Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This paper presents the results from a street gutter sediment characterization study in two asphalted streets in Santa Maria - RS. It also presents the results from the samples collected at the station installed at the outlet of a drainage system. One of the dry sampled streets is the contribution area of the system. The field and laboratory tests were accomplished from April to December 2005. Dry sediment sampling was done in three different periods, each one of them with about 30 days. The solid-liquid samples were accomplished during some significative storm events in order to determine the suspended sediment concentration and load from the drainage system. The dry sediment samples results indicate that the sediment buildup process on impervious surfaces occurs relatively quickly after a raining event. The accumulated particles washoff depends on the rainfall and runoff characteristics and the data indicate the rainfall events remove only a small portion of the sediments found on the surfaces. The particle size analysis indicate that the two sampled streets present sediments with a measured median diameter of 0,35 mm The solidliquid samples concentration values ranged from 8,0 to 6.000 mg/L. These samples particle size analysis presented that the superficial flow carries particles, which range from the finer to more coarser, with a median diameter ranging from 0,01 mm to 12 mm, verifying the street sediment washoff through the drainage system. / Este trabalho apresenta resultados da caracterização dos sedimentos encontrados nas sarjetas de duas ruas asfaltadas em Santa Maria, RS. E também das amostras coletadas na estação hidrossedimentométrica instalada na saída da microdrenagem, que tem como área de contribuição uma das ruas onde ocorreu a coleta dos sedimentos secos. Os trabalhos de campo e de laboratório ocorreram durante o período de abril a dezembro de 2005. As coletas de sedimento na sarjeta foram realizadas durante três períodos distintos de amostragens com duração média de 30 dias. As coletas de amostras líquidas ocorreram durante alguns eventos de precipitação significativos a fim de determinar a concentração de sedimentos em suspensão e a carga proveniente da drenagem. Os resultados das amostras de sedimento seco indicaram que o processo de acumulação dos sedimentos nas superfícies ocorre relativamente rápido após um evento de precipitação. O carreamento das partículas acumuladas nas superfícies depende das características da precipitação e do escoamento, e os dados indicaram que os eventos de precipitação removem apenas uma parte dos sedimentos presentes na superfície. As análises granulométricas das amostras de sedimento seco indicaram um diâmetro médio (d50) igual a aproximadamente 0,35 mm em ambas as ruas de amostragem. A concentração de sedimentos proveniente da microdrenagem apresentou valores entre 8,0 a 6.000 mg/L. As análises granulométricas destas amostras constataram que o escoamento transporta partículas, que variam de muito finas a mais grosseiras, com o diâmetro médio variando de 0,01 mm a 12 mm, confirmando o transporte do material presente nas sarjetas e áreas adjacentes pela microdrenagem.

This paper the assessment of the hydroenergetic potential at Rodolfo da Costa e Silva Barrage, which is the most important water resources reservoir that supplies the city of Santa Maria RS, considering the great dissipated energy and not utilized in its bottom discharge. The Rodolfo da Costa e Silva Barrage is located between the limits of Itaara and São Martinho City with the barrage of the river Ibicuí- Mirim. The area of the hydrographic basin is of approximately 49,4 Km2 and the area of the hydraulic basin 275 ha. The useful volume of accumulation is of 24.900.000 m3, with a regularized medium flow of 1,23 m3/s. Its structure is constituted by gravity concrete, tends maximum height of 36,5 meters, maximum hight in relation to the river-bed is of 34,0 meters, extension in the crest of 684 meters. Electronic spreadsheets and graphs were elaborated, so it was possible to evaluate from the economical-energetic point of view, the point where the operation of a small hydroelectric use was viable, and the increase of the energy benefits, converted in economical values overcame the costs generated for implantation of the enterprise. Studies have shown that you can get a generation of 140 kWh the 390 kWh with a financial return of R$ 1600 the R$ 7900. / Este trabalho avalia as potencialidades hidroenergéticas da Barragem Rodolfo da Costa e Silva, que é o principal reservatório de acumulação de água para abastecimento da cidade de Santa Maria RS, considerando a grande energia dissipada e não aproveitada em sua descarga de fundo. A Barragem Rodolfo da Costa e Silva está localizada na divisa dos municípios de Itaara e São Martinho da Serra, com o barramento do rio Ibicuí Mirim, a área da bacia hidrográfica é de aproximadamente 49,4 Km2 e a área da bacia hidráulica 275 ha. O volume útil de acumulação é de 24.900.000 m3, com uma vazão média regularizada de 1,23 m3/s. Constitui-se estruturalmente por concreto de gravidade, tendo altura máxima de 36,5 metros, altura máxima em relação ao leito do rio de 34,0 metros, extensão na crista de 684 metros. Foram elaboradas planilhas eletrônicas e gráficos que possibilitaram avaliar sob o ponto de vista econômico energético, o ponto onde a operação de um pequeno aproveitamento hidrelétrico fosse viável, sendo que os benefícios energéticos incrementais, convertidos em valores econômicos, superassem os custos gerados para implantação do empreendimento. Os estudos comprovaram que pode-se obter uma geração de 140 kWh a 390 kWh com um retorno financeiro de R$ 1600 a R$ 7900.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The natural ecosystems are modificated by human activities, charging the nutrients and sediments transference to aquatic environments. Our objective were to study the phosphorus (P) dynamic in little cracks after rainfall events, its relation with sediments physicalchemicals properties in a catchment with tobacco culture system under different soil management. It was measured sediments concentration, soluble phosphorus (Ps), particulate bioavailable P (Ppd) potentially bioavailable P (Pppb) e total phosphorus (Pt) in water and sediment samples. These samples were collected in several places during tobacco culture cycle (October to February). In sediments it were analysed the maximum capacity of adsorption (Pmax), the constant related to the bound energy (k) and the phosphorus equilibrium concentratrion (CEP), using adsorption and desorption. Using desorption curves, it were calculated the maximum desorption capacity (β) and the rate constant of desorption (λ). In the sediments, it was determined the iron oxides and total organic carbon contents, and granulometric distribution. The water collected from the areas with larger antropic action presented larger sediment and phosphorus concentrations in all forms comparatively that collected from areas with larger forest covering. The sediments collected in the areas less antropic presented smaller contents of Ppb, larger λ and CEP, while the sediments of those areas with more soil use presented larger k, Pt and buffering capacity (Pppb and β). These behavior is related to the tenors of iron oxides in the sediments. The punctual sources pollution modify the phosphorus dynamics significantly, increasing the pollutant potential. For these reasons, the sediments from areas with larger antropic action have high potential of eutrophication of its surface waters, because its support the growth of aquatic microorganisms in the long period. / A ação antrópica modifica os ecossistemas naturais, alterando as transferências de sedimentos e nutrientes aos ambientes aquáticos. Este trabalho tem como objetivo estudar a dinâmica do fósforo nos cursos d'água durante os eventos pluviométricos e sua relação com a quantidade e as propriedades fisico-químicas dos sedimentos oriundos de diferentes condições de uso do solo, em uma microbacia hidrográfica de cabeceira, com sistema de produção de fumo. Determinou-se a concentração de sedimentos e as formas de fósforo solúvel (Ps), particulado biodisponível (Ppb), particulado potencialmente biodisponível (Pppb) e total (Pt) em amostras de água e sedimento coletadas em diferentes épocas do ano e locais da microbacia. Estimou-se, por meio de curvas de adsorção, a capacidade máxima de adsorção (Pmax), a constante relacionada à energia de ligação (k) e a concentração de equilíbrio de fósforo (CEP). Por meio de curvas de dessorção determinou-se a capacidade máxima de dessorção (β) e a taxa de dessorção constante de fósforo (λ). Determinou-se os teores de óxidos de ferro, carbono orgânico total e a granulometria dos sedimentos. As águas coletadas nas áreas com maior ação antrópica apresentaram maiores concentrações de sedimento e de fósforo em todas as formas, comparativamente àquelas coletadas em áreas com maior cobertura florestal. Os sedimentos coletados nas áreas menos antropizadas apresentaram menores teores de Ppb, maior λ e CEP, enquanto os sedimentos erodidos daqueles com maior contribuição de lavouras apresentaram maior k, Pt e capacidade de tamponamento (Pppb e β), estando relacionado aos teores de óxidos de ferro dos sedimentos. As fontes de poluição pontual modificam significativamente a dinâmica do fósforo, aumentando o seu potencial poluente. Por essas razões, os sedimentos erodidos de áreas com maior ação antrópica possuem maior potencial de eutroficação das águas superficiais, por apresentarem maior capacidade de suportar o crescimento de microrganismos aquáticos no longo prazo.

A represa do Lobo (Broa) é um ecossistema bastante estudado, entretanto, nos últimos anos foram observadas várias alterações nas suas condições, devido, principalmente, ao processo de eutrofização. Para o maior entendimento dos processos que ocorrem nos sistemas aquáticos, a análise integrada do ecossistema em termos de bacia hidrográfica é de suma importância. Além disso, as comunidades biológicas, com destaque o zooplâncton, representam as respostas estruturais e funcionais do sistema. Dessa forma, o objetivo do trabalho foi analisar a distribuição da comunidade zooplanctônica frente à heterogeneidade ambiental, de sistemas lóticos e lêntico e dos impactos na área de entorno da bacia hidrográfica do Lobo. Para tanto, foram realizadas coletas em quatro períodos (chuvoso, seco e intermediários) em 17 pontos de coleta distribuídos no reservatório e nos tributários. Foram avaliadas as variáveis físicas e químicas da água (temperatura, pH, oxigênio dissolvido, condutividade, transparência da água, nutrientes, material em suspensão e metais), variáveis climatológicas (temperatura do ar, precipitação e velocidade do vento) e variável biológica (clorofila a). Para a comunidade zooplanctônica foi determinada a composição, densidade e abundância, bem como índices biológicos. De acordo com os resultados, a represa do Lobo apresentou, de uma forma geral, homogeneidade espacial nas variáveis analisadas, apresentando condições eutróficas em todos os pontos. A comunidade zooplanctônica, representada por 64 espécies, também indicou a degradação da represa, como por exemplo, o aumento da representatividade do gênero Brachionus, o desaparecimento de Bosmina coregoni e o aparecimento de Moina micrura. Por sua vez, os tributários apresentaram heterogeneidade ambiental em muitas variáveis, com o ponto AB/L2, com condições características de ambientes mais poluídos, e o ponto JG, com altas concentrações de clorofila a. A comunidade zooplanctônica foi representada por 93 espécies, com a maior constância de espécies que possuem lórica (Kellicottia bostoniensis, Keratella tropica, Platyas quadricornis, Lecane bulla e Lecane lunaris) e da família Chydoridae. A heterogeneidade temporal foi mais marcada que a espacial, com o agrupamento dos meses de maior precipitação (janeiro e outubro) com maiores graus de trofia e maiores concentrações de formas fosfatadas. / The Lobo reservoir (Broa) is a well-studied ecosystem, however, in recent years have passed through several changes in its conditions, mainly, due to the process of eutrophication. For better understanding the processes occurring in aquatic systems, the integrated analysis of the ecosystem in terms of watershed is of utmost importance. In addition, the biological communities, especially zooplankton, represent the structural and functional responses of the system. Thus, the objective was to analyze the distribution of zooplankton front of environmental heterogeneity in lotic and lentic systems and impacts in the area surrounding the basin of the Lobo. For this purpose, samples were collected in four periods (rainy, dry and intermediates) in 17 sampling stations distributed in the reservoir and tributaries. We evaluated the physical and chemical variables of water (temperature, pH, dissolved oxygen, conductivity, water transparency, nutrients, suspended solids and metals), climatic variables (air temperature, precipitation and wind speed) and the biological variable (chlorophyll a). For the zooplankton community was determined the composition, density and abundance, and biological indices. According to the results, the Lobo reservoir showed, in general, spatial homogeneity in the variables analyzed, with eutrophic conditions at all points. The zooplankton community, represented by 64 species, also indicated the degradation of the dam, such as, the increased representation of the genus Brachionus, the disappearance of Bosmina coregoni and the appearance of Moina micrura. On the other hand, the tributaries are heterogeneous in many environmental variables, with the station AB/L2 with conditions characteristic of more polluted environments, and JG station, with high concentrations of chlorophyll a. The zooplankton community was represented by 93 species, with the greater constancy of loricate species (Kellicottia bostoniensis, Keratella tropica, Platyas quadricornis, Lecane bulla and Lecane lunaris) and the family Chydoridae. The temporal heterogeneity was more marked than the spacial heterogeneity, with the grouping of the months of highest rainfall (January and October) with greater degrees of trophy and higher concentrations of phosphorylated forms.

The determination of priority areas for the re-establishment of forest cover in watersheds is directly associated with probability of effective success in forestry project implementation. However, considering analysis complexity and the amount of spatial data necessary to accomplish that goal, state of the art technology tools capable of providing multi-criteria analysis to support decision make are necessary. This research was developed in an area of 476km that corresponds to the Una River basin in the municipality of Taubaté, SP. A multi-criteria analysis was based on continuous classification and paired comparisons using AHP (Analytical Hierarchy Process) techniques, available in the GIS package called SPRING v. 4.3.2 (Georeferenced Information Processing System). A map of priority areas for the reestablishment of forest cover in that watershed was obtained, and results revealed a large area (26.6% of the total watershed area) with extreme priority for forest cover re-establishment. This indicates the urgent need of environmental restoration in this basin. This indicates a strategy improving making decision process in the practical manner toward resource application only on priority areas. / A determinação de áreas prioritárias para o restabelecimento da cobertura florestal nativa em bacias hidrográficas se constitui numa ferramenta diretamente associada à necessidade de otimizar os parcos recursos eventualmente disponíveis, para se obter o sucesso efetivo na implantação de projetos dessa natureza. No entanto, para atender a essa finalidade, a complexidade no tratamento e o volume de dados ambientais espacializados necessários requerem um aparato tecnológico capaz de processar uma análise multicriterial como ferramenta de suporte à decisão, no estado da arte das geotecnologias aplicáveis. Nesse contexto, o presente trabalho desenvolvido para uma área de 476km correspondentes à área da Bacia Hidrográfica do Rio Una no município de Taubaté, SP, aborda uma análise multicriterial baseada na classificação contínua e na técnica de comparação pareada AHP (Analytical Hierarchy Process), incorporados ao SIG completo denominado SPRING v. 4.3.2 (Sistema de Processamento de Informações Georreferenciadas), para a obtenção de um mapa de áreas prioritárias para o restabelecimento da cobertura florestal nativa na bacia. Os resultados obtidos revelaram uma grande área, correspondente a 26,6% da área da bacia, classificada como Prioridade Extrema. Isso indica a necessidade de recuperação ambiental da bacia. Os resultados permitem de forma prática subsidiar a tomada de decisão na alocação de recursos e projetos dessa natureza nessas áreas prioritárias.

A gestão de recursos naturais é uma estratégia fundamental no enfrentamento dos problemas ambientais e na construção de uma condição de sustentabilidade. Esta gestão pode ser de caráter setorial e regulador, na medida em que não busca interferir no modelo de desenvolvimento, ou integrada, envolvendo ações compartilhadas em diferentes níveis com vistas a uma interação sócio-ambiental. No entanto, a implementação da gestão integrada reveste-se de igual complexidade aos problemas sobre os quais pretende atuar. Na discussão sobre a complexidade da implementação destacam-se dois aspectos interdependentes: a integração espacial entre diferentes escalas e territórios, e a integração institucional, considerando que nos últimos 25 anos existe uma sobreposição de ações não articuladas na arena ambiental. A partir deste modelo teórico analisa-se a articulação entre a gestão territorial no nível municipal e a gestão da água no nível da bacia hidrográfica com vistas à construção de uma gestão integrada. A abordagem conceitual é complementada com um estudo de caso na bacia hidrográfica do rio Itajaí (SC). Esta bacia, com ocupação urbanorural, abrange 50 municípios e possui uma população de aproximadamente 1.000.000 de habitantes. Como procedimento metodológico foram definidas 4 etapas que investigam a articulação na bacia hidrográfica do rio Itajaí. A primeira etapa trata da contextualização do objeto de estudo, ou seja, a caracterização da gestão da água e o papel do município. A segunda etapa caracteriza espacialmente agrupamentos de municípios que possuem características estruturais e dimensionais semelhantes, definindo uma tipologia. A terceira etapa metodológica estabelece relações entre os tipos definidos anteriormente, o uso do solo e a problemática da água nas sub-bacias. A quarta e última etapa, investiga, com base em uma pesquisa realizada nos municípios, as relações entre as escalas e os níveis de gestão. Do ponto de vista territorial a pesquisa demonstra que cerca de 70% do território da bacia encontra-se sob domínio de municípios rurais, em sua grande maioria em condição letárgica e esvaente. Em contraponto 40% da população da bacia reside nos dois centros urbanos atraentes. O resultado aponta que as dinâmicas de uso e ocupação do solo, cuja gestão é de competência municipal, não estão condicionadas à gestão de recursos hídricos. Por isto mesmo, as unidades de gestão de recursos hídricos não são suficientes para garantir o controle territorial e seus impactos na qualidade e quantidade de água. Entretanto, os pequenos e médios municípios muitas vezes não exercem o seu papel de gestor territorial, e a gestão de recursos hídricos, entendida aí em uma perspectiva da gestão integrada, pode representar novas possibilidades de articulação para a promoção da gestão do território municipal. / The management of natural resources is a basic strategy to face the environmental problems building the sustainable condition. This management can be described as sectorial and regulatory involving actions shared in different levels in the economic-environmental interaction with no inversion in the development model. However, the implementation of this integrated management is armed with equal complexity related to the problems on which it intends to act. In the subject on the complexity of the implementation two interdependent aspects are distinguished: the space integration between different scales and territories, and the institutional integration, considering that in last the 25 years exist an overlapping of the non-articulated actions in the environmental arena. With this theoretical model is analyzed the link between the territorial management in the district level and the water management in the level of the hydrographic basin looking to build an integrated management. The conceptual approach is complemented with the case study based on Itajaí River (SC) hydrographic basin. This basin with urban-agricultural occupation comprises 50 cities and approximately 1.000.000 of inhabitants. As methodological procedure 4 phases had been defined to investigate the link between territorial management and water management in the Itajaí River Basin. The first phase defines the context of the study object describing the water management and the function and actions the the district (duties and power of the districts). The second phase describes the groups of the cities with similar dimensions and structural characteristics defining a typology. The third methodological phase establishes relationship between the definite types (typology) defined previously, the use of the ground and the problematic related to the water management in the Itajaí (SC) river basin. The fourth and last phase, based on the research developed with all districts investigates the relationship between the scales and the management levels. In the territorial point of view the research demonstrates that about 70% of the river basin territory is under domain of the agricultural cities been the great majority in lethargic and diminishing conditions. In the other hand, 40% of the river basin population resides in the two attractive urban centers. The results show that the use and occupation of the land, which management is included in the district, is not conditioned to the water resources management. In fact, the units of management of water resources are not enough to guarantee the territorial control and its impacts in the quality and amount of water. However, many times small the medium districts can not execute their territorial management and water resources management with focus in the integrated management perspective promotes new possibilities for the district territorial management.

Ao longo do século XXI, a cultura de solidariedade dentro de uma bacia hidrográfica é baseada em aspectos legais. No caso brasileiro, isto é legitimado pela Constituição Federal de 1988, artigo 225, caput, \"Todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida, impondo-se ao Poder Público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo para as presentes e futuras gerações\", e no artigo 3º que trata dos objetivos fundamentais da República Federativa do Brasil, entre eles, o inciso I que diz \"construir uma sociedade livre, justa e solidária\". Ainda neste contexto, o Código Civil Brasileiro, no artigo 265 menciona \"...a solidariedade não se presume; isto é, resulta da lei ou a vontade das partes...\". Também, visando uma gestão compartilhada, a Lei Federal 9.433/1997 cita no artigo 1º \"... a bacia hidrográfica é uma unidade territorial para políticas recursos hídricos... (V)\", e \"... a gestão dos recursos hídricos deve ser descentralizada e contar com a participação do Poder Público, dos usuários e das comunidades \"(VI). Desta forma, emerge o princípio de hidrossolidariedade destes contextos pré-mencionados nos cenários de discussão nacional e internacional. Esta pesquisa avaliou as limitações e os alcances do conceito de hidrossolidariedade, por meio da participação da comunidade nos problemas de drenagem urbana, com foco na gestão de risco de inundações. Embora a hidrossolidariedade seja um conceito pouco conhecido no Brasil, esta pesquisa estudou a viabilidade deste conceito com os atores sociais interessados em diferentes escalas espaciais da drenagem urbana: tanto na escala de lote domiciliar como na escala da bacia hidrográfica. A metodologia avaliou incentivos para os usuários da comunidade que aceitaram as ferramentas de hidrossolidariedade frente a problemas ambientais na gestão de inundações urbanas. Essas atitudes buscaram estimular a solidariedade e a responsabilidade cidadã na dimensão espaço-temporal. Em uma bacia estudada, os usuários participaram da criação de uma associação legalmente constituída por meio da metodologia explicada nesta pesquisa: \"Associação Amigos da Bacia do Tijuco Preto.\" Utilizou-se como ferramenta confirmatória entrevistas pessoais com usuários de duas bacias hidrográficas, Tijuco Preto e Gregório; analisaram-se dúvidas e realimentações de informações para propor e planejar a tomada de decisões no gerenciamento de recursos hídricos. Esta gestão foi caracterizada como participativa, compartilhada, integrada e continuada. Resultados da pesquisa apontaram que as partes possuem interesse e disponibilidade para desenvolver e compartilhar seu conhecimento sobre gestão de risco de inundação, bem como o espírito participativo e de solidariedade, para aplicação em sua comunidade com a finalidade de melhoria ambiental e bem estar do ser humano. / Throughout the XXI century, a culture of solidarity within a river basin is based on legal aspects. In Brazil, it is legitimated by the Federal Constitution of 1988, article 225, caput, \"Everybody is entitled to a ecologically-balanced environment, as well of common using by the people and essential to a healthy life quality, being imposed to the Public Power and the collective society the duty to defend it and to preserve it for the presents and future generations\". In the article 3 states about the fundamental objectives of the Federal Republic of Brazil, where in the item I says \"to build a free, just and solidarity society.\" Still in this context, the Brazilian Civil Code, in the article 265 mentions \"... the solidarity it is not presumed by itself; it is the result by law or by the willingness of the parties....\" Also, seeking a shared management, the Federal Law 9.433/1997 mention in the article 1 \"... the river basin is a territorial unit for water policies... (V)\", and \"... water resources should be decentralized and to count with the participation of the Public Power, of the users and of the communities\" (VI). Thus, the \"hydrosolidarity\" emerged from those fore-mentioned contexts at national and international arena. This research assessed the strengths and weaknesses of the concept of hydrosolidarity, thereby analyzing an application to urban drainage with community participation. Although hydrosolidarity is a concept not well known in Brazil, this research studied the feasibility of this concept with stakeholder and at different scales, either at the domiciliary lot or at the whole river basin scale. The methodology evaluated incentives for the community\'s users that accepted the tools of hydrosolidarity front to environmental problems in the management of urban floods. Those attitudes promoted stimuli toward citizenship solidarity and responsibility at spatiotemporal dimensions. Urban river basin users participated through the statements of the bylaws of a river basin association officially constituted through this research: the \"Association Friends of Tijuco Preto River Basin\". Through personal interviews to uses from two urban river basins, Tijuco Preto and Gregório, some doubts and feedbacks were surveyed in order to propose planning and decisionmaking on water management featured as participative, integrated and continuous. Results of the research depicted that social stakeholders had interests and willingness to develop and share their knowledge on flood risk management as well their participative solidarity to be applied into the community looking forward to achieving a higher environment and human well-being.

Orientador: Antonio Cezar Leal / Resumo: Esta pesquisa em nível de doutorado tem como recorte territorial de estudo a Unidade de Gestão de Recursos Hídricos Paranapanema (UGRH Paranapanema), tendo como objetivo contribuir com uma proposta metodológica para identificação de áreas sujeitas à restrição de uso, com vistas a proteção dos recursos hídricos - um dos conteúdos mínimos dos Planos de Recursos Hídricos, conforme estabelece a Política Nacional de Recursos Hídricos do Brasil -, a partir de estudos de paisagem, especialmente, da UGRH Paranapanema e nas suas seis Unidades de Gestão, Alto Paranapanema, Médio Paranapanema, Norte Pioneiro, Piraponema Pontal do Paranapanema e Tibagi. Para isso, agregou-se estudos de planejamento ambiental de bacias hidrográficas e, sobretudo, a análise da paisagem, a partir da fundamentação teórica da geoecologia das paisagens e com apoio em Sistemas de Informação Geográfica (SIG), na perspectiva de discutir e ampliar o conceito dessas áreas. Com isso, para realizar essa pesquisa foi necessário um amplo levantamento e a revisão bibliográfica de conceitos, temas, legislações, documentos, relatórios e planos do CBH-PARANAPANEMA; tratamento de dados e informações; utilização de Sistema de Informações Geográficas (SIG) para elaboração de diversos mapeamentos, especialmente os de paisagem; trabalho de campo, entre outros. O trabalho apresenta diversos mapeamento temáticos, principalmente, os de paisagens, que contribuíram com a proposta de áreas sujeitas à restrição de uso, visando à prote... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This research at the doctoral level has as a geographical clipping of study the Paranapanema Water Resources Management Unit (UGRH Paranapanema), aiming to contribute to a methodological proposition to identify areas that are subjected to restriction use to protect water resources - being one of the minimum contents of the Water Resources Plans, as established by Brazil's National Water Resources Policy - from landscape studies, especially, UGRH Paranapanema and its six Management Units, Alto Paranapanema, Médio Paranapanema, Norte Pioneiro, Piraponema Pontal do Paranapanema e Tibagi. To accomplish this, were joined studies of environmental planning of watersheds and landscape analysis, from the theoretical foundation of landscape geoecology and supported by Geographic Information Systems (GIS), from the perspective of discussing and broadening the concept of these areas. Thus, to carry out this research, it was necessary a broad survey and bibliographical review of concepts, themes, legislations, documents, reports and CBH-PARANAPANEMA plans; data and information processing; use of Geographic Information System (GIS) to elaborate several mappings, especially of landscape; fieldwork, etc. The work presents several thematic mapping, mainly of landscape, which contributed to the proposition of areas that could be subjected to restriction of use in order to protect water resources for the UGRH Paranapanema, with the appliance of landscape diagnostic indices, such as: diversity, ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Given the high degree of development of hydraulic infrastructure in the developed countries, and with the increasing opposition to constructing new facilities in developing countries, the focus of water resource system analysis has turned into defining adequate operation strategies. Better management is necessary to cope with the challenge of supplying increasing demands and conflicts on water allocation while facing climate change impacts. To do so, a large set of mathematical simulation and optimization tools have been developed. However, the real application of these techniques is still limited. One of the main lines of research to fix this issue regards to the involvement of experts' knowledge in the definition of mathematical algorithms. To define operating rules in a way in which system operators could rely, their expert knowledge should be fully accounted and merged with the results from mathematical algorithms. This thesis develops a methodological framework and the required tools to improve the operation of large-scale water resource systems. In such systems, decision-making processes are complex and supported, at least partially, by the expert knowledge of decision-makers. This importance of expert judgment in the operation strategies requires mathematical tools able to embed and combine it with optimization algorithms. The methods and tools developed in this thesis rely on stochastic programming, fuzzy logic and the involvement of system operators during the whole rule-defining process. An extended stochastic programming algorithm, able to be used in large-scale water resource systems including stream-aquifer interactions, has been developed (the CSG-SDDP). The methodological framework proposed uses fuzzy logic to capture the expert knowledge in the definition of optimal operating rules. Once the current decision-making process is fairly reproduced using fuzzy logic and expert knowledge, stochastic programming results are introduced and thus the performance of the rules is improved. The framework proposed in this thesis has been applied to the Jucar river system (Eastern Spain), in which scarce resources are allocated following complex decision-making processes. We present two applications. In the first one, the CSG-SDDP algorithm has been used to define economically-optimal conjunctive use strategies for a joint operation of reservoirs andaquifers. In the second one, we implement a collaborative framework to couple historical records with expert knowledge and criteria to define a decision support system (DSS) for the seasonal operation of the reservoirs of the Jucar River system. The co-developed DSS tool explicitly reproduces the decision-making processes and criteria considered by the system operators. Two fuzzy logic systems have been developed and linked with this purpose, as well as with fuzzy regressions to preview future inflows. The DSS developed was validated against historical records. The developed framework offers managers a simple way to define a priori suitable decisions, as well as to explore the consequences of any of them. The resulting representation has been then combined with the CSG-SDDP algorithm in order to improve the rules following the current decision-making process. Results show that reducing pumping from the Mancha Oriental aquifer would lead to higher systemwide benefits due to increased flows by stream-aquifer interaction. The operating rules developed successfully combined fuzzy logic, expert judgment and stochastic programming, increasing water allocations to the demands by changing the way in which Alarcon, Contreras and Tous are balanced. These rules follow the same decision-making processes currently done in the system, so system operators would feel familiar with them. In addition, they can be contrasted with the current operating rules to determine what operation options can be coherent with the current management and, at the same time, achieve an optimal operation / Dado el alto número de infraestructuras construidas en los países desarrollados, y con una oposición creciente a la construcción de nuevas infraestructuras en los países en vías de desarrollo, la atención del análisis de sistemas de recursos hídricos ha pasado a la definición de reglas de operación adecuadas. Una gestión más eficiente del recurso hídrico es necesaria para poder afrontar los impactos del cambio climático y de la creciente demanda de agua. Para lograrlo, un amplio abanico de herramientas y modelos matemáticos de optimización se han desarrollado. Sin embargo, su aplicación práctica en la gestión hídrica sigue siendo limitada. Una de las más importantes líneas de investigación para solucionarlo busca la involucración de los expertos en la definición de dichos modelos matemáticos. Para definir reglas de operación en las cuales los gestores confíen, es necesario tener en cuenta su criterio experto y combinarlo con algoritmos de optimización. La presente tesis desarrolla una metodología, y las herramientas necesarias para aplicarla, con el fin de mejorar la operación de sistemas complejos de recursos hídricos. En éstos, los procesos de toma de decisiones son complicados y se sustentan, al menos en parte, en el juicio experto de los gestores. Esta importancia del criterio de experto en las reglas de operación requiere herramientas matemáticas capaces de incorporarlo en su estructura y de unirlo con algoritmos de optimización. Las herramientas y métodos desarrollados se basan en la optimización estocástica, en la lógica difusa y en la involucración de los expertos durante todo el proceso. Un algoritmo estocástico extendido, capaz de ser usado en sistemas complejos con interacciones río-acuífero se ha desarrollado (el CSG-SDDP). La metodología definida usa lógica difusa para capturar el criterio de experto en la definición de reglas óptimas. En primer lugar se reproducen los procesos de toma de decisiones actuales y, tras ello, el algoritmo de optimización estocástica se emplea para mejorar las reglas previamente obtenidas. La metodología propuesta en esta tesis se ha aplicado al sistema Júcar (Este de España), en el que los recursos hídricos son gestionados de acuerdo a complejos procesos de toma de decisiones. La aplicación se ha realizado de dos formas. En la primera, el algoritmo CSG-SDDP se ha utilizado para definir una estrategia óptima para el uso conjunto de embalses y acuíferos. En la segunda, la metodología se ha usado para reproducir las reglas de operación actuales en base a criterio de expertos. La herramienta desarrollada reproduce de forma explícita los procesos de toma de decisiones seguidos por los operadores del sistema. Dos sistemas lógicos difusos se han empleado e interconectado con este fin, así como regresiones difusas para predecir aportaciones. El Sistema de Ayuda a la Decisión (SAD) creado se ha validado comparándolo con los datos históricos. La metodología desarrollada ofrece a los gestores una forma sencilla de definir decisiones a priori adecuadas, así como explorar las consecuencias de una decisión concreta. La representación matemática resultante se ha combinado entonces con el CSG-SDDP para definir reglas óptimas que respetan los procesos actuales. Los resultados obtenidos indican que reducir el bombeo del acuífero de la Mancha Oriental conlleva una mejora en los beneficios del sistema debido al incremento de caudal por relación río-acuífero. Las reglas de operación han sido adecuadamente desarrolladas combinando lógica difusa, juicio experto y optimización estocástica, aumentando los suministros a las demandas mediante modificaciones el balance de Alarcón, Contreras y Tous. Estas reglas siguen los procesos de toma de decisiones actuales en el Júcar, por lo que pueden resultar familiares a los gestores. Además, pueden compararse con las reglas de operación actuales para establecer qué decisiones entre / Donat l'alt nombre d'infraestructures construïdes en els països desenrotllats, i amb una oposició creixent a la construcció de noves infraestructures en els països en vies de desenrotllament, l'atenció de l'anàlisi de sistemes de recursos hídrics ha passat a la definició de regles d'operació adequades. Una gestió més eficient del recurs hídric és necessària per a poder afrontar els impactes del canvi climàtic i de la creixent demanda d'aigua. Per a aconseguir-ho, una amplia selecció de ferramentes i models matemàtics d'optimització s'han desenrotllat. No obstant això, la seua aplicació pràctica en la gestió hídrica continua sent limitada. Una de les més importants línies d'investigació per a solucionar-ho busca la col·laboració activa dels experts en la definició dels models matemàtics. Per a definir regles d'operació en les quals els gestors confien, és necessari tindre en compte el seu criteri expert i combinar-ho amb algoritmes d'optimització. La present tesi desenrotlla una metodologia, i les ferramentes necessàries per a aplicar-la, amb la finalitat de millorar l'operació de sistemes complexos de recursos hídrics. En estos, els processos de presa de decisions són complicats i se sustenten, almenys en part, en el juí expert dels gestors. Esta importància del criteri d'expert en les regles d'operació requereix ferramentes matemàtiques capaces d'incorporar-lo en la seua estructura i d'unir-lo amb algoritmes d'optimització. Les ferramentes i mètodes desenrotllats es basen en l'optimització estocàstica, en la lògica difusa i en la col·laboració activa dels experts durant tot el procés. Un algoritme estocàstic avançat, capaç de ser usat en sistemes complexos amb interaccions riu-aqüífer, s'ha desenrotllat (el CSG-SDDP) . La metodologia definida utilitza lògica difusa per a capturar el criteri d'expert en la definició de regles òptimes. En primer lloc es reprodueixen els processos de presa de decisions actuals i, després d'això, l'algoritme d'optimització estocàstica s'empra per a millorar les regles prèviament obtingudes. La metodologia proposada en esta tesi s'ha aplicat al sistema Xúquer (Est d'Espanya), en el que els recursos hídrics són gestionats d'acord amb complexos processos de presa de decisions. L'aplicació s'ha realitzat de dos formes. En la primera, l'algoritme CSG-SDDP s'ha utilitzat per a definir una estratègia òptima per a l'ús conjunt d'embassaments i aqüífers. En la segona, la metodologia s'ha usat per a reproduir les regles d'operació actuals basant-se en criteri d'experts. La ferramenta desenvolupada reprodueix de forma explícita els processos de presa de decisions seguits pels operadors del sistema. Dos sistemes lògics difusos s'han empleat i interconnectat amb este fi, al igual què regressions difuses per preveure cabdals. El Sistema d'Ajuda a la Decisió (SAD) creat s'ha validat comparant-lo amb les dades històriques. La metodologia desenvolupada ofereix als gestors una manera senzilla de definir decisions a priori adequades, així com per explorar les conseqüències d'una decisió concreta. La representació matemàtica resultant s'ha combinat amb el CSG-SDDP per a definir regles òptimes que respecten els processos actuals. Els resultats obtinguts indiquen que reduir el bombament de l'aqüífer de la Mancha Oriental comporta una millora en els beneficis del sistema a causa de l'increment de l'aigua per relació riu-aqüífer. Les regles d'operació han sigut adequadament desenrotllades combinant lògica difusa, juí expert i optimització estocàstica, augmentant els subministres a les demandes per mitjà de modificacions del balanç d'Alarcón, Contreras i Tous. Estes regles segueixen els processos de presa de decisions actuals en el Xúquer, per la qual cosa poden resultar familiars als gestors. A més, poden comparar-se amb les regles d'operació actuals per a establir quines decisions entre les possibles serien coherents / Macián Sorribes, H. (2017). Design of optimal reservoir operating rules in large water resources systems combining stochastic programming, fuzzy logic and expert criteria [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/82554

O conhecimento das tendências temporais da qualidade das águas é importante no diagnóstico ambiental de bacias hidrográficas, permitindo avaliar como os corpos d’água vem respondendo ao longo dos anos, em termos qualitativos, à crescente intervenção antrópica. O objetivo deste trabalho é caracterizar a qualidade das águas dos rios das bacias do Piracicaba, Mogi-Guaçu, Turvo Grande, Peixe, Aguapeí, São José dos Dourados e Alto Paranapanema utilizando postos monitorados pela CETESB (Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental), no período entre 1979 e 2001. Os parâmetros biogeoquímicos avaliados quanto a sua tendência temporal e magnitude foram: oxigênio dissolvido (OD), demanda bioquímica de oxigênio (DBO), nitrogênio total, nitrato, fósforo total, cloreto, amônio e coliformes fecais. A análise de tendência temporal exige uma metodologia específica, uma vez que as séries temporais obtidas não seguem uma distribuição normal, as amostragens são realizadas irregularmente, os dados apresentam sazonalidade e são dependentes da vazão dos rios. Essa metodologia é dividida em análise gráfica e aplicação de testes de tendência, onde inicialmente realiza-se uma análise exploratória dos dados, seguida da confirmação através de testes estatísticos. Os resultados mostraram que de uma maneira geral existe uma degradação da qualidade das águas na maior parte das bacias, representado pelas tendências positivas nos parâmetros (DBO, nitrogênios, fósforo total, cloreto e coliformes fecais) e negativa no parâmetro (OD). Dentre as bacias hidrográficas analisadas a bacia do rio Piracicaba é a mais severamente afetada com variações mais acentuadas na magnitude representada pelo coeficiente de regressão, seguida pelas bacias dos rios Mogi-Guaçu, Turvo Grande, Peixe e Aguapeí, sendo que por outro lado, as bacias do Alto Paranapanema e São José dos Dourados são as menos afetadas. / The knowledge of time trends of water quality is important for the environmental diagnosis of hydrographic basins, allowing the evaluation of how water bodies are responding through the years, in qualitative terms, to the growing antropogenic interventions (actions). The aim of this work is to characterize the water quality of rivers of the Piracicaba, Mogi-Guaçu, Turvo Grande, Peixe, Aguapeí, São José dos Dourados and Alto Paranapanema basins using stations monitored by CETESB (Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental), in the period from 1979 to 2001. The biogeochemical parameters evaluated concerning its time trend and magnitude were: dissolved oxygen (DO), biochemical oxygen demand (BOD), total nitrogen, nitrate, total phosphorus, chloride, ammonia and fecal coliforms. Time trend analysis demands a specific methodology, since the time series obtained are not normally distributed, the sampling are performed irregularly, it can present seasonal periodicities and dependence on the rivers discharges. This methodology is divided in graphical analysis and application of trend tests, where initially an exploratory analysis of data is performed, followed by confirmation through statistical tests. The results showed that in a general there exists degradation of the water quality in most of the basins, represented by the positive trends of the parameters (BOD, nitrogens, total phosphorus, clorate and fecal coliforms) and negative trend of the parameter (DO). Among the analysed hydrographic basins, the Piracicaba river basin is the most severely affected with higher variations in the magnitude represented by the regression coeficient, followed by the basins of the Mogi-Guaçu, Turvo Grande, Peixe and Aguapeí rivers. On the other hand, the Alto Paranapanema and São José dos Dourados basins are the least affected.