É realizada neste trabalho uma análise de sensibilidade das variáveis de entrada na determinação de hidrogramas de cheia em bacias hidrográficas desprovida de dados hidrológicos. Analisou-se a influência do CN (número de curva), da área de drenagem, do tempo de concentração, da duração da chuva e do período de retorno sobre os hidrogramas de cheia calculados. É feita uma comparação entre os métodos do hidrograma do SCS, Santa Bárbara e Clark. Para dar subsídio às análises de sensibilidade, utiliza-se o sistema de suporte à decisão ABC 6, desenvolvido na Universidade de São Paulo (USP). Um estudo de aplicação prática é elaborado para avaliar a influência da vazão no projeto de estruturas hidráulicas. Os resultados mostram quanto as variáveis de entrada influenciam na determinação das vazões e quanto estas vazões influenciam no projeto das estruturas hidráulicas. Como recomendação geral, visto a facilidade no uso de ferramentas computacionais e sistemas de suporte a decisão, sugere-se que sempre seja realizada uma análise de sensibilidade nos estudos hidrológicos. A análise de sensibilidade irá permitir a avaliação dos erros e incertezas que são cometidos quando da adoção das variáveis de entrada. / A sensitivity analysis of input variables for flood hydrographs determination in watersheds without observed hydrological data is presented in this work. Influence of CN (number of curve), drainage area, time of concentration, rainfall duration and return period on the calculated flood hydrographs is analyzed. It is made a comparison among three unit hydrographs methods: SCS, Santa Barbara and Clark. ABC 6, a decision support system developed at USP (Universidade de São Paulo) is used as a tool for sensitivity analysis. A study of practical application is made to examine the influence of flow in design of hydraulic structures. Results show how input variables influence calculated flows and how these flows influence design of hydraulic structures. It is suggested, by the fact that computational tools and decision support systems are easy to use, that a sensitivity analysis in hydrological studies must be always be performed. Sensitivity analysis will allow evaluation of hydrologic design results due to errors and uncertainness caused by input variables.

Se por um lado a estimação das vazões máximas pelos métodos tradicionais, estatístico (Análise de Frequência Local - AFL) e determinístico (Cheia Máxima Provável - CMP), vem sendo alvo de críticas, por outro, a Análise de Frequência Conjugada (AFC) e o método do Hidrograma Máximo Mais Provável (HMMP), mais recentemente proposto, evidenciam-se como ferramentas promissoras. A AFC consiste da combinação entre técnicas probabilísticas e determinísticas e o HMMP utiliza os conceitos do Hidrograma Unitário Curvilíneo (HUC) de Mockus e da distribuição temporal de chuvas dada por Huff. Este trabalho tem o intuito de aplicar os métodos AFL, AFC e HMMP de maneira a avaliar os procedimentos e peculiaridades de cada método e assim possibilitar uma análise comparativa. Os referidos métodos foram aplicados para as séries de vazões dos aproveitamentos hidrelétricos UHE Sobradinho e UHE Três Marias, localizados na bacia do rio São Francisco, e a estação fluviométrica Paso de Los Libres localizada na bacia hidrográfica do rio Uruguai. Foram avaliadas a estabilidade e a sensibilidade dos métodos à extensão da série, à variação da magnitude das menores vazões das séries de valores máximos e a influência da presença de outliers, nos valores máximos determinados. As análises da estabilidade e sensibilidade apresentam diferenças máximas entre as estimativas de vazões decamilenares de 321% para a Análise de Frequência Local, 64% para a Análise de Frequência Conjugada e 82% para o Hidrograma Máximo Mais Provável. Conclusões importantes foram obtidas, dentre as quais o fato dos métodos AFC e HMMP apresentarem vantagens em relação ao método AFL para todas as análises realizadas. O método do HMMP apresentou variação pouco significativa quanto à presença de outliers e influência da presença dos menores valores, sendo considerado o mais promissor dentre os três métodos e para as séries analisadas no presente trabalho. / If, on one hand, the estimation of peak flows by traditional statistical analysis (Local Frequency Analysis - AFL) and deterministic methods (Probable Maximum Flood - PMF) has been criticized, on the other, the Conjugated Frequency Analysis (AFC) and the method of Hydrograph Maximum Most Probable (HMMP), recently proposed, are highlighted as promising tools. The AFC consists of a combination of deterministic and probabilistic techniques and HMMP uses the concepts of Curvilinear Unit Hydrograph (HUC) by Mockus and temporal distribution of rainfall given by Huff. This paper aims to apply the AFL, AFC and HMMP methods in order to assess the procedures and peculiarities of each method and thus provide a comparative analysis. The methods were applied to the series of flows of hydroelectric Sobradinho and Três Marias, located in the São Francisco basin, and Paso de Los Libres fluviometric station located in the basin of the River Uruguay. Stability and sensitivity of the methods to extend the series, the variation of the magnitude of lower flows series of maxima and the influence of the presence of outliers in certain maximums were evaluated. The stability and sensitivity analyzes presented maximum differences between estimated decamilenares flow of 321% for the Analysis of Local Frequency, 64% for the Analysis of Combined frequency and 82% for Hydrograph Maximum Most Probable. The method presented HMMP negligible variation for the presence of outliers and influence of the presence of minor amounts, and it is considered the most promising among the three methods and for the series analyzed in this work.

É realizada neste trabalho uma análise de sensibilidade das variáveis de entrada na determinação de hidrogramas de cheia em bacias hidrográficas desprovida de dados hidrológicos. Analisou-se a influência do CN (número de curva), da área de drenagem, do tempo de concentração, da duração da chuva e do período de retorno sobre os hidrogramas de cheia calculados. É feita uma comparação entre os métodos do hidrograma do SCS, Santa Bárbara e Clark. Para dar subsídio às análises de sensibilidade, utiliza-se o sistema de suporte à decisão ABC 6, desenvolvido na Universidade de São Paulo (USP). Um estudo de aplicação prática é elaborado para avaliar a influência da vazão no projeto de estruturas hidráulicas. Os resultados mostram quanto as variáveis de entrada influenciam na determinação das vazões e quanto estas vazões influenciam no projeto das estruturas hidráulicas. Como recomendação geral, visto a facilidade no uso de ferramentas computacionais e sistemas de suporte a decisão, sugere-se que sempre seja realizada uma análise de sensibilidade nos estudos hidrológicos. A análise de sensibilidade irá permitir a avaliação dos erros e incertezas que são cometidos quando da adoção das variáveis de entrada. / A sensitivity analysis of input variables for flood hydrographs determination in watersheds without observed hydrological data is presented in this work. Influence of CN (number of curve), drainage area, time of concentration, rainfall duration and return period on the calculated flood hydrographs is analyzed. It is made a comparison among three unit hydrographs methods: SCS, Santa Barbara and Clark. ABC 6, a decision support system developed at USP (Universidade de São Paulo) is used as a tool for sensitivity analysis. A study of practical application is made to examine the influence of flow in design of hydraulic structures. Results show how input variables influence calculated flows and how these flows influence design of hydraulic structures. It is suggested, by the fact that computational tools and decision support systems are easy to use, that a sensitivity analysis in hydrological studies must be always be performed. Sensitivity analysis will allow evaluation of hydrologic design results due to errors and uncertainness caused by input variables.

Los objetivos de la presente tesis son la identificación de la peligrosidad en las intersecciones de ramblas con carreteras, y la aplicación de diferentes índices, producto de análisis cuantitativos y valoraciones cualitativas basadas en un extenso trabajo de campo reunido en fichas descriptivas. Se analizan las diferentes obras de drenaje que afectan al área de estudio, sus funciones y requerimientos para optimizar el tipo de diseño, la ubicación y la eficiencia de las obras de drenaje transversales a los flujos de avenida. Ello sirve de base para conocer la peligrosidad de los cruces de carreteras con ramblas que depende del nivel de exposición de las infraestructuras viarias y del tipo de cruce de carretera.Para la obtención de datos de caudal se ha empleado el método del hidrograma unitario (MHU) y el método racional modificado (MRM), así como la integración de métodos de geometría hidráulica y técnicas de teledetección. Complementariamente, se ha realizado una modelización hidráulica y la aplicación de modelos empíricos para la estimación de la erosión del lecho y transporte de fondo.Otro objetivo del estudio es la definición de propuestas de gestión de los datos sobre peligrosidad orientadas a estrategias y planes de protección civil. El uso de visores por parte de las autoridades competentes, la integración, mantenimiento y manejo de los datos, así como la creación de un Atlas interactivo de peligrosidad hidrológica e hidromorfológica en carreteras son aplicaciones prácticas concretas de la tesis. / The objectives of this thesis are the identification of the hazard at intersections between ephemeral channels and roads, and the application of different rates, resulting from quantitative and qualitative assessments based on important fieldwork stored in descriptive sheets.Different drainage affecting the study area are analyzed, their functions and requirements to optimize the design type, the location and the efficiency of cross drainage works to flood flows. This serves as a starting point to learn about the dangerous road junctions to ephemeral channels depending on the level of exposure of road infrastructure and the type of road crossing.To obtain flow data has been used the unit hydrograph method (UHM) and the modified rational method (MRM) and the integration of hydraulic geometry methods and techniques of remote sensing. Additionally, a hydraulic modeling has been run and the application of empirical models for estimating the bed erosion and bedload transport.Another objective of the study is define proposals for data management about hazard focused to strategies and plans for protection of citizens. The use of web viewers by the competent authorities, integration, maintenance and management of data and the creation of an interactive atlas and hydrological and hydromorphological hazards on roads are actual practical applications of the thesis.

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

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

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:37:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maycon Patricio de Hollanda.pdf: 2102332 bytes, checksum: a634a767fbb8a76a1897076e187fba8a (MD5) Previous issue date: 2012-12-19 / A utilização não sustentável dos recursos naturais tem gerado condições de escassez ou até mesmo esgotamento de alguns destes recursos. A água é um dos recursos naturais mais ameaçados pela exploração não sustentável. O estudo em bacias hidrográficas possibilita a integração dos fatores que condicionam a qualidade e a quantidade dos recursos hídricos, com os seus reais condicionantes físicos e antrópicos. A modelagem matemática constitui uma importante ferramenta para o gerenciamento dos recursos hídricos e o estudo geográfico de bacias hidrográficas. Do exposto, objetivou-se, avaliar a aplicabilidade do TOPMODEL para simular a vazão máxima (Qmáx), lâmina de escoamento superficial (LES) e hidrogramas de escoamento superficial em eventos de precipitação na microbacia hidrográfica do córrego Jaqueira (MCJ). A área de estudo possui 0,22 km², cinco tipos de uso e cobertura do solo, e um rio perene. Os dados de entrada do modelo constituíram-se do Indice topográfico, gerado a partir do MNT com resolução de 7m X 7m, da capacidade de água disponível na zona radicular, obtida por meio da média ponderada de cada valor para cada cobertura do solo, do déficit inicial de umidade na zona radicular, sendo considerado como 40% do SRmáx, da velocidade de propagação em canal, calculado a partir do tempo de concentração, e do armazenamento exponencial e da transmissividade efetiva do solo, ambos obtidos em literatura. Foram escolhidos 20 eventos durante o período de 19 de julho de 2009 a 28 de dezembro de 2011, no qual foram escolhidos de forma aleatória 6 eventos para calibração e 14 eventos para validação do modelo. Os eventos simulados no processo de calibração mostrou tendência de subestimar a Qmáx e LES em média 71% e 51%, respectivamente, ao final do processo foi calculado a média dos parâmetros de entrada tendo como critério os valores dos eventos que apresentaram valores positivos de eficiência, para serem utilizados no processo de validação. Após simular os 14 eventos destinados ao processo de validação do modelo, observou-se a tendência do modelo em simular 4 tipos de hidrogramas, que são, eventos em que os valores de Qmáx e LES foram subestimados em média de 50%, eventos que apresentam simulações com dois picos de Qmáx, em que o primeiro pico é subestimado e o segundo superestimado, eventos que apresentaram os melhores valores de eficiência com um pico bem definido, e eventos que apresentaram os piores valores de eficiência. Sendo que em resumo o modelo subestimou a Qmáx em 71% dos eventos e a LES em 51% dos eventos. Cabe destacar os eventos 6, 10 e 14 onde apresentaram eficiência acima de 0,70, e os eventos 9 e 11,em que por não terem suas amplitudes de intensidade de precipitação englobadas no processo de calibração apresentaram os piores resultados entre todos os eventos de validação analisados. Apesar do TOPMODEL apresentar baixa eficiência em diversas simulações dos hidrogramas de vazão de escoamento superficial, o modelo é promissor na modelagem dos hidrogramas, uma vez que os valores de vazão analisados na MCJ são muito pequenos / The unsustainable use of natural resources has generated conditions of scarcity or even exhaustion of some of these resources. Water is a natural resource most threatened by unsustainable exploration. The study watersheds enables integration of the factors that influence the quality and quantity of water resources, with its real physical and human constraints. Mathematical modeling is an important tool for the management of water resources and geographical study watershed. From the above, our aim was to evaluate the applicability of TOPMODEL to simulate the maximum flow (Qmáx), blade runoff (LES) and the runoff hydrographs for rainfall events in the microbasin hydrographic Jaqueira (MCJ). The study area has 0.22 km ², five types of land use and land cover, and a perennial river. The input data of the model consisted of topographic index, generated from the DEM with resolution of 7m x 7m, the available water capacity in the root zone, obtained by weighted average of each value for each ground cover, the initial deficit of moisture in the root zone, considered as 40% of SRmáx, propagation velocity in the channel, calculated from the time of concentration and storage exponential transmissivity and effective soil, both obtained in literature. 20 events were chosen during the July 19th, 2009 to December 28th, 2011, which were randomly selected for calibration 6 events and 14 events for model validation. The simulated events in the calibration process tended to underestimate the Qmáx and LES averaged 71% and 51%, respectively, at the end of the process was calculated average of the input parameters and values as a criterion of events that showed positive values efficiency to be used in the validation process. After the 14 events designed to simulate the process of validating the model, we observed a tendency of the model to simulate four types of hydrographs, which are events in which the values of Qmáx and LES were underestimated on average by 50%, events that showing simulations with two peaks Qmáx, where the first was underestimated and the second peak was overestimated, events that showed the best efficiency with a well defined peak, and events that showed the worst performance. In summary the model underestimated the Qmáx in 71% of events and the LES in 51% of events. It is worth mentioning events 6, 10 and 14 when it showed an accuracy of 0.70, and events 9 and 11, as for not their amplitudes of rainfall intensity encompassed by the calibration procedure gave the poorest results among all events Validation analyzed. Despite the low efficiency in TOPMODEL present several simulations of flow hydrographs of runoff, the model is promising in modeling of hydrographs, once that the values of flow analyzed in MCJ are very small

Se por um lado a estimação das vazões máximas pelos métodos tradicionais, estatístico (Análise de Frequência Local - AFL) e determinístico (Cheia Máxima Provável - CMP), vem sendo alvo de críticas, por outro, a Análise de Frequência Conjugada (AFC) e o método do Hidrograma Máximo Mais Provável (HMMP), mais recentemente proposto, evidenciam-se como ferramentas promissoras. A AFC consiste da combinação entre técnicas probabilísticas e determinísticas e o HMMP utiliza os conceitos do Hidrograma Unitário Curvilíneo (HUC) de Mockus e da distribuição temporal de chuvas dada por Huff. Este trabalho tem o intuito de aplicar os métodos AFL, AFC e HMMP de maneira a avaliar os procedimentos e peculiaridades de cada método e assim possibilitar uma análise comparativa. Os referidos métodos foram aplicados para as séries de vazões dos aproveitamentos hidrelétricos UHE Sobradinho e UHE Três Marias, localizados na bacia do rio São Francisco, e a estação fluviométrica Paso de Los Libres localizada na bacia hidrográfica do rio Uruguai. Foram avaliadas a estabilidade e a sensibilidade dos métodos à extensão da série, à variação da magnitude das menores vazões das séries de valores máximos e a influência da presença de outliers, nos valores máximos determinados. As análises da estabilidade e sensibilidade apresentam diferenças máximas entre as estimativas de vazões decamilenares de 321% para a Análise de Frequência Local, 64% para a Análise de Frequência Conjugada e 82% para o Hidrograma Máximo Mais Provável. Conclusões importantes foram obtidas, dentre as quais o fato dos métodos AFC e HMMP apresentarem vantagens em relação ao método AFL para todas as análises realizadas. O método do HMMP apresentou variação pouco significativa quanto à presença de outliers e influência da presença dos menores valores, sendo considerado o mais promissor dentre os três métodos e para as séries analisadas no presente trabalho. / If, on one hand, the estimation of peak flows by traditional statistical analysis (Local Frequency Analysis - AFL) and deterministic methods (Probable Maximum Flood - PMF) has been criticized, on the other, the Conjugated Frequency Analysis (AFC) and the method of Hydrograph Maximum Most Probable (HMMP), recently proposed, are highlighted as promising tools. The AFC consists of a combination of deterministic and probabilistic techniques and HMMP uses the concepts of Curvilinear Unit Hydrograph (HUC) by Mockus and temporal distribution of rainfall given by Huff. This paper aims to apply the AFL, AFC and HMMP methods in order to assess the procedures and peculiarities of each method and thus provide a comparative analysis. The methods were applied to the series of flows of hydroelectric Sobradinho and Três Marias, located in the São Francisco basin, and Paso de Los Libres fluviometric station located in the basin of the River Uruguay. Stability and sensitivity of the methods to extend the series, the variation of the magnitude of lower flows series of maxima and the influence of the presence of outliers in certain maximums were evaluated. The stability and sensitivity analyzes presented maximum differences between estimated decamilenares flow of 321% for the Analysis of Local Frequency, 64% for the Analysis of Combined frequency and 82% for Hydrograph Maximum Most Probable. The method presented HMMP negligible variation for the presence of outliers and influence of the presence of minor amounts, and it is considered the most promising among the three methods and for the series analyzed in this work.

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

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2016-01-05T12:43:51Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 7469211 bytes, checksum: 99e23a5e3e827ec0fdf765d03f0f8601 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-05T12:43:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 7469211 bytes, checksum: 99e23a5e3e827ec0fdf765d03f0f8601 (MD5) Previous issue date: 2015-03-27 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The assessment of rainfall-runoff transformation mechanisms with high temporal resolution data has proven crucial to the improving of hydrological studies, by providing detailed knowledge and information about the properties and the characteristics of their main variables. This study aimed at assessing the influence of rainfall event definition criteria in determining the characteristics of hyetographs, as well as in investigating the hydrological relations of rainfall events and antecedent soil moisture with those of the runoff hydrograph, by means of statistical techniques, in experimental basins in Northeast Brazil. To this end, a portion of the data was acquired, in sub-hourly scale, from the databases maintained by the partners of the research since 2003 and the other one was monitored and taken along the hydrological year of 2013-2014 through frequent measurements, performing essays and data processing. Then, descriptive statistics, hypothesis testing, exploratory data analysis, multivariate statistical techniques and multiple linear regression were carried out either for visual inspection or for statistical data investigation, in order to establish variation patterns and evaluate the association degree among variables. The first study revealed that the variation in minimum inter-event time criteria has reduced by almost 50% the number of events, and underestimated the average intensity of events by 4 times on average. The second study showed that the tropical coastal basin has approximately 4 times more events than those of semiarid, of which 6% of all events that remain unshaped, contribute to 38% of the total precipitation, and could be reduced by up to 97%, becoming mainly on unimodal events with peak to the left. The third study showed that soil moisture has a similar variation pattern up to 3 days in advance and exerts a significant influence, along with the precipitation and duration of rainfall events on both the runoff coefficient, the peak and the discharge of hydrographs; on the other hand, the principal component responsible for the peak and intensities of hyetographs was significant only on the runoff coefficient, which was, in turn, the best feature set for the multiple linear regression analysis, as it the coefficient of determination was 0.66. Therefore, this study highlights the importance of continuous and systematic hydro-climatological data monitoring for the experimental studies that may provide input to decision-making in water resources management measures. / O entendimento dos mecanismos de transformação chuva-vazão com dados em alta resolução temporal mostra-se fundamental no aperfeiçoamento da maior parte dos estudos hidrológicos, ao provê conhecimento e informação detalhada a respeito das propriedades e características de suas principais variáveis. Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência dos critérios de definição de evento chuvoso na determinação das características dos hietogramas, bem como investigar as relações hidrológicas dos eventos chuvosos e da umidade antecedente do solo com aquelas dos hidrogramas de escoamento superficial, por meio de técnicas estatísticas, em bacias experimentais do Nordeste Brasileiro. Para tanto, uma parcela dos dados foi adquirida, em escala sub-horária, dos bancos de dados mantidos pelos parceiros da Rede de Hidrologia do Semiárido (REHISA) desde 2003 e a outra foi monitorada e obtida ao longo do hidrológico 2013-2014, por meio de frequentes medições, realização de ensaios e tratamento de dados. Em seguida, técnicas de estatística descritiva, testes de aderência e de hipóteses, métodos exploratórios de dados, análises estatísticas multivariadas e técnicas de regressão linear múltipla foram utilizadas, quer na inspeção visual, quer na investigação estatística dos dados, a fim de estabelecer padrões de variação e avaliar o grau de associação entre variáveis. O primeiro estudo realizado revelou que a variação do critério de mínimo intervalo de tempo entre eventos fez reduzir em até quase 50% o número de eventos, além de subestimar a intensidade média dos eventos 4 vezes, em média. O segundo estudo mostrou que a bacia hidrográfica tropical costeira apresenta aproximadamente 4 vezes mais eventos do que as do semiárido, dos quais 6% da totalidade dos eventos que permanecem não caracterizados, contribuem para 38% do total precipitado, e puderam ser reduzidos em até 97%, transformando-se, sobretudo, em eventos do tipo unimodal com pico à esquerda. O terceiro estudo mostrou que a umidade do solo apresenta um padrão de variação similar até 3 dias de antecedência e exerce uma influência significante, juntamente com a lâmina precipitada e a duração dos eventos chuvosos, sobre o coeficiente de escoamento, o pico e a vazão do hidrograma; por outro lado, a componente responsável pelo pico e intensidades dos hietogramas foi significante apenas sobre o coeficiente de escoamento, este que, por sua vez, foi a característica melhor ajustada pela análise de regressão múltipla, dado o coeficiente de determinação de 0,66. Portanto, este estudo evidencia a importância do monitoramento contínuo e sistemático de dados hidroclimatológicos para a realização de estudos experimentais que venham a dar subsídios à tomada de decisões em medidas de gerenciamento de recursos hídricos.