Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-24T05:25:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 255207.pdf: 7993716 bytes, checksum: 711fda3d2f797c3d66a674e5f892e45b (MD5) / Esta pesquisa parte da necessidade de aprofundamento dos conhecimentos nas áreas do controle da poluição e da degradação ambiental, tomando em consideração a grande discussão mundial sobre os limites sentidos na abordagem da dimensão ambiental na construção participativa da realidade ambiental. O objetivo é o de reconhecer as expressões de conhecimento que influenciam a qualificação e a legitimidade das tomadas de decisão no campo da gestão de recursos hídricos, no âmbito dos grupos sociais da bacia hidrográfica do rio Mampituba. Por intermédio de metodologia de pesquisa qualitativa são obtidos dados a respeito dos significados e das tomadas de postura dos grupos pesquisados. A análise é realizada por categorização estruturada a partir da inferência de atributos que qualificam os grupos sociais na gestão de recursos naturais. Os resultados apontam que a contradição está presente nos grupos sociais pesquisados em seus argumentos e ações contemporâneas. Na análise dos discursos e das práticas, condicionadas pela cultura e pela organização social percebem-se três fortes expressões: 1) de alienação dos ecossistemas dada pelo fenômeno da modernização da agricultura, 2) da presença de um forte estigma de desconfiança quanto à relação estatal na dimensão ambiental que pode impedir implementações nas conexões transescalares e, 3) de características posturais individualistas e embativas em situações de conflitos e desafios. Entretanto, outras três expressões identificam antigos e novos elementos que convertem a um #movimento de procura# pela sustentabilidade ampla, pois apontam a 1) um processo de re-significação dos ecossistemas e de formação de consciência transdisciplinar, 2) na idéia de busca de consenso e solidariedade, e ainda de 3) busca de conexões, ligações e interações com diferentes instituições que atuam sobre a dimensão ambiental na gestão dos recursos hídricos. Conclui-se que há potencial para um comportamento qualificado e legítimo da sociedade local e, assim, o Comitê de Gerenciamento de Bacias Hidrográficas representa uma possibilidade de catalisar este movimento que está em andamento. This research starts from the need to broaden the knowledge base in the areas of pollution control and enviromental deterioration. It takes into consideration the vast world wide discussion about the limits of dealing with the environmental dimension in a participatury approach of the environmental reality. The objective is to detect the expressions of knowledge which influence the qualification and legitimation of the decision process in the field of the management of water resources, in the sphere of social groups, in the basin of the Mampituba River. Through the methodology of qualitative research, data are obtained with respect to the significances and the attitudes of the researched groups. The analysis is realized by structured categories based on the inference of attributes which qualify the social groups in the management of natural resources. The results indicate that within the researched social groups, contradictions exist in their arguments and their contemporary actions. In the analysis of the discourse and the practices, which are conditioned by the culture and by the social organization, three strong expressions are perceived: 1) of an alienation from the ecosystem caused by the modernization of agriculture , 2) of the presence of a clear stigma of distrust of government position in the environmental dimension, which could prevent implementations on the cross-scale connections and, 3) of individualism and non-cooperation in conflict and moments of defiance. However, three other expressions identify old and new elements which lead to a #movement of search# for broad sustainability. They point toward 1) a process of reformulation of the sense of the ecosystem and of the formation of transdisciplinary conscience, 2) the idea of search of consent and solidarity, and also, 3) a search of links, connections and interactions with different institutions that have influence on the environmental dimension of the administration of the water resources. It is concluded that there is a potential for a capable and legitimate behavior of the local society. Hence, the river basin management Committee represents a possibility to catalyze this ongoing movement.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Filosofia e Ciências Humanas, Programa de Pós-Graduação em Geografia, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T06:45:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 267270.pdf: 22911526 bytes, checksum: 0a29a50c3cdf5b2faf34b3a5bc752437 (MD5) / Este trabalho discute os mecanismos de geração de escoamento e conectividade hidrológica, com base no monitoramento e modelagem de processos hidrogeomorfológicos realizados na bacia experimental do rio Saci, com área de 10 ha, totalmente coberta com floresta, localizada no município de Rio Negrinho, SC. Foi implementado um monitoramento intensivo, com medições automáticas com intervalos de 10 minutos, de precipitação, precipitação interna, escoamento de tronco, tensão da água do solo, nível do lençol freático, vazão e sedimentos em suspensão. Para o monitoramento automático, foram desenvolvidos sensores de nível, básculas para medição da interceptação e automatização de tensiômetros. A perda de água por interceptação foi simulada para 31 eventos com o modelo de Rutter para vegetação esparsa, o qual simulou adequadamente a dinâmica da precipitação interna e apresentou certa limitação para descrever o processo de escoamento de tronco. Os solos foram caracterizados quanto à profundidade hidrologicamente ativa, granulometria, taxa de infiltração e condutividade hidráulica saturada. Foram analisados os hidrogramas de 20 eventos, ocorridos entre julho e novembro de 2008, frente ao conjunto dos dados monitorados e pela aplicação do modelo hidrogeomorfológico TOPMODEL. O modelo é semi-distribuído e baseado nas características topográficas e pedológicas da bacia. Os resultados indicam que os mecanismos de geração de escoamento estão condicionados pela magnitude dos eventos de precipitação, com limiar entre 30 e 40 mm, e pelas condições iniciais de umidade na bacia. Eventos simples, com baixas precipitação e umidade inicial, geram escoamento superficial por saturação, exclusivamente em uma pequena área correspondente à zona ripária. Eventos complexos, com precipitação e umidade inicial elevadas, geram saturação em áreas maiores, entretanto desconectadas por escoamento superficial. Neste caso, ocorre o predomínio de escoamento subsuperficial, ativando um mecanismo de escoamento por caminhos preferenciais que interconectam as áreas saturadas, gerando um segundo pico no hidrograma. Esse fenômeno pode ser chamado conectividade subsuperficial. As simulações mostram que o TOPMODEL, embora descreva precisamente os eventos simples, não reproduz adequadamente os complexos. Os resultados deste trabalho condizem com alguns estudos recentes similares, em pequenas bacias florestais, reforçando a importância do escoamento subsuperficial e da conectividade hidrológica na compreensão dos mecanismos de geração de escoamento e, da necessidade de monitoramento intensivo e de incorporação deste conhecimento nos modelos de simulação. / This dissertation discusses the runoff generation mechanisms and hydrological connectivity, based on monitoring and modeling of hydrogeomorphologic processes in the Saci Experimental Watershed (10 ha) completely covered with forest and located within the municipality of Rio Negrinho, Santa Catarina State, Brazil. An intensive monitoring system was implemented with automatic 10 minutes-interval measurement of the gross rainfall, throughfall, stemflow, soil water tension, water table, runoff and suspended sediment. For monitoring automation, sensors for water-table, tensiometers, and tipping-bucket devices for measuring stemflow and throughfall were developed. The soils were characterized in terms of a hydrologically-active depth, grain size, infiltration rate and saturated hydraulic conductivity. Twenty hydrograph-events which occurred during the period from July to November 2008 were analyzed with all the monitored data and by application of TOPMODEL. This model is semi-distributed and based on topographic and soil characteristics of the watershed. The results show that the runoff generation mechanisms are driven by the magnitude of rainfall events with threshold between 30 and 40 mm, and by the initial soil-moisture conditions in the watershed. Simple events, with small rainfall and initially-dry soil conditions, generate overland saturated flow just from a small area corresponding to the riparian zone. Complex events, with large rainfall and initially-wet soil conditions, generate saturation in larger areas which are, however, not connected by the overland flow. In this case, predominantly the subsurface flow occurs and activates preferential flow, which interconnect the saturated areas. This mechanism generates the second peak at the hydrograph. This phenomenon may be called subsurface connectivity. The TOPMODEL simulated very well the simple events, but did not adequately simulate the complex ones. The results of the present study are consistent with some recent similar studies in small forested watersheds, strengthen the importance of subsurface flow and hydrological connectivity to understand the runoff generation mechanism and the need of intensive monitoring adding this knowledge onto computational models.

A região Oeste de Santa Catarina é reconhecida nacionalmente pela agricultura familiar. Porém, quando o tema é meio ambiente, é destaque como uma das regiões com maior poluição de suas águas superficiais. E é justamente nas atividades agrícolas onde se localizam as principais fontes desta poluição, com destaque para os dejetos de suínos, a erosão dos solos e o uso de agrotóxicos. A produção concentrada de aves e suínos tem gerado grandes excedentes de dejetos. Principalmente a suinocultura, devido à produção concentrada de grande quantidade de dejetos líquidos (com baixa concentração de matéria seca) de difícil manejo, tem contribuído para a contaminação dos recursos hídricos da região com matéria orgânica, nutrientes e metais pesados. O principal destino dos dejetos é o seu uso como fertilizante agrícola. Porém devido a grande contaminação das águas superficiais, essa prática ou não vem sendo adotada de forma adequada, ou não é suficiente para dar resposta a totalidade da produção de dejetos. O uso dos dejetos como fertilizante implica na integração da produção vegetal e animal. A capacidade de reciclar nutrientes nos sistemas de cultura define a quantidade de dejeto que pode ter esse destino e, caso essa seja a única opção de uso, passa a existir uma relação direta entre a área disponível para sua disposição e o número de animais que podem ser criados nessa área. O balanço de massas de nutrientes (nitrogênio e fósforo) aproximado é um instrumento capaz de estimar os excedentes de nutrientes produzidos nas criações animais, levando em conta informações locais nesta determinação. Da mesma forma, ao ser aplicado sobre os sistemas de culturas, estima a quantidade de nutrientes que podem ser reaproveitados nestes. O balanço foi aplicado de forma simplificada, sendo a entrada de nutrientes dada pelos insumos (alimentação animal e adubos) que ingressam na propriedade (atividade ou bacia hidrográfica) e a saída de nutrientes pelos produtos animais (carne, leite ...) e vegetais que saem da propriedade (atividade ou sub-bacia hidrográfica). O balanço de nutrientes, ao ser aplicado nas atividades bovinocultura e suinocultura em unidades de produção da região, foi sensível às variações de manejo que ocorrem nas atividades. Principalmente na suinocultura é possível, a partir do balanço, estabelecer relações entre variáveis do rebanho e os excedentes de nutrientes produzidos. No estudo de caso da sub-bacia do Lajeado dos Fragosos, a aplicação do balanço de N e P identificou grande variação entre as unidades de produção, tanto na capacidade de reciclagem dos sistemas de culturas atuais dessas unidades como na quantidade de nutrientes produzidos nas unidades de produção pelas criações animais, resultando em saldos de nutrientes diferenciados. Mais de 60% das unidades de produção exportam via produtos vegetais (considerando a produtividade média da região) menos de 25% dos excedentes de N e P provenientes dos sistemas de criação. Na sub-bacia do Lajeado dos Fragosos, a exportação via produtos vegetais (considerando a produtividade média da região) é da ordem de 11,2% do N e 9% do P excedentes da produção animal. O aumento da produtividade vegetal, a reordenação do uso do solo, respeitando a sua aptidão, porém priorizando a utilização de dejetos, proporcionaria um aumento na exportação de N e P na sub-bacia em 126% e 129%, respectivamente, porém a exportação vegetal passaria a representar somente 24% do N e 18% do P excedente da pecuária. Mesmo considerando uma reorientação da produção de leite da região, tornando-a uma atividade exportadora de nutrientes, ainda haveria um excedente de P equivalente a três vezes o que é exportado da sub-bacia via produção vegetal e bovinocultura de leite. Os resultados obtidos pelo balanço de nutrientes indicam a necessidade de outras medidas, além da utilização dos dejetos como fertilizantes, tanto em unidades de produção individuais como na sub-bacia como um todo, caso contrário os riscos de poluição do solo e dos recursos hídricos com nitrogênio e fósforo são inevitáveis. A tendência à concentração tanto da suinocultura como da avicultura tem na questão ambiental um sério entrave. Para muitas regiões, atualmente, é necessário desconcentrar a produção, ou tomar medidas como o tratamento dos dejetos e/ou o transporte desses para regiões onde haveria demanda por nutrientes.

Programas de conservação do solo e da água que utilizam a bacia hidrográfica como unidade de planejamento têm sido amplamente empregados nos estados do sul do Brasil, com bons resultados. Um componente importante de seguimento desses programas se refere à implantação de projetos de monitoramento hidrossedimentométrico e de qualidade de água para avaliar o impacto nos recursos hídricos das práticas introduzidas. De uma maneira geral, os resultados obtidos pelos projetos de monitoramento têm sido pouco conclusivos. Isso devese, principalmente, a limitações dos procedimentos experimentais adotados. Este estudo propõe uma metodologia de avaliação que combina técnicas tradicionais de monitoramento com técnicas de identificação de fontes de sedimentos. O trabalho foi realizado numa pequena bacia rural (1,19 km2) localizada no sul do Brasil, a qual foi monitorada antes e depois da implementação de práticas conservacionistas através do Programa de Combate à Pobreza Rural (RS-RURAL). Foram utilizados, neste trabalho, cinqüenta eventos de precipitação que ocorreram entre maio de 2002 e março 2006. As práticas conservacionistas implantadas pelo programa, como a adubação verde de inverno e o cultivo mínimo do fumo, foram progressivamente adotadas pelos agricultores. Avaliações hidrossedimentométricas foram realizadas através de medições de precipitação, volume escoado superficialmente, vazão máxima e produção de sedimentos dos eventos. Os resultados indicaram que tanto o volume de escoamento superficial como a vazão máxima diminiu significativamente depois da implementação das práticas conservacionistas. Já em relação à produção de sedimentos nos eventos, verificou-se uma redução de, aproximadamente, 80% para os eventos de baixa magnitude e cerca de 40% para os eventos de média magnitude. Com relação à aplicação da técnica de identificação das fontes de sedimentos, verificou-se para os períodos pré- e pósimplementação uma diminuição da contribuição das lavouras e estradas de 62% e 36% para 54% e 24%, respectivamente, enquanto a contribuição dos canais de drenagem aumentou de 2% para 22%. O acoplamento das técnicas de identificação de fontes de sedimentos com técnicas tradicionais de monitoramento hidrossedimentométrico foi eficaz em elucidar não apenas os efeitos das práticas conservacionistas na produção de sedimentos da bacia, mas também a inter-relação dinâmica entre as fontes. / Soil and water conservation programs that use catchments as planning units have been widely and successfully used in the southern states of Brazil. An important follow-up component of these programs is the installment of hydrosedimentometric and water quality monitoring projects to evaluate the impact of the practices introduced on water resources. In general, these monitoring projects have yielded inconclusive results, mostly due to procedural limitations. This study proposes a method that combines traditional monitoring techniques with sediment source identification. The study was carried out in a small rural basin (1.19 km2) located in southern Brazil, which was monitored before and after the introduction of conservation practices by the Program to Combat Rural Poverty (RS-RURAL). Fifty rainfall events occurring between May 2002 and March 2006 were included in the study. The conservation practices, such as green manure and reduced tillage tobacco production, were progressively adopted by local farmers. Hydrosedimentometric evaluations were performed using rainfall measurements, surface runoff volume, peak flow and sediment yield for the rainfall events. Results indicate that both runoff volume and peak flow declined significantly after implementation of conservation practices. Sediment yield was reduced by approximately 80% for low magnitude events and around 40% for medium magnitude events. Regarding sediment source identification, the sediment contribution from fields and roads declined from 62% and 36%, before implementation, to 54% and 24%, respectively, after implementation. The contribution from drainage channels increased from 2% to 22%, however, during the same period. The combination of sediment source identification and traditional sediment monitoring techniques demonstrated not just the impact of conservation practices on sediment yield in the catchment, but also the dynamic interactions between sediment sources.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:52:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 222461.pdf: 89935962 bytes, checksum: 1dfc459b4c8d34e8d11ff9c96055da5f (MD5) / A utilização de mapas temáticos como subsídio para análise ambiental é o foco desta pesquisa. Para a realização dos trabalhos adotou-se a bacia hidrográfica como unidade de análise. Foram mapeadas e analisadas características físicas, sobre as quais se espacializou a legislação ambiental brasileira referente à áreas de preservação permanente. Através da utilização de técnicas de geoprocessamento e cartografia digital, foram gerados mapas temáticos quanto: à hierarquia fluvial, hipsometria, declividade, áreas de preservação permanente, cobertura da terra, e áreas prioritárias para implantação de programas ambientais. A bacia hidrográfica objeto de estudo denomina-se Bacia do Arroio Fundo, que contribui para a formação do lago da Usina Hidrelétrica de ITAIPU. Depois de gerados os produtos, foram realizadas as análises onde se buscou interpretar o meio através de dados qualitativos e quantitativos. Ao final, percebeu-se que as análises realizadas forneceram importantes informações sobre a bacia hidrográfica. A base cartográfica na escala 1:25 000 mostrou-se adequada, para a geração dos produtos temáticos. No entanto, análises mais aprofundadas podem ser obtidas, com uma maior diversidade de dados. Quanto mais abrangente a temática abordada nas análises, melhor será o entendimento quanto às interações que ocorrem no meio. The use of thematic maps as subsidy for environmental analysis is the focus of this research. For the accomplishment of the works it was adopted the hydrographic basin as unit of analysis. It had been mapped and analyzed physics characteristics, on which the Brazilian environmental laws about permanent preservation areas were mapped. By the use of techniques of geoprocessing and digital cartography, thematic maps had been generated about: the fluvial hierarchy, hypsometry, declivity, permanent preservation areas, covering the land, and priority areas for implantation of environmental programs. The hydrographic basin, object studied, is Arroio Fundo#s Basin, that contributes to the formation of the lake of the ITAIPU Hydroelectric Plant. After generated the products, the analyses had been carried where was searched to interpret environmental by using qualitative and quantitative data. At the end, it had been perceived that the carried analyses had supplied important information about the hydrographic basin. The cartographic base in 1:25 000 scale revealed adequate, for the generation of thematic products. However, can be gotten deepened analyses, with a bigger diversity of data. The more including the thematic boarded in the analyses, the better will be the agreement about the interactions that occur in the environment.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T07:44:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 290527.pdf: 3519467 bytes, checksum: cb2de86853c6f84e157effd841c57d7a (MD5) / Este trabalho refere-se a um estudo hidrossedimentológico em uma microbacia hidrográfica experimental. A área de estudos pertence à região do Planalto Norte do estado de Santa Catarina e está localizada na fazenda Rio Feio, município de Rio Negrinho. Nesta região é predominante o cultivo do solo com florestas plantadas e no âmbito de proteção dos mananciais é de fundamental importância conhecer os efeitos dessas atividades. Neste contexto, foi realizado um diagnóstico hidrossedimentológico nesta microbacia. Para tanto, primeiramente foi realizado o monitoramento das perdas de solos com uso de parcelas experimentais. Na sequência foram obtidas classes de erodibilidade do solo por meio de ensaios geotécnicos, bem como, a determinação em laboratório dos parâmetros geotécnicos e hídricos. Os resultados obtidos possibilitaram identificar além das perdas de solos anuais, o potencial natural de erosão e, com isso, o fator antrópico para solo de floresta, utilizando o modelo RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation). Também foi possível compor classes de erodibilidade de acordo com os tipos e usos do solo e, por último, assumindo as considerações do modelo de Montgomery e Dietrich (1994) foi realizada a modelagem dos processos erosivos com o programa Umbral. Deste modo, foi possível gerar mapas de previsão de erosão identificando: erosão difusa, erosão por lixiviação, erosão linear e erosão por deslizamentos. Esses processos foram confrontados com os tipos e usos dos solos da microbacia, bem como, com as influências dos parâmetros geotécnicos e hídricos. Como resultado final, tem-se o diagnóstico hidrossedimentológico da microbacia experimental, ou seja, a perda de solo, a obtenção do fator antrópico, a classificação da erodibilidade do solo e a distribuição dos processos erosivos. / This paper is about a hydrosedimentological study in the experimental watershed. The study area is located in the north region of the Santa Catarina state in the Rio Feio farm, city of Rio Negrinho. In this region is predominant the soil cultivation wit a perda de solo, h reforestation and to protect the water sources is important to know the effects of these activities. In this context, was performed a hydrosedimentological diagnostic in the experimental watershed. Firstly, was monitored the loss of soil with the use of experimental plots. After that, was obtained soil erodibility classes by means of geotechnical tests and also hidric soil parameters in the laboratory. The results has shown the annual loss of soil, potential natural erosion and the anthropic factor for the forest soil by the RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation) model. It was also possible to generate erodibility classes according by types and land uses, and finally, taking the considerations of Montgomery and Dietrich (1994) model, to make the modeling of erosion with the Umbral program. Therefore, was possible to generate maps of erosion prediction: diffuse erosion, erosion by leaching, linear erosion and by landslides. These processes were confronted with the types and uses of the soils of the watershed and also with the influences of the geotechnical and hidrics parameters. The final results show the hydrosedimentological diagnostic of the experimental watershed, in other words, the soil loss, the anthropic factor, the soil erodibility classification and distribution of erosion processes.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2012-10-22T10:30:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 231745.pdf: 4764525 bytes, checksum: 96690ec98c0514f8d824b9de2d58c437 (MD5) / As características físicas e fractais de uma rede de drenagem, a partir de dados obtidos através de técnicas de geoprocessamento, constituem elementos importantes para avaliação do comportamento hidrológico das bacias hidrográficas. O objetivo desta pesquisa é investigar o fractal de quatro bacias hidrográficas, sendo duas de região de planalto: rio São Gonçalo e lajeado das Marrecas localizadas no Estado do Rio Grande do Sul e duas de região de encosta: rio Pinheirinho e rio Figueira localizadas no Estado de Santa Catarina, através de mapas elaborados com carta topográfica e fotografias aéreas. Os mapas foram obtidos, primeiramente, na forma analógica, a partir de dados da carta topográfica e de fotografias aéreas de 1978 e 2002 e transformados em mapas digitais pelas técnicas de geoprocessamento, obtendo as variáveis morfométricas das bacias hidrográficas. Foram estudados o expoente na equação de Hack e as propriedades de auto-similaridade e auto-afinidade, através dos fundamentos básicos da geometria fractal. Foram estimados os valores da dimensão fractal do canal principal, dos canais individuais, do perfil longitudinal e das redes de drenagem pelo método Box-Counting e métodos que utilizam as razões de Horton. Os resultados mostraram que ocorreu um acréscimo de um grau na ordem da rede de drenagem das bacias hidrográficas, quando foram utilizadas fotografias aéreas. As razões de Horton tiveram aumento significativo em seus valores, nas bacias de encosta e um decréscimo nas bacias de planalto, quando os dados foram retirados das fotografias aéreas. Os canais individuais, o canal principal, a rede de drenagem e o perfil longitudinal dos rios, através do mapeamento por carta topográfica e por fotografias aéreas, caracterizam-se como objetos fractais. A dimensão fractal estimada para as bacias de drenagem foi semelhante para dados de mapas elaborados da carta topográfica como de fotografias aéreas. As redes de drenagem têm característica de auto-afinidade e o expoente de Hack encontrado foi maior que 0,5, estando relacionado à característica fractal das redes de drenagem. The physical and fractal characteristics of watersheds, obtained through geoprocessing techniques are important elements to evaluate the hydrological processes in them. The objective of the present work was to investigate the fractal of four watersheds: two in a plateau area (São Gonçalo river and Marrecas river, Rio Grande do Sul State) and the other two in a hillside area (Pinheirinho river and Figueira river, Santa Catarina State), by using the digital maps elaborated with a topographic map and aerial photographs. The maps were obtained, firstly, in the analogical form, from a topographic map and aerial photographs which were taken in 1978 and 2002. The information was transformed into digital maps through the geoprocessing techniques, with which morphometric variables of the watersheds were obtained. The exponent in Hack's equation, the self-similarity and the self-affinity characteristics were analyzed, through the fractal geometry. The values of fractal dimension of the main channel, the individual segments, the longitudinal channel profile, the whole drainage network were estimated with the Box-Counting method and methods which use the Horton parameters. The results show that there was an increase of one order in the drainage network system of the watershed when aerial photographs were used. The Horton parameters had a significant increase on its values, on the hillside basins and had a decrease on the plateau basins, when the data were obtained from the aerial photographs. The individual segments, the main channel, the drainage network, and the longitudinal profile of the river, through data of topographic maps and aerial photographs, are characterized as fractal. The values of the fractal dimension estimated for the drainage network with maps elaborated from the topographic map were almost equal to those with maps elaborated from the aerial photographs. The drainage networks have self-affinity characteristics. The exponent of Hack is larger than 0.5, which confirms the fractal characteristics of the watershed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-10T03:09:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335886.pdf: 3259319 bytes, checksum: 9cb8269db77dc537fdb593274cea07a9 (MD5) Previous issue date: 2015 / Um dos principais desafios enfrentados pela modelagem hidrológica é a calibração eficiente dos parâmetros do modelo. O objetivo deste estudo foi testar métodos de calibração hierárquicos para o modelo Soil and Water Assessment Tool (SWAT) considerando variações da bacia. A área de estudo foi a bacia hidrográfica do Rio Negrinho, localizada no estado de Santa Catarina, com uma área de 198,5 km². Antes da primeira simulação os dados de entrada foram pré-processados: os dados de chuva (1999-2012) foram interpolados pelo método da Krigagem Simples com Diferentes Médias Locais e Elevação como Variável Externa, e um filtro automático foi usado para separar o escoamento superficial e de base a partir da vazão medida. Uma análise de sensibilidade dos parâmetros foi realizada e do total, 15 parâmetros foram selecionados. A calibração do modelo foi feita usando o algoritmo Sequential Uncertainty Fitting (SUFI2), utilizando testes de crescente complexidade. A série de vazões observadas foi dividida em períodos distintos de calibração e validação (Split Sample Test) sendo que os resultados obtidos para o intervalo mensal foram considerados aceitáveis com um coeficiente de Nash?Sutcliffe (NSE) =0,5 e Pbias=±25%. Na análise de cada ano separadamente (Differential Split-Sample Test) a calibração e validação dos anos úmidos (2008 a 2012) foi mais eficiente que dos anos secos (2003 a 2007). No processo de validação do modelo para uma bacia com uso do solo semelhante (Proxy-Catchment Test), o modelo não foi eficiente para o ajuste dos picos de vazões (NSE de 0), porém, houve uma compensação dos volumes na estimativa do balanço hídrico (Pbias de 0,1%). Os resultados indicam que a eficiência do modelo SWAT depende da quantidade de dados disponíveis e do período de calibração. Para simulação de cenários climáticos e de mudanças de uso do solo o modelo deve ser calibrado e validado usando dados espacialmente bem distribuídos e uma série de vazões suficientemente representativa que considere períodos secos e úmidos.<br> / Abstract : One of the main challenges facing hydrological modeling is the effective calibration of model parameters. The aim of this study was exemplified a calibration scheme for the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model by considering land use and climate changes. The study area was the Rio Negrinho watershed (198,5 km²), located in Santa Catarina State, Brazil. Before the first simulation, input data were preprocessed: rainfall data (1999 to 2012) were interpolated using Simple Kriging with Varying Local Means with Elevation as External variable, and an automated digital filter technique was used to separate baseflow from the measured streamflow. A parameter sensitivity analysis was carried out and 15 parameters were selected. Model calibration was performed with the Sequential Uncertainty Fitting (SUFI2) Algorithm through increasing complexity tests. The measured flow series was first divided into calibration and validation periods(Split Sample Test) wherein the predicted monthly flow matched the measured values, with a Nash?Sutcliffe coefficient (NSE) =0.5 and Pbias<±25%. When wet and dry periods were considered separately (Differential Split-Sample Test) the NSE values of wet years (2008 a 2012) were higher than dry years values (2003 a 2007). In the SWAT validation for a watershed with similar land use (Proxy-Catchment Test), the model could not capture the flow peaks well (NSE of 0), however, the water balance volumes were compensated (Pbias of 0.1%). The case study demonstrates that SWAT performance vary largely, depending on the spatial scale and calibration period. SWAT model can be used in further studies to simulate land use and climate change scenarios however it must be calibrated and validated using data spatially well distributed and recorded series segment including dry and wet periods.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2012-10-24T11:51:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 267130.pdf: 6983632 bytes, checksum: edc9aa683f6afb744717ff2bd14d47e2 (MD5) / O objetivo deste estudo foi analisar a dinâmica hidrossedimentológica da bacia hidrográfica do Rio Preto (1000,41 km²), localizada no planalto norte de Santa Catarina, utilizando o modelo SWAT. Foram aplicadas as calibrações manual e automática para possibilitar as simulações do escoamento superficial e da produção de sedimentos nos diferentes cenários de uso do solo adotados. Para avaliar o desempenho do modelo, os dados diários de vazão simulados pelo modelo SWAT foram comparados com os dados observados na bacia hidrográfica do Rio Preto utilizando o coeficiente de Nash e Sutcliffe e o desvio dos dados simulados em relação aos dados observados. Neste estudo foram escolhidos cinco cenários de uso e cobertura do solo para a bacia. Os cenários têm por objetivo verificar a mudança de uso e cobertura do solo bem como da operação dos reservatórios na dinâmica hidrossedimentológica, verificada pelos hidrogramas e sedimentogramas. Os cenários simulados foram: a) Uso e cobertura atual; b) Mata Nativa; c) Agricultura; d) Reflorestamento; e e) Uso e cobertura Atual sem Reservatórios. Os resultados dos diferentes cenários foram comparados entre si. Observou-se que o cenário 3 (Agricultura) apresentou maior escoamento superficial e produção de sedimentos. O maior impacto na redução do escoamento superficial e da produção de sedimentos foi obtido pela substituição do uso e cobertura atual do solo (cenário 1) pela mata nativa (cenário 2). A maior diferença encontrada entre os cenários nas simulações de escoamento superficial anual foi de 118,17 mm (variação de 57%) entre os cenários 3 (Agricultura) e 2 (Mata nativa) no ano de 1996. Para a produção de sedimento anual, a maior diferença encontrada foi 36,28 ton.ha-1 (variação de 30.230%), entre os cenários 3 (Agricultura) e 2 (Mata Nativa) também para o mesmo ano.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2012-10-26T09:52:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 302405.pdf: 2070639 bytes, checksum: af3c0dbdb11149c06a20688421b73f85 (MD5) / O município de Rio Negrinho vem sofrendo com alteração da quantidade e qualidade da água devido a substituição da mata nativa por reflorestamento de pinus e acelerada urbanização. Visto isso, o presente estudo teve como objetivo analisar espacialmente os processos hidrossedimentológicos na bacia do Rio Negrinho - SC através do modelo SWAT. Foram realizado o monitoramento hidrossedimentológico, formação de banco de dados espaciais e tabulares, determinação das sub-bacias, calibração e validação do modelo, análises estatísticas, avaliação espacial da produção de água e de sedimentos e verificação da tolerância de perda de solos nas sub-bacias. Os dados simulados pelo modelo foram comparados com os dados observados de vazão em dois pontos de monitoramento da bacia e os dados de concentração de sedimento em um ponto da bacia. O desempenho do modelo foi analisado a partir do NASH (coeficiente de Nash-Sutcliffe), R2 (coeficiente de correlação), Erro médio (EM) e CMR (Coeficiente de massa residual). Os valores de NASH variaram de 0,48 a 0,61 para dados de vazão e 0,43 para dados de sedimento. Analisando o balanço hídrico da bacia o coeficiente de variação da precipitação, vazão e evapotranspiração mensal foi de 23%, 20% e 30% respectivamente. Já o armazenamento de água no solo variou muito pouco ao longo do ano, apresentando coeficiente de variação de 8,7%. Comparada a tolerância de perda de solos com os dados de produção de sedimento da bacia foi possível evidenciar que 11% da área da bacia apresentaram produção de sedimento maior que a tolerância. / The Rio Negrinho city has been suffering from the quantitative and qualitative modification of water due to replacement of native forests by pine tree reforestation and accelerated urbanization. The objective of the present study was, therefore, to spatially analyze hydrosedimentological processes in the Negrinho river basin # SC through the SWAT model. Hydrosedimentological monitoring, construction of spatial databases and table, determination of sub-basins, the model calibration and validation, statistical analysis, spatial assessment of water and sediment yield and verification of soil loss tolerance in each sub-basin were carried out. The values simulated with the model were compared with the observed data of discharge at two monitoration points and of sediment concentration at one point in the basin. The model performance was evaluated with the coefficient of Nash-Sutcliffe (NASH), the correlation coefficient (R2), the average error (MS) and coefficient of residual mass (CRM). The NASH values were from 0.48 to 0.61 for the discharge data and 0.43 for the sediment data. Analyzing the water balance of the basin the coefficient of variation of the monthly precipitation, evapotranspiration and flow were 23%, 20% and 30%, respectively. The water storage in the soil varied little throughout the year, showing its coefficient of variation of 8.7%. Comparing to soil loss tolerance with the sediment production data, it was shown that 11% of the basin area would have more sediment production than the tolerated value.