicos, e de que forma tem-se dado esta participação, identificando os agentes sociais envolvidos e seus limites de atuação. Não é possível abordar este problema sem considerar uma envoltória mais ampla, que inclua as relações da sociedade local com as praias do Guaíba e o aproveitamento paisagístico de sua orla urbana, dando conta de sua historicidade. O problema é estudado a partir de diferentes perspectivas, que estão interligadas. Em primeiro plano, são destacados os processos de exercício da cidadania e de formação de uma consciência social, no que se refere à mobilização popular para o atendimento de demandas básicas de qualidade de vida, como o saneamento básico, mas também o acesso a um meio ambiente não degradado. A consolidação destes processos, de uma forma mais efetiva, é fortemente associada à capacidade dos agentes sociais nele envolvidos de obter a intervenção do Estado, por meio da aplicação de políticas públicas especificamente voltadas ao atendimento destes objetivos. / This work aims to investigate the local society role in the efforts that had been performed towards the environmental recovery of the Lake Guaíba, in the city of Porto Alegre and its metropolitan area, addressing public investments prioritization processes, and identifying the social agents involved with the subject and their limits of actuation. Local society relations with lake’s urban shoreline and beaches, in a historical perspective are also addressed. The subject is studied from different perspectives, which are interconnected. In the first plane, the processes of citizenship exercise and social conscience formation, leading to people’s mobilization towards the extension of essential services, like basic sanitation, but also requesting environmental protection and recovery measures. The consolidation of these processes strongly depends on the involved social agent’s capability to obtain State’s intervention trough public policies specifically addressed to these objectives.

O impacto de um lançamento de efluente na qualidade da água do corpo hídrico depende de características do lançamento e do corpo hídrico, a exemplo de suas condições hidrodinâmicas. O conhecimento das relações entre os fatores envolvidos permite avaliar os riscos envolvidos, alterar a forma de lançamento de efluentes de modo a reduzir seu impacto e reduzir os custos com as formas de controle da poluição, entre outras ações. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é compreender as relações entre os fatores dominantes das condições hidrodinâmicas e a dispersão de poluentes na região nordeste da Laguna dos Patos, buscando identificar formas de utilizar a modelagem hidrodinâmica para melhorar a gestão do corpo hídrico e de lançamento de efluentes. A área de estudo consiste na região nordeste da Laguna dos Patos, no Rio Grande do Sul, onde o vento e a vazão afluente são os fatores determinantes de circulação de água. O modelo utilizado (IPH-A) apresentou boa representação da variação de nível, exceto pelo posto mais próximo da região estuarina, e da circulação de água. O coeficiente de dispersão foi definido a partir da comparação visual da simulação da dispersão dos sedimentos em suspensão afluentes ao Lago Guaíba e a pluma do Guaíba observada em imagens de satélite. Cenários de vento e vazão foram determinados a partir da análise da série histórica de dados de vento na estação de Rio Grande e da vazão afluente ao Lago Guaíba.Os resultados dos ventos sudoeste e nordeste foram semelhantes ao verificado na literatura com uso de modelo bidimensional para o corpo lagunar. Na região nordeste, uma célula de circulação entre o Banco das Desertas e o Banco dos Abreus é observada no sentido horário (anti-horário) para os cenários com vento sudoeste (nordeste). O vento sudeste provoca o aumento do nível na margem oeste e redução na margem leste É observada uma maior renovação de água na região ao norte do Banco das Desertas e menor troca de água com a Lagoa do Casamento do que nos cenários anteriores. Nos cenários de vento nulo, as velocidades da água na região nordeste da laguna são bastante baixas. A vazão necessária para manutenção do nível na laguna dependeu do vento predominante. Os diferentes cenários de vento produziram diferentes plumas de dispersão do lançamento de efluente simulado, seguindo os padrões da circulação de água no local. As maiores concentrações foram observadas no local de lançamento do efluente para o cenário de vento nulo e a maior área de influência foi observada para os cenários de vento nordeste (maior velocidade de vento simulada). Para os cinco dias de simulação, foi observada pouca influência da vazão afluente no nível e na circulação de água do corpo lagunar e, consequentemente, na dispersão de poluentes. Os resultados evidenciam a necessidade de as concentrações de lançamento permitidas serem estabelecidas com base em estudo da dispersão física do efluente no corpo hídrico receptor, conforme determinado pela legislação nacional para corpos d’água onde não se aplica a vazão de referência. A consideração de uma zona de mistura onde as concentrações dos parâmetros podem estar em desacorpo com o enquadramento do corpo hídrico é debatida nas discussões. As simulações permitiram ainda identificar locais prioritários para monitoramento dos efeitos do efluente lançado na qualidade da água, cenários críticos para conflitos de uso da água considerando outros usos na região e verificar possíveis consequências do encurtamento ou alongamento do emissário. / The aim of this study is to understand the relationship between hydrodynamic and the pollutants dispersion in the northeast region of the Patos Lagoon, looking for identify ways of using hydrodynamic modeling to improve water resources and effluent discharge management. The study area is the northeastern region of Patos Lagoon, a chocked lagoon in the brazilian state of Rio Grande do Sul, where winds and freshwater runoff drive water circulation. The model IPH-A performed well, except for the estuarine region. The dispersion coefficient was defined from the visual comparison between the dispersion of suspended sediments on Guaíba Lake simulated and observed in satellite images. The wind and freshwater runoff scenarios were determined by analyzing the historical wind data series at the Rio Grande station and the freshwater discharge of the main tributaries of Guaíba Lake. The results for the scenarios of the southwest and northeast winds were similar to those observed in the literature using a two-dimensional hydrodynamic model. In the northeast region, a circulation cell between the Banco das Desertas and Banco dos Abreus is observed clockwise (counter-clockwise) for the southwest (northeast) wind scenarios. The southeast wind increases water level in the west margin and reduces in the east margin. It is observed a more intense water exchange in the region to the north of the Banco das Desertas and less water exchange with the Casamento Lagoon than in the previous scenarios In null wind speed scenarios, the water velocities in the northeast region of the lagoon are quite low. The water inflow necessary to maintain the water level in the lagoon depends on the wind condition. Different wind scenarios produced different effluent plumes, following the local water circulation patterns. The highest concentrations were observed at the effluent discharge site for the scenario with null wind speed and the largest area of influence was observed for the northeast wind scenario (highest simulated wind speed). Due to the only 5-days period of simulation, little influence was observed of the freshwater runoff on the water level and on the lagoon circulation, and, consequently, on the dispersion of pollutants. This evidences the need for the maximum permitted concentrations of pollutants to be established based on a study of the physical dispersion of the effluent in the receiving water body, as determined by national legislation for water bodies where the reference flow does not apply. The simulations also allowed to identify priority sites for monitoring the effects of effluent discharge on water quality, critical scenarios for water use conflicts considering other uses, and to verify possible consequences of changes in emissary length.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-19T20:41:53Z No. of bitstreams: 1 MARCO TULIO DO NASCIMENTO REGO FILHO - DISSERTAÇÃO PPGECA 2014..pdf: 1792077 bytes, checksum: 78b90074ea31484e0734978e3de714be (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-19T20:41:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MARCO TULIO DO NASCIMENTO REGO FILHO - DISSERTAÇÃO PPGECA 2014..pdf: 1792077 bytes, checksum: 78b90074ea31484e0734978e3de714be (MD5) Previous issue date: 2014-02 / Capes / A Política Nacional de Recursos Hídricos, Lei n° 9.433/97, e o Plano Nacional de Gerenciamento Costeiro, Lei n° 7.661/88 e Decreto Federal n° 5.300/04, estabelecem entre suas diretrizes a necessidade de integração da gestão de recursos hídricos com o gerenciamento costeiro. Diante disso, o Conselho Nacional de Recursos Hídricos criou a Câmara Técnica de Integração da Gestão de Bacias Hidrográficas e dos Sistemas Estuarinos e Zona Costeira, que objetiva analisar e propor mecanismos de integração das mencionadas políticas, visando a minimização ou solução de conflitos de uso de recursos hídricos em ambiente costeiro. A inerente complexidade da interação entre as bacias hidrográficas e zonas costeiras e os múltiplos usos da água a montante da zona costeira da bacia, que reduzem a afluência e, consequentemente, a disponibilidade de água doce na região costeira, além de poderem provocar alterações no leito dos rios na faixa costeira devido a deposição de sedimentos bem como alterações na flora e fauna dessas regiões, tornam prementes estudos que contemplem estas interações. Como estudo de caso, foi escolhida a Região do Baixo Curso da bacia hidrográfica do rio Paraíba, em função de conflitos relacionados aos múltiplos usos da água, bem como alterações no leito do rio. Objetiva-se compor um diagnóstico situacional que subsidie ações para minimizar ou solucionar os conflitos existentes, face a aplicação integrada dos vários instrumentos de gestão. Com uma abordagem qualitativa baseada no método dedutivo, utilizando-se da pesquisa bibliográfico-documental como base exploratória, faz-se uma análise das interfaces legais e institucionais, destacando as articulações operacionais possíveis entre os instrumentos de planejamento e gestão. A análise de compatibilidade, entre os instrumentos de gestão da PNRH e do PNGC, demonstra que a articulação é possível. Recomenda-se ao setor competente do estado da Paraíba, a elaboração do Plano de Gestão da Zona Costeira e o Zoneamento Ecológico-Econômico Costeiro, articulados com o Plano Estadual de Recursos Hídricos e o Plano da Bacia Hidrográfica do rio Paraíba. A partir deste, o Comitê da Bacia e a Comissão de Gerenciamento Costeiro deverão articular ações, visando a conservação e a resolução de conflitos derivados dos múltiplos usos da água. Conclui-se que o processo de integração entre a gestão de recursos hídricos e o gerenciamento da zona costeira envolve a descentralização do poder de gestão, a participação da sociedade civil e usuários, e a harmonização e inter-relação dos instrumentos da gestão de recursos hídricos com o do gerenciamento costeiro, bem como depende de uma coordenação entre os níveis federal, estadual e municipal, e que cada qual tem interesse e formas de contribuir para essa integração. / The National Water Resources Policy, Law 9.433/97, the National Coastal Management Plan, Law 7.661/88 and Federal Decree 5.300/04, establish, among their guidelines, the need for integration of water management with coastal management. Thus, the National Water Resources Council established the Technical Chamber of Integration of the Watershed Management and Estuarine and Coastal Zone Systems, which aims to analyze and propose mechanisms for the integration of the above policies, aimed at minimizing or solving conflicts of water resources use in the coastal environment. The inherent complexity of the interaction between watersheds and coastal areas and the multiple uses of water from upstream of the coastal zone of the basin, which reduce the rivers flow and, consequently, the availability of fresh water in the coastal region, may cause changes in the rivers bed of the coastal zone due to sediment deposition as well as changes in the flora and fauna of these regions demand continuous studies that address these interactions. As a case study, it was chosen the region of the lower course of the Paraiba river basin in reason of the water conflicts from the multiple uses of water as well as changes in the river bed. The objective is to compose a situational diagnosis to subsidize actions to minimize or solve the existent conflicts, given the application of different management and integrated tools. With a qualitative approach based on deductive method, utilizing the bibliographic and documentary research as an exploratory basis, an analysis of the legal and institutional interfaces is made, highlighting the possible operational links between the instruments of planning and management. The analysis of compatibility between management tools of the PNRH and PNGC, demonstrates that the linking between them is possible. It is recommended to the competent sector of the Paraíba state to provide the preparation of a Management Plan Coastal Zone and Coastal Ecological - Economic Zoning, articulated with the State Water Resources Plan and Plan Basin of the Paraíba River. From this, the committee of the Paraíba river basin and Coastal Management Commission shall coordinate actions in order to preserve the environment and provide the solution of conflicts arising from the multiple uses of water. It is concluded that process of integration between water management and coastal zone management involves the decentralization of power management, the participation of civil society and users, and the harmonization and inter-relationship of the components of water resources management with the coastal management and depends on coordination between federal, state and municipal levels, and each one has its own particular interests and ways to contribute to this integration.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:03:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PauloCMA_DISSERT.pdf: 4872324 bytes, checksum: c2fbbe9b5d2839b7409ecae2d848efcd (MD5) Previous issue date: 2011-12-23 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The reality of water resources management in semiarid regions, such as the Serid? region, has been shaped by a complex chain involving social-cultural, political, economic and environmental aspects, covering different spheres of activity - from local to federal. Because water is a scarce element, the most rational way pointed out by our recent history has been to move towards an increasing emphasis on the need for a truly rational, integrated, sustainable and participatory water resources management, supported by legislation and by a network of institutions that could materialize it. In this sense, despite all the advances in the formulation of public policies in water resources, which ones have indeed lead to significant changes that have occurred or are underway in semiarid regions such as Serid?? What factors may be preventing the realization of the desires rationality embedded in the framers of water policies intents? How to properly manage water resources if the current actors who promote their management and the political, human, cultural and institutional processes that intervene in this management, show strong traces of unsustainability? The research methodology adopted in this paper led to a breakdown of the traditional approach to water resource management, to integrate it into other areas of knowledge, especially to political science and public administration, catalyzed by the concept of "sustainable development". From a broad, interdisciplinary literature review, an exhaustive characterization of the river basin Serid?, a set of interviews with key people in the public administration acting in the region, a series of diagnoses and a set of propositions were made in order to correct the direction of current public policies for the region. From the point of view of public policies, it is in the deployment phase, not in its formulation, which lies a major problem of the lack of significant progress in water management. The lack of coordination between government programs are well characterized, as well as the lack of efficiency and effectiveness of their actions. The causes of this secular model are also discussed, including political factors and social relations of production, which led to a stalemate difficult, but of possible solution. It can be perceived there is a scenario of progressive deterioration of natural resources of the fragile ecosystem and a network of environmental and social consequences difficult to reverse, the result of a persistent and inertial sociopolitical culture, whose main factors reinforce itself. The work leads towards a characterization of the water resources management also from the perspective of environmental, institutional, political and human sustainability , the latter being identified, particularly as investment in the development of people as autonomous beings - not based in ideological directives of any kind - in the emancipation of the traditional figure of the poor man of the hinterland" to the "catalyst for change" responsible for their own decisions or omissions, based upon an education for free-thinking that brings each one as co-responsible epicenter of (self-) sustainable changes in their midst / A realidade da gest?o dos recursos h?dricos em regi?es semi?ridas, como ? o caso da regi?o do Serid?, tem sido moldada por uma cadeia complexa envolvendo aspectos socioculturais, pol?ticos, econ?micos e ambientais, abrangendo diferentes esferas de atua??o do local ao federativo. Sendo a ?gua um elemento escasso, o caminho mais racional apontado pela nossa hist?ria recente tem sido o de caminhar no sentido de uma ?nfase cada vez maior na necessidade de uma gest?o verdadeiramente racional, integrada, sustent?vel e participativa dos recursos h?dricos, sustentada por uma legisla??o e por uma rede de institui??es que dessem materialidade a essa gest?o. Nesse sentido, apesar de todos os avan?os na parte de formula??o das pol?ticas p?blicas em recursos h?dricos, quais t?m sido, de fato, as mudan?as significativas que j? ocorreram ou est?o em marcha em regi?es semi?ridas como o Serid?? Quais fatores podem estar impedindo a realiza??o da desejada racionalidade embutida na inten??o dos formuladores das pol?ticas h?dricas? Como gerir adequadamente recursos h?dricos, sendo que os atuais atores que promovem a sua gest?o, os processos pol?ticos, humanos, culturais e institucionais que nesta gest?o interv?m, apresentam fortes tra?os de insustentabilidade? A metodologia de investiga??o adotada nesta disserta??o levou a uma ruptura da tradicional abordagem da gest?o de recursos h?dricos, para integr?-la a outras ?reas do conhecimento, notadamente ?s ci?ncias pol?ticas e ? administra??o p?blica, tendo como elemento agregador o conceito de desenvolvimento sustent?vel . A partir de uma ampla e interdisciplinar an?lise bibliogr?fica, de uma caracteriza??o exaustiva da bacia do rio Serid? e de um conjunto de entrevistas com pessoas-chave da administra??o p?blica atuantes na regi?o, chegou-se a uma s?rie de diagn?sticos e um conjunto de proposi??es para a corre??o de rumos das atuais pol?ticas p?blicas para a regi?o. Sob o ponto de vista das pol?ticas p?blicas, ? na fase de implanta??o, e n?o na de sua formula??o, que reside um dos principais problemas da falta de avan?o consider?vel na gest?o h?drica. A falta de articula??o entre programas governamentais est?o bem caracterizadas, bem como a falta de efici?ncia, efetividade e efic?cia de suas a??es. As causas desse modelo secular s?o tamb?m discutidas, abrangendo fatores pol?ticos e as rela??es sociais e de produ??o, que levaram a um impasse de dif?cil, mas poss?vel solu??o. Como pano de fundo, observa-se um cen?rio de progressiva deteriora??o dos recursos naturais do fr?gil ecossistema e uma rede de consequ?ncias ambientais e sociais dif?ceis de serem revertidas, fruto de uma cultura sociopol?tica persistente e inercial, cujos fatores principais refor?am a si mesma. O trabalho conduz no sentido de uma caracteriza??o da gest?o de recursos h?dricos tamb?m pelo vi?s da sustentabilidade ambiental, institucional, pol?tica e humana, sendo esta ?ltima identificada, sobretudo, como investimento no desenvolvimento das pessoas enquanto seres aut?nomos e n?o no seu adestramento ideol?gico de qualquer natureza -, na emancipa??o da figura tradicional do pobre sertanejo para o agente catalisador de mudan?as respons?vel por suas decis?es ou omiss?es, tendo como fundamento uma educa??o para o livre-pensar que coloque o indiv?duo como epicentro co-respons?vel das mudan?as (auto)sustent?veis em seu meio

Esta dissertação tem como objetivo investigar em que medida os esforços para a recuperação ambiental do Lago Guaíba em Porto Alegre e na sua região metropolitana decorreram de uma participação mais intensa da população local na definição das prioridades para os investimentos públicos, e de que forma tem-se dado esta participação, identificando os agentes sociais envolvidos e seus limites de atuação. Não é possível abordar este problema sem considerar uma envoltória mais ampla, que inclua as relações da sociedade local com as praias do Guaíba e o aproveitamento paisagístico de sua orla urbana, dando conta de sua historicidade. O problema é estudado a partir de diferentes perspectivas, que estão interligadas. Em primeiro plano, são destacados os processos de exercício da cidadania e de formação de uma consciência social, no que se refere à mobilização popular para o atendimento de demandas básicas de qualidade de vida, como o saneamento básico, mas também o acesso a um meio ambiente não degradado. A consolidação destes processos, de uma forma mais efetiva, é fortemente associada à capacidade dos agentes sociais nele envolvidos de obter a intervenção do Estado, por meio da aplicação de políticas públicas especificamente voltadas ao atendimento destes objetivos. / This work aims to investigate the local society role in the efforts that had been performed towards the environmental recovery of the Lake Guaíba, in the city of Porto Alegre and its metropolitan area, addressing public investments prioritization processes, and identifying the social agents involved with the subject and their limits of actuation. Local society relations with lake’s urban shoreline and beaches, in a historical perspective are also addressed. The subject is studied from different perspectives, which are interconnected. In the first plane, the processes of citizenship exercise and social conscience formation, leading to people’s mobilization towards the extension of essential services, like basic sanitation, but also requesting environmental protection and recovery measures. The consolidation of these processes strongly depends on the involved social agent’s capability to obtain State’s intervention trough public policies specifically addressed to these objectives.

O impacto de um lançamento de efluente na qualidade da água do corpo hídrico depende de características do lançamento e do corpo hídrico, a exemplo de suas condições hidrodinâmicas. O conhecimento das relações entre os fatores envolvidos permite avaliar os riscos envolvidos, alterar a forma de lançamento de efluentes de modo a reduzir seu impacto e reduzir os custos com as formas de controle da poluição, entre outras ações. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é compreender as relações entre os fatores dominantes das condições hidrodinâmicas e a dispersão de poluentes na região nordeste da Laguna dos Patos, buscando identificar formas de utilizar a modelagem hidrodinâmica para melhorar a gestão do corpo hídrico e de lançamento de efluentes. A área de estudo consiste na região nordeste da Laguna dos Patos, no Rio Grande do Sul, onde o vento e a vazão afluente são os fatores determinantes de circulação de água. O modelo utilizado (IPH-A) apresentou boa representação da variação de nível, exceto pelo posto mais próximo da região estuarina, e da circulação de água. O coeficiente de dispersão foi definido a partir da comparação visual da simulação da dispersão dos sedimentos em suspensão afluentes ao Lago Guaíba e a pluma do Guaíba observada em imagens de satélite. Cenários de vento e vazão foram determinados a partir da análise da série histórica de dados de vento na estação de Rio Grande e da vazão afluente ao Lago Guaíba.Os resultados dos ventos sudoeste e nordeste foram semelhantes ao verificado na literatura com uso de modelo bidimensional para o corpo lagunar. Na região nordeste, uma célula de circulação entre o Banco das Desertas e o Banco dos Abreus é observada no sentido horário (anti-horário) para os cenários com vento sudoeste (nordeste). O vento sudeste provoca o aumento do nível na margem oeste e redução na margem leste É observada uma maior renovação de água na região ao norte do Banco das Desertas e menor troca de água com a Lagoa do Casamento do que nos cenários anteriores. Nos cenários de vento nulo, as velocidades da água na região nordeste da laguna são bastante baixas. A vazão necessária para manutenção do nível na laguna dependeu do vento predominante. Os diferentes cenários de vento produziram diferentes plumas de dispersão do lançamento de efluente simulado, seguindo os padrões da circulação de água no local. As maiores concentrações foram observadas no local de lançamento do efluente para o cenário de vento nulo e a maior área de influência foi observada para os cenários de vento nordeste (maior velocidade de vento simulada). Para os cinco dias de simulação, foi observada pouca influência da vazão afluente no nível e na circulação de água do corpo lagunar e, consequentemente, na dispersão de poluentes. Os resultados evidenciam a necessidade de as concentrações de lançamento permitidas serem estabelecidas com base em estudo da dispersão física do efluente no corpo hídrico receptor, conforme determinado pela legislação nacional para corpos d’água onde não se aplica a vazão de referência. A consideração de uma zona de mistura onde as concentrações dos parâmetros podem estar em desacorpo com o enquadramento do corpo hídrico é debatida nas discussões. As simulações permitiram ainda identificar locais prioritários para monitoramento dos efeitos do efluente lançado na qualidade da água, cenários críticos para conflitos de uso da água considerando outros usos na região e verificar possíveis consequências do encurtamento ou alongamento do emissário. / The aim of this study is to understand the relationship between hydrodynamic and the pollutants dispersion in the northeast region of the Patos Lagoon, looking for identify ways of using hydrodynamic modeling to improve water resources and effluent discharge management. The study area is the northeastern region of Patos Lagoon, a chocked lagoon in the brazilian state of Rio Grande do Sul, where winds and freshwater runoff drive water circulation. The model IPH-A performed well, except for the estuarine region. The dispersion coefficient was defined from the visual comparison between the dispersion of suspended sediments on Guaíba Lake simulated and observed in satellite images. The wind and freshwater runoff scenarios were determined by analyzing the historical wind data series at the Rio Grande station and the freshwater discharge of the main tributaries of Guaíba Lake. The results for the scenarios of the southwest and northeast winds were similar to those observed in the literature using a two-dimensional hydrodynamic model. In the northeast region, a circulation cell between the Banco das Desertas and Banco dos Abreus is observed clockwise (counter-clockwise) for the southwest (northeast) wind scenarios. The southeast wind increases water level in the west margin and reduces in the east margin. It is observed a more intense water exchange in the region to the north of the Banco das Desertas and less water exchange with the Casamento Lagoon than in the previous scenarios In null wind speed scenarios, the water velocities in the northeast region of the lagoon are quite low. The water inflow necessary to maintain the water level in the lagoon depends on the wind condition. Different wind scenarios produced different effluent plumes, following the local water circulation patterns. The highest concentrations were observed at the effluent discharge site for the scenario with null wind speed and the largest area of influence was observed for the northeast wind scenario (highest simulated wind speed). Due to the only 5-days period of simulation, little influence was observed of the freshwater runoff on the water level and on the lagoon circulation, and, consequently, on the dispersion of pollutants. This evidences the need for the maximum permitted concentrations of pollutants to be established based on a study of the physical dispersion of the effluent in the receiving water body, as determined by national legislation for water bodies where the reference flow does not apply. The simulations also allowed to identify priority sites for monitoring the effects of effluent discharge on water quality, critical scenarios for water use conflicts considering other uses, and to verify possible consequences of changes in emissary length.

Esta dissertação tem como objetivo investigar em que medida os esforços para a recuperação ambiental do Lago Guaíba em Porto Alegre e na sua região metropolitana decorreram de uma participação mais intensa da população local na definição das prioridades para os investimentos públicos, e de que forma tem-se dado esta participação, identificando os agentes sociais envolvidos e seus limites de atuação. Não é possível abordar este problema sem considerar uma envoltória mais ampla, que inclua as relações da sociedade local com as praias do Guaíba e o aproveitamento paisagístico de sua orla urbana, dando conta de sua historicidade. O problema é estudado a partir de diferentes perspectivas, que estão interligadas. Em primeiro plano, são destacados os processos de exercício da cidadania e de formação de uma consciência social, no que se refere à mobilização popular para o atendimento de demandas básicas de qualidade de vida, como o saneamento básico, mas também o acesso a um meio ambiente não degradado. A consolidação destes processos, de uma forma mais efetiva, é fortemente associada à capacidade dos agentes sociais nele envolvidos de obter a intervenção do Estado, por meio da aplicação de políticas públicas especificamente voltadas ao atendimento destes objetivos. / This work aims to investigate the local society role in the efforts that had been performed towards the environmental recovery of the Lake Guaíba, in the city of Porto Alegre and its metropolitan area, addressing public investments prioritization processes, and identifying the social agents involved with the subject and their limits of actuation. Local society relations with lake’s urban shoreline and beaches, in a historical perspective are also addressed. The subject is studied from different perspectives, which are interconnected. In the first plane, the processes of citizenship exercise and social conscience formation, leading to people’s mobilization towards the extension of essential services, like basic sanitation, but also requesting environmental protection and recovery measures. The consolidation of these processes strongly depends on the involved social agent’s capability to obtain State’s intervention trough public policies specifically addressed to these objectives.

La thèse aborde la problématique des usages de l'eau dans un archipel ouest-africain semi-aride, pauvre, vulnérable, où la question des ressources hydriques a toujours posé de graves problèmes, que cinq siècles de colonisation n'ont pas résolu. Dans un monde ouvert, interdépendant, où les questions de durabilité environnementale, de production agricole, de sécurité alimentaire et de lutte contre la pauvreté et pour le développement sont des enjeux majeurs pour la planète et ses habitants, la gestion intégrée des ressources en eau (GIRE) constitue une solution intéressante pour une économie cap-verdienne de l'eau répondant à ces défis.L'objectif de la thèse est de contribuer à la mise en œuvre de la GIRE sur le territoire de la République du Cap-Vert. Elle s'interroge sur le « modèle transféré » des barrages hydrauliques, avec l'exemple de celui de Poilão, dans la Ribeira Seca de l'île de Santiago, premier barrage construit au Cap-Vert, avec l'aide de la coopération chinoise. Elle examine le rôle et les effets de l'irrigation, les impacts de sa réalisation sur l'environnement local, ainsi que les problèmes socio-économiques entraînés par l'usage de l'eau dans le bassin versant de la Ribeira Seca. La thèse s'interroge sur la question de la gouvernance juridique, réglementaire et institutionnelle de l'eau au Cap-Vert, avec des comparaisons internationales. Enfin, elle propose un modèle de gestion de l'eau inspiré de l'approche GIRE. / This thesis deals with the problem of water use in a poor, vulnerable, semi-arid West African archipelago where the issue of water resources has always posed major problems, problems which five centuries of colonization were unable to solve. In an open, interdependent world in which issues of environmental sustainability, agricultural production, food security and the fight against poverty and in favor of development are major challenges for the planet and its inhabitants, integrated water resources management (IWRM) constitutes an interesting solution for an economy of water that responds to these difficulties in the country.The objective of the thesis is to contribute to the implementation of integral water resource management in the territory of the Republic of Cabo Verde. It questions the “adopted model” of hydraulic dams, with the example of the Polião Dam in Ribeira Seca valley, on the island of Santiago, the first dam built in Cabo Verde, with the help of the People’s Republic of China. It examines the role and effects of irrigation, the impacts of engaging therein on the local environment, and the socio-economic problems caused by water usage in the Ribeira Seca watershed.The thesis also uses international comparisons to raise questions related to the legal, regulatory and institutional governance of water in Cabo Verde. Finally, it proposes a water management model inspired by the Integrated Water Resources Management approach. / A presente tese aborda a questão do uso da água num arquipélago Oeste Africano semiárido, pobre, vulnerável, onde a questão dos recursos hídricos sempre levantou problemas graves, que cinco séculos de colonização não conseguiram resolver. Num mundo interdependente e aberto, onde as questões de sustentabilidade ambiental, a produção agrícola, a segurança alimentar e a luta contra a pobreza e pelo desenvolvimento são as questões fundamentais para (a preservação) do planeta e seus habitantes, a gestão integrada dos recursos hídricos (GIRH) é uma solução interessante para uma economia cabo-verdiana da água que responda a estes desafios.O objetivo desta tese é o de contribuir para a implementação da GIRH no território da República de Cabo Verde. A tese questiona sobre o "modelo transferido " de barragens, como por exemplo o da Barragem de Poilão na Ribeira Seca, na ilha de Santiago, a primeira barragem construída em Cabo Verde, com a ajuda da Cooperação chinesa. A tese examina o papel e os efeitos da irrigação, o impacto da sua implementação no ambiente local, assim como os problemas socioeconómicos causados pelo uso da água na bacia hidrográfica de Ribeira Seca.A tese interroga-se sobre a questão da governança jurídica, regulamentar e institucional da água em Cabo Verde, usando o direito comparado internacional. Finalmente, a tese oferece um modelo de gestão da água, com base na abordagem GIRH.

Wasserwirtschaftliche Speichersysteme sind unverzichtbar, um weltweit die Trinkwasserversorgung, Nahrungsmittelproduktion und Energieversorgung sicherzustellen. Die multikriterielle simulationsbasierte Optimierung (MK-SBO) ist eine leistungsfähige Methodik, um für Mehrzweck-Talsperrenverbundsysteme (MZ-TVS) eine Pareto-optimale Menge an Kompromisslösungen zwischen konträren Zielen bereitzustellen. Der rechentechnische Aufwand steigt jedoch linear mit der Länge des Simulationszeitraums der Talsperrenbewirtschaftung an. Folglich begrenzen sich MK-SBO-Studien bisher auf Simulationszeiträume von wenigen Jahrzehnten. Diese Zeiträume sind i.d.R. unzureichend, um Unsicherheiten, die aus der stochastischen Natur der Zuflüsse resultieren, adäquat zu beschreiben. Bewirtschaftungsoptimierungen von MZ-TVS hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit, z.B. durch die Maximierung von Versorgungssicherheiten, können sich als wenig belastbar und ermittelte Steuerungsstrategien als wenig robust erweisen. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, wird ein neues modulares Framework zur multikriteriellen simulationsbasierten Bewirtschaftungsoptimierung von MZ-TVS (Frams-BoT) entwickelt. Eine Informationserweiterung zu stochastischen Zuflussprozessen erfolgt über ein weiterentwickeltes Zeitreihenmodell mittels generierter Zeitreihen von mehreren Tausend Jahren Länge. Eine neue Methode zur Monte-Carlo-Rekombination von Zeitreihen ermöglicht dann die Nutzung dieser Informationen in der MK-SBO in wesentlich kürzeren Simulationszeiträumen. Weitere Rechenzeit wird durch Parallelisierung und eine fortgeschrittene Kodierung von Entscheidungsvariablen eingespart. Die Simulation von Zuflussdargeboten für multikriterielle Klimafolgenanalysen erfolgt durch ein prozessorientiertes Wasserhaushaltsmodell. Level-Diagramme (Blasco et al., 2008) unterstützten den komplexen Prozess der Entscheidungsfindung. Die Wirksamkeit und Flexibilität des Frameworks wurden in zwei Fallstudien gezeigt. In einer ersten Fallstudie konnten in einer Klimafolgenanalyse Versorgungssicherheiten von über 99% als ein Ziel eines multikriteriellen Optimierungsproblems maximiert werden, um die Verlässlichkeit der Bewirtschaftung eines MZ-TVS in Sachsen (Deutschland) zu steigern. Eine zweite Fallstudie befasste sich mit der Maximierung der Leistungsfähigkeit eines MZ-TVS in Äthiopien unter verschiedenen Problemformulierungen. In beiden Fallstudien erwiesen sich die erzielten Pareto-Fronten und Steuerungsstrategien gegenüber 10 000-jährigen Zeiträumen als robust. Die benötigten Rechenzeiten der MK-SBO ließen sich durch das Framework massiv senken. / Water resources systems are worldwide essential for a secure supply of potable water, food and energy production. Simulation-based multi-objective optimization (SB-MOO) is a powerful method to provide a set of Pareto-optimal compromise solutions between various contrary goals of multi-purpose multi-reservoir systems (MP-MRS). However, the computational costs increases with the length of the time period in which the reservoir management is simulated. Consequently, MK-SBO studies are currently restricted to simulation periods of several decades. These time periods are normally insufficient to describe the stochastic nature of the inflows and the consequent hydrological uncertainties. Therefore, an optimization of the reliability of management of MP-MRS, e.g. through the maximization of the security of supply, may not be resilient. Obtained management strategies may not prove robust. To address these challenges, a new modular framework for simulation-based multiobjective optimization of the reservoir management of multi-purpose multi-reservoir systems (Frams-BoT) is developed. A refined time series model provides time series of several thousand years to extend the available information about the stochastic inflow processes. Then, a new Monte-Carlo recombination method allows for the exploitation of the extended information in the SB-MOO on significantly shorter time periods. Further computational time is saved by parallelization and an advanced coding of decision variables. A processoriented water balance model is used to simulate inflows for multi-objective climate impact analysis. Level-Diagrams [Blasco et al., 2008] are used to support the complex process of decision-making. The effectiveness and flexibility of the framework is presented in two case studies. In the first case study about a MP-MRS in Germany, high securities of supply over 99% where maximized as part of a multi-objective optimization problem in order to improve the reliability of the reservoir management. A second case study addressed the maximization of the performance of a MP-MRS in Ethiopia under different formulations of the optimization problem. In both case studies, the obtained Pareto-Fronts and management strategies proved robust compared to 10 000 year time periods. The required computational times of the SB-MOO could be reduced considerably.

Over the last decades, fast growing population along with urban and agricultural sprawl has drastically increased the pressure on water resources of the Federal District (DF), Brazil. Various socio-environmental problems, such as soil erosion, non-point source pollution, reservoir silting, and conflicts among water users evoked the need for more efficient and sustainable ways to use land and water. Due to the complexity of processes relevant at the scale of river basins, a prior analysis of impacts of certain land use and/or land management changes is only feasible by means of modeling. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) has been proven to be useful in this context, across the globe and for different environmental conditions. In this thesis, the SWAT model is utilized to evaluate the impact of Best Management Practices (BMPs) on catchment hydrology and sediment transport. However, model applications in tropical regions, such as the DF, are hampered by severe challenges, (i) the lack of input and control data in an adequate temporal and spatial resolution and (ii) model structural failures in representing processes under tropical conditions. The present (cumulative) thesis addresses these challenges in model simulations for two contrasting watersheds, which both are important sources of the DF’s drinking water supply, i.e. (i) the agriculture-dominated Pipiripau river basin where conflicting demands put immense pressure on the available water resources and (ii) the Santa Maria / Torto river basin, which is to large parts protected as national park and, thus, covered by native vegetation of the Cerrado biome. Perhaps one of the most challenging issues facing watershed modelers in tropical regions is the fact that rain gauge networks can usually not reflect the high spatio-temporal variability of mostly convective precipitation patterns. Therefore, an ensemble of different reasonable input precipitation data-sets was used to examine the uncertainty in parameterization and model output. Acceptable streamflow and sediment load predictions could be achieved for each input data-set. However, the best-fit parameter values varied widely across the ensemble. Due to its enhanced consideration of parameter uncertainty, this ensemble approach provides more robust predictions and hence is reasonable to be used also for scenario simulations. BMP scenarios for the Pipiripau River Basin revealed that erosion control constructions, such as terraces and small retention basins along roads (Barraginhas) are promising measures to reduce sediment loads (up to 40%) while maintaining streamflow. Tests for a multi-diverse crop rotation system, in contrast, showed a high vulnerability of the hydrologic system against any increase in irrigation. Considering the BMP implementation costs, it was possible to estimate cost-abatement curves, which can provide useful information for watershed managers, especially when BMPs are supported by Payments for Environmental Services as it is the case in the study area due to the program Produtor de Água. While for agricultural areas the model has proven to generate plausible results, the plant growth module of SWAT was found to be not suitable for simulating perennial tropical vegetation, such as Cerrado (savanna) or forest, which can also play a crucial role in river basin management. For temperate regions SWAT uses dormancy to terminate growing seasons of trees and perennials. However, there is no mechanism considered to reflect seasonality in the tropics, i.e. the phenological change between wet and dry season. Therefore, a soil moisture based approach was implemented into the plant growth module to trigger new growing cycles in the transition period from dry to wet season. The adapted model was successfully tested against LAI and ET time series derived from remote sensing products (MODIS). Since the proposed changes are process-based but also allow flexible model settings, the modified plant growth module can be seen as a fundamental improvement useful for future model application in the tropics. The present thesis shows insights into the workflow of a watershed model application in the semi-humid tropics – from input data processing and model setup over source code adaptation, model calibration and uncertainty analysis to its use for running scenarios. It depicts region-specific challenges but also provides practical solutions. Hence, this work might be seen as one further step toward robust and process-based model predictions to assist land and water resources management. / Starkes Bevölkerungswachstum, ungeplante Suburbanisierung und Landnutzungsänderungen (z.B. Intensivierung in der Landwirtschaft) verstärkten innerhalb der letzten Jahrzehnte zunehmend den Druck auf die Wasserressourcen des Bundesdistrikts Brasilien (zentralbrasilianisches Hochland), in dessen Mitte die junge Hauptstadt Brasília liegt. Damit verbundene negative Umweltauswirkungen, wie Bodenerosion, Stoff- und Sedimenteinträge in Fließgewässer und Talsperren sowie Konflikte zwischen den Wassernutzern erfordern daher dringend effektive und nachhaltige Lösungen im Land- und Wasserressourcen-management. Der Einfluss von möglichen zukünftigen Landnutzungs- und Bewirtschaftungsänderungen auf Wasserverfügbarkeit und -qualität hängt vom jeweiligen, oftmals sehr komplexen, landschaftsökologischen Prozessgefüge ab und kann nur mithilfe von prozessbasierten Simulationsmodellen quantitativ auf der Ebene von Einzugsgebieten abgeschätzt werden. Das “Soil and Water Assessment Tool” (SWAT) ist ein solches Modell. Es findet weltweite Anwendung für verschiedene Umweltbedingungen in Einzugsgebieten der Meso- bis Makroskala, um Landnutzungseffekte auf den Wasserhaushalt und den Transport von Nährstoffen, Pestiziden und Sedimenten zu prognostizieren. Seine Anwendung in tropischen Regionen, wie etwa in Zentralbrasilien, ist jedoch mit erheblichen Herausforderungen verbunden. Das betrifft sowohl die Verfügbarkeit von Eingangs- und Referenzdaten in ausreichender raum-zeitlicher Auflösung, als auch modellstrukturelle Unzulänglichkeiten bei der Prozessabbildung. Die vorliegende kumulative Dissertation zeigt dies anhand von Modellanwendungen für zwei unterschiedliche wasserwirtschaftlich relevante Einzugsgebiete (EZG): Das landwirtschaftlich intensiv genutzte EZG des Rio Pipiripau mit aktuell besonders konfliktträchtiger Wassernutzung, und das Santa Maria/Torto-EZG, welches - geschützt als Nationalpark - durch größtenteils natürliche Vegetationsformationen der brasilianischen Savanne (Cerrado) gekennzeichnet ist. Eine der größten Herausforderungen für die Einzugsgebietsmodellierung in tropischen Regionen liegt in der Abschätzung des Gebietsniederschlages, da vorhandene Messstationsdichten oft nicht ausreichen, um die hohe räumliche und zeitliche Variabilität der meist konvektiven Niederschläge zu erfassen. Mithilfe eines Ensembles verschiedener, plausibel generierter Niederschlagsreihen ist der Einfluss von Niederschlagsdaten-Unsicherheit auf die Modellparametrisierung und -vorhersage explizit berücksichtigt und untersucht worden. Zufriedenstellende Abfluss- und Sedimentfrachtsimulationen waren mit jeder der als Modelinput verwendeten Niederschlagsreihen möglich, jedoch nur bei entsprechender, z.T. stark voneinander abweichender Einstellung der Kalibrierungsparameter. Da diese umfassendere Betrachtung von Parameterunsicherheit zu robusteren Modellvorhersagen führt, wurde der Ensemble-Ansatz auch in der Simulation von Bewirtschaftungsszenarien, dem eigentlichen Modellzweck, verwendet. Die Szenariosimulationen zeigten, dass Maßnahmen zur Erosionsvermeidung (Terrassierung) und zum Sedimentrückhalt (kleine Sedimentrückhaltebecken entlang von Straßen - Barraginhas) die Sedimentfracht des Rio Pipiripau durchschnittlich um bis zu 40% reduzieren können, ohne dabei die Wasserverfügbarkeit zu beeinträchtigen. Modellszenarien mit einer vielgliedrigen Fruchtfolge auf großer Fläche verdeutlichten dagegen die hohe Vulnerabilität des Niedrigwasserabflusses in der Trockenzeit gegenüber jedweder Erhöhung der Bewässerungsmenge. Auf Grundlage von Kostenschätzungen für einzelne Maßnahmen konnten Kostenkurven zur Verringerung der Sedimentfracht und damit nützliche Informationen für das Wasserressourcen-Management abgeleitet werden, insbesondere weil eine Auswahl solcher Agrar-Umweltmaßnahmen im Pipiripau-EZG durch das Programm Produtor de Água finanziell gefördert werden sollen. Während das Modell in landwirtschaftlich genutzten Gebieten plausible Ergebnisse produzierte, wurden erhebliche Schwachstellen in der Simulation ausdauernder Vegetation (z.B. Cerrado) identifiziert. Zur Unterbrechung jährlicher Vegetationszyklen verwendet SWAT eine tageslängenabhängige Dormanzperiode. Diese ist zwar zweckmäßig zur Abbildung der Vegetationsdynamik in den gemäßigten Breiten, steuert aber nicht tropische Vegetationszyklen. Um den Wechsel zwischen Trocken- und Regenzeit in der pflanzenphänologischen Simulation in SWAT abzubilden, wurde daher im Rahmen dieser Arbeit das Pflanzenwachstumsmodul modifiziert, und zwar unter anderem durch Einbeziehung der simulierten Bodenfeuchte zur Unterbrechung der Wachstumszyklen. Das angepasste Modul wurde erfolgreich anhand von Fernerkundungsdaten (MODIS) zum zeitlichen Verlauf von Blattflächenindex und Evapotranspiration getestet. Es ist prozessbasiert und erlaubt flexible Einstellungen, so dass es als grundlegende Modellverbesserung auch für andere SWAT-Anwender von großem Nutzen sein kann. Die vorliegende Dissertation bringt neue Einsichten in verschiedene wichtige Aspekte der integrierten Modellierung tropischer Einzugsgebiete, von der Eingangsdatenaufbereitung über Quellcode-Anpassung, Modellkalibrierung und Unsicherheitsanalyse bis hin zu Szenariosimulationen. Sie veranschaulicht regionsspezifische Herausforderungen, liefert gleichzeitig aber auch praktikable Lösungen und damit einen wichtigen Beitrag für robustere prozessbasierte Modellanwendungen als Entscheidungsunterstützung im Bereich Land- und Wasserressourcenmanagement.