Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Humanas, Departamento de Geografia, Programa de Pós-Graduação em Geografia, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-09T14:03:48Z No. of bitstreams: 1 2016_FelippeDamiãoMellodiSilva.pdf: 2370647 bytes, checksum: 2eaeb2b6e4a10b3d28914a9f106a1e1d (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-09T20:04:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_FelippeDamiãoMellodiSilva.pdf: 2370647 bytes, checksum: 2eaeb2b6e4a10b3d28914a9f106a1e1d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-09T20:04:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_FelippeDamiãoMellodiSilva.pdf: 2370647 bytes, checksum: 2eaeb2b6e4a10b3d28914a9f106a1e1d (MD5) / A disponibilidade hídrica vem diminuindo gradativamente devido aos desordenados processos de urbanização, industrialização e expansão agrícola. Neste contexto, para a realização de uma gestão adequada dos recursos hídricos é imprescindível a utilização de bases de dados confiáveis. A aplicação de modelos vem sendo amplamente difundida com o objetivo de se reduzir o nível de incerteza e subjetividade, visto isto, esse trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho do modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool) na predição da vazão na bacia hidrográfica do Rio Preto. Foram realizadas 12 simulações, onde variou-se: Modelo Digital de Elevação (MDE), quantidade de unidade de resposta hidrológica (HRU), quantidade de iterações no processo de calibração, estações climatológicas e fluviométricas. Para as simulações foram utilizadas séries mensais que se estenderam de 1981 a 2000 para o período de calibração e de 2001 a 2010 para a verificação. Para a calibração, foram utilizados 8 parâmetros, sendo que os mais influentes foram: a capacidade de água disponível no solo (SOL_AWC) e a curva número (CN2). Para avaliação dos resultados foram aplicados 3 coeficientes de análise: Nash-Sutcliffe (NSE), porcentagem BIAS (PBIAS) e a padronização do Root Mean Square Error (RSR). O modelo apresentou melhores resultados para o período de calibração em relação ao período de verificação. Em praticamente todas as simulações o modelo superestimou os picos e apresentou um retardo sistêmico na fase de recessão das vazões. As variáveis do balanço hídrico (precipitação, evapotranspiração, escoamentos superficial e de base) apresentaram resultados coerentes considerando as características físicas da área de estudo (bioma Cerrado), embora, o escoamento superficial tenha sido superestimado e a evapotranspiração tenha sido subestimada em relação à trabalhos semelhantes. A partir dos resultados obtidos, foi possível concluir que o modelo SWAT é passível de ser utilizado como ferramenta de auxílio na elaboração de políticas públicas com foco na gestão dos recursos naturais. / The water availability is declining gradually due to disordered processes of urbanization, industrialization and agricultural expansion. In this context, to carry out proper management of water resources is essential to the use of reliable databases. The application of models has been widely disseminated in order to reduce the level of uncertainty and subjectivity, because this, this study aimed to evaluate the performance of the SWAT model (Soil and Water Assessment Tool) in predicting the flow in the Preto river basin. 12 simulations were performed, which was varied: Digital Elevation Model (DEM), amount of hydrologic response unit (HRU), number of iterations in the calibration process, climatological and gauged stations. For the simulations were used monthly series that extended from 1981 to 2000 for the calibration period and 2001-2010 for verification. For calibration, 8 parameters were used, and the most influential were the available water capacity in the soil (SOL_AWC) and the number curve (CN2). To evaluate the results were applied 3 analysis coefficients: Nash-Sutcliffe (NSE), percentage BIAS (PBIAS) and the standardization of the Root Mean Square Error (RSR). The model showed better results for the calibration period for verification period. In almost all the simulations the model overestimated the peaks and presented a systemic delay in the recession phase of the flow. The variables of the water balance (precipitation, evapotranspiration, surface runoff and base) showed consistent results considering the physical characteristics of the study area (Cerrado), although the runoff has been overestimated and evapotranspiration has been underestimated in relation to work like. From the results, it was concluded that the SWAT model is likely to be used as a tool in the development of public policies with a focus on natural resource management.

Made available in DSpace on 2014-06-12T16:30:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5077_1.pdf: 3848079 bytes, checksum: f2fe2c351c03a66ef32ce760ca41b9d1 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / A pesquisa teve com principal foco utilizar as tecnologias dos Sistemas de Informações Geográficas (SIG) para analisar e simular o processo de transformação de chuva em vazão. Para tanto foi estabelecida uma metodologia para implementação de um SIG que simula a transformação de chuva em vazão, baseada nos modelos hidrológicos distribuídos e no cruzamento de planos de informação no formato raster. Trabalhou-se com um modelo hidrológico distribuído simplificado, baseado na equação do método racional, onde todas as perdas sofridas pela a água no ciclo hidrológico foram expressas por um único coeficiente. Foram utilizados dados de chuva, capacidade de escoamento superficial do solo e altimetria para calibrar e validar o modelo de transformação de chuva-vazão. Foi utilizada álgebra de mapas para organizar e determinar os parâmetros necessários do modelo. A validação da metodologia foi realizada na bacia hidrográfica do rio Salgado, localizada ao sul do Estado do Ceará. Os coeficientes do modelo foram calibrados de acordo com a realidade dessa região estudada, diferentemente da grande maioria dos modelos que utilizam coeficientes de literaturas oriundos de experiências em outras regiões, em laboratórios ou por formulações matemáticas e estatísticas. A metodologia implantada foi validada através do coeficiente de determinação R2

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2226_1.pdf: 3621959 bytes, checksum: c655495c6428bfdcb7952165504084d5 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Este trabalho aborda uma avaliação da influência do modelo hidrológico ou da técnica matemática de transformação de chuva em vazão utilizados no estudo sobre os deflúvios superficiais de uma bacia hidrográfica da região semiárida do Brasil, quando aplicados a cenários sintéticos de mudanças climáticas. Os cenários foram construídos considerando alterações variando de 1ºC a 4ºC nos dados históricos de temperatura, os quais foram refletidos nos dados de evapotranspiração potencial, e alterações variando de -20% a +20% nos dados históricos de precipitação pluviométrica, formando conjuntos de dados de entrada para os modelos utilizados. O estudo foi aplicado na bacia hidrográfica do rio Piancó, localizada integralmente em região semiárida do Nordeste brasileiro. São quatro os modelos utilizados nesse trabalho: um modelo hidrológico empírico-estatístico, um modelo hidrológico conceitual concentrado, um modelo hidrológico conceitual distribuído e um modelo em rede neural artificial. Os modelos foram calibrados e validados com os dados históricos referentes ao período de janeiro de 1964 a dezembro de 1990, sendo 20 anos para calibração e sete anos para validação. Posteriormente, os modelos foram abastecidos com os dados dos cenários sintéticos de mudanças climáticas, visando gerar deflúvios correspondentes a esses cenários. Foram realizadas comparações entre os valores previstos de deflúvios gerados por cada modelo, em nível anual e mensal, visando determinar as diferenças obtidas entre os modelos, indicando a sua influência nas previsões de alterações nos escoamentos hídricos na bacia estudada. Os resultados mostram que os modelos utilizados têm capacidade de reproduzir de forma satisfatória a série histórica de vazão e que claramente há diferenças nas vazões simuladas pelos modelos, tanto em nível anual quanto em nível mensal, demonstrando que o modelo hidrológico ou a técnica de transformação de chuva em vazão utilizados no estudo da resposta hidrológica a variações climáticas influencia diretamente os resultados

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:22Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2262_1.pdf: 5576671 bytes, checksum: 746505f766ef208636f80a090d9d0ff7 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A modelagem hidrológico-hidrodinâmica de sistemas fluviais complexos em áreas urbanas é abordada neste trabalho utilizando-se para isso um modelo hidrológico determinístico de base física distribuído que requer informações cartográficas, informações extraídas de imagens de satélite e informações hidrológicas. O sistema hidrológico estudado consiste da bacia hidrográfica do Rio Beberibe, que é uma das principais bacias da Região Metropolitana de Recife, no Estado de Pernambuco, Brasil. A partir da hidrografia e do Modelo Numérico do Terreno foram traçados automaticamente os contornos das bacias hidrográficas dos diversos canais enquanto que a classificação multiespectral da imagem de satélite de alta resolução permitiu a obtenção do mapa de uso do solo por cada bacia hidrográfica. Os dados de chuva foram coletados da Plataforma de Coleta de Dados (PCD) localizada em Olinda. Os dados de nível d água foram obtidos das réguas limnimétricas instaladas nos vários canais e as campanhas de medição de velocidades de fluxo permitiram o cálculo das vazões nesses canais. O período de obtenção dos dados para modelagem teve início em maio de 2007 e término em agosto de 2007 com intervalo de 2 horas. Para isso foi feito o treinamento de voluntários, moradores das regiões próximas aos canais, para efetuarem as leituras das réguas limnimétricas, nos horários das 07:00h, 09:00h, 11:00h, 13:00h, 15:00h e 17:00h. Os resultados das simulações permitiram avaliar que o uso do modelo hidrológico-hidrodinâmico MIKE SHE/MIKE 11 se configura em uma ferramenta bastante eficaz para simulação de eventos na região de estudo, para fins diversos como suporte à decisão na ocorrência de eventos extremos (Defesa Civil), planejamento de uso e ocupação do solo e ações estruturais e não-estruturais de macrodrenagem. Em situações de enchentes, em que se necessita de respostas rápidas, a modelagem hidrológico-hidrodinâmica, baseada em dados de entrada confiáveis, representa uma ferramenta importante que permite fazer as intervenções e auxiliar as populações de áreas de risco

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Ingeniero Civil / La programación de la operación intradiaria de centrales hidroeléctricas de embalse, está determinada por la capacidad de éstas para responder de manera rápida y económica frente a cambios en la demanda eléctrica. Esta variabilidad en la operación provoca fluctuaciones importantes en los caudales aguas abajo del punto de restitución de la central. El objetivo de la presente memoria es evaluar el grado de alteración hidrológica intradiaria debido a las operaciones de las centrales hidroeléctricas Ralco y Pangue del Sistema Interconectado Central (SIC), tanto para las condiciones actuales de operación como para escenarios alternativos de restricciones operacionales que apunten a limitar la alteración hidrológica intradiaria. La alteración hidrológica intradiaria se cuantificó en base a los cuatro indicadores propuestos por Zimmerman et al. (2010). Estos indicadores se obtienen a partir de series de tiempo de caudales horarios en un período de 24 horas. Estas series de operación se obtienen mediante la utilización del modelo MIPUC, modelo de pre-despacho del SIC, que resuelve el problema de coordinación hidrotérmica de corto plazo. Los resultados del modelo MIPUC permiten, además, analizar el impacto económico producto de las restricciones a la operación. El diagnóstico consistió en comparar los indicadores de alteración hidrológica intradiaria obtenidos bajo la operación real observada y una situación natural definida por la ausencia de los embalses. Dado que el diagnóstico arrojó un grado de alteración significativo respecto del régimen natural de caudales en el período de estudio, se definieron e impusieron restricciones de caudal mínimo y variación máxima horaria de caudal sobre la operación de la central Pangue. Se consideraron caudales mínimos entre un 30% y un 60% del caudal medio mensual histórico del río Biobío en el punto de interés. Las variaciones de caudal entre horas consecutivas se limitaron entre 14 m /s y 68 m /s. Ambos tipos de restricciones a la operación de la central Pangue producen mejoras en los indicadores de alteración hidrológica intradiaria. La restricción de variación máxima horaria de caudal produce una mejora significativa de los indicadores durante todo el período de evaluación, mientras que la restricción de caudal mínimo sólo es efectiva en cierto período del año. Adicionalmente, se observó que el efecto sobre el grado de alteración hidrológica no es proporcional a la magnitud de las restricciones. Restricciones de pequeña magnitud no producen una mejora muy significativa sobre los indicadores. En términos económicos, el aumento del costo total del sistema debido a las restricciones sobre la operación de la central Pangue resulta del efecto neto entre las variaciones del costo futuro del agua y del costo de producción térmica. Al comparar los efectos de ambas restricciones sobre los indicadores de alteración hidrológica con el aumento de los costos, se deduce que la restricción de variación máxima horaria de caudal mejora los indicadores a un menor costo que la restricción de caudal mínimo mensual. Se determinó que para el caso más restrictivo, el aumenta de costo representa un 0,2% de los ingresos a nivel semanal de la central Pangue. Se concluye que la restricción de variación máxima horaria de caudal obtiene mejores resultados tanto en términos de efectividad como de eficiencia económica. Adicionalmente, las restricciones ambientales parecen no producir un aumento excesivo de costos sobre la operación del sistema.

O desenvolvimento urbano altera significativamente o ciclo natural das bacias hidrográficas. Com o surgimento da drenagem urbana sustentável, o rápido escoamento das águas pluviais deu lugar à restituição das características naturais da bacia hidrográfica através do planejamento do desenvolvimento urbano aliado ao uso de técnicas compensatórias que promovem a infiltração e detenção de águas pluviais. Entretanto, em bacias urbanizadas, o uso das técnicas compensatórias tem alcance limitado, principalmente pelo alto grau de impermeabilização das bacias, pela falta de preocupação com a drenagem durante a expansão urbana, pela baixa disponibilidade de espaço e pelos altos custos de aplicação de medidas estruturais de drenagem urbana. Assim, os princípios de drenagem urbana sustentável são muitas vezes considerados inadequados a ambientes de urbanização consolidada. Desta forma, este trabalho teve por objetivo avaliar o desempenho do uso em conjunto de diversas técnicas compensatórias definidas através do desenvolvimento de mapas de adequabilidade de uma bacia hidrográfica urbana à aplicação das técnicas compensatórias e de simulação hidrológica. Foram avaliadas bacias de detenção, pavimentos permeáveis, jardins de chuva, telhados verdes, trincheiras de infiltração e microreservatórios individuais. O desempenho das técnicas compensatórias foi avaliado individualmente e trabalhando em conjunto. Mapas de adequabilidade foram criados para locação e quantificação das técnicas compensatórias na bacia hidrográfica. Os resultados mostraram que a aplicação extensiva de técnicas compensatórias em ambiente urbano pode provocar melhoras significativas na redução de vazão de pico e controle do volume de hidrogramas de cheia, com melhores desempenhos individuais de até 35,5% de redução de pico e 32,48% de redução de volume de hidrogramas (TR 2 anos) com o uso de trincheiras de infiltração e 12,77% de redução de vazão de pico e 9,57% de redução de volume (TR 100 anos) com o uso de telhados verdes. Simulando as técnicas compensatórias mais eficientes funcionando em conjunto, foram obtidas reduções de 59,00% de vazão de pico e 46,37% de redução de volume para precipitações de tempo de retorno de 2 anos e 25,66% de vazão de pico e 26,45% de redução de volume em precipitações de 100 anos de tempo de retorno. Assim, concluiu-se que a adaptação de regiões urbanizadas aos princípios da drenagem urbana sustentável é possível e eficiente, e bons resultados podem ser obtidos mesmo nos ambientes mais densamente ocupados. Entretanto, a falta de planejamento durante o desenvolvimento urbano e a pouca disponibilidade de espaço impede a otimização do arranjo espacial dos dispositivos e limita a eficiência de algumas técnicas compensatórias, principalmente aquelas de grande porte. / Urban development significantly alters the natural cycle of river basins. With the emergence of sustainable urban drainage, rapid stormwater runoff gave way to recovering the natural characteristics of the river basin through the urban development planning coupled with the use of compensatory techniques that promote the infiltration and detention of stormwater. However, in already urbanized basins, the use of compensatory techniques have limited reach, especially by the high impermeabilization of the basins, the lack of concern with drainage during urban sprawl, low space availability and high implementation costs of structural measures of urban drainage. Thus, the principles of sustainable urban drainage are often considered inadequate to consolidated urban environments. Therefore, this study aimed to evaluate the performance of the conjunction use of several compensatory techniques defined after developing suitability maps for the urban basin and hydrologic simulation. We evaluated detention basins, permeable pavements, rain gardens, green roofs, infiltration trenches and individuals cisterns. We assessed the performance of compensatory techniques working individually and working together. Suitability maps were created for positioning and quantification of compensatory techniques in the watershed. The results showed that extensive application of compensatory techniques in an urban environment could lead to significant improvements in peak flow reduction and control of hydrograms volume, with best individual performance up to 35.5% peak reduction and 32.48% hydrograms volume reduction (TR 2 years) using infiltration trenches and 12.77% peak flow reduction and 9 57% volume reduction (TR 100 years) using green roofs. Simulating the most efficient compensatory techniques working together, the results shown 59.00% of peak flow reductions and 46.37% of volume reduction to 2-years rainfalls and 25.66% peak flow reduction and 26.45% of volume reduction in 100-years rainfalls. Thus, we concluded that the adaptation of urbanized areas to sustainable urban drainage principles is possible and efficient, and good results can be obtained even in the more densely occupied environments. However, the lack of planning for urban development and the limited space availability prevents the optimization of devices spatial arrangement and limits the effectiveness of certain compensatory techniques, especially those large as detention basins.

Tese de mestrado. Engenharia do Ambiente (Área de especialização Tratamento de Águas e Águas Residuais). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado. Engenharia do Ambiente (Área de especialização de Tratamento de Águas e Águas Residuais). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009