A escassez de dados hidrológicos no Brasil é um problema recorrente em muitas regiões, principalmente em se tratando de dados hidrométricos, produção de sedimentos e qualidade da água. A pesquisa por modelos de bacias hidrográficas tem aumentado nas últimas décadas, porém, a estimativa de dados hidrossedimentológicos a partir de modelos mais sofisticados demanda de grande número de variáveis, que devem ser ajustadas para cada sistema natural, o que dificulta a sua aplicação. O objetivo principal desta tese foi avaliar diferentes ferramentas de modelagem utilizadas para a estimativa da vazão, produção de sedimentos e qualidade da água e, em particular, comparar os resultados obtidos de um modelo hidrológico físico semi-distribuído, o Soil Water Assessment Tool (SWAT) com os resultados obtidos a partir de modelos hidrológicos concentrados, com base na metodologia do número da curva de escoamento do Soil Conservation Service (SCS-CN) e no modelo Generalized Watershed Loading Function (GWLF). Buscou-se avaliar e apresentar em quais condições o uso de cada modelo deve ser recomendado, ou seja, quando o esforço necessário para executar o modelo semi-distribuído leva a melhores resultados efetivos. Em relação à simulação da vazão, os resultados dos dois modelos foram altamente influenciados pelos dados de precipitação, indicando que existem, possivelmente, falhas ou erros de medição que poderiam ter influenciado negativamente os resultados. Portanto, foi proposto aplicar o modelo semi-distribuído com dados de precipitação interpolados (DPI) de alta resolução para verificar a eficiência de seus resultados em comparação com os resultados obtidos com a utilização dos dados de precipitação observados (DPO). Para simulação da produção de sedimentos, e das concentrações de nitrogênio e fósforo, o SWAT realiza uma simulação hidrológica mais detalhada, portanto, fornece resultados ligeiramente melhores para parâmetros de qualidade da água. O uso do modelo semi-distribuído também foi ampliado para simular uma bacia hidrográfica sob a influência do reservatório, a fim de verificar a potencialidade do modelo para esse propósito. Os modelos também foram aplicados para identificar quais os impactos potenciais das mudanças no uso do solo previstas e em andamento. Os cenários estudados foram: I – cenário atual, II – cenário tendencial, com o aumento da mancha urbana e substituição do solo exposto e de parte da mata nativa por uso agrícola; III – cenário desejável, complementa o crescimento urbano tendencial com aumento de áreas de reflorestamento. As metodologias foram aplicadas em duas bacias hidrográficas localizadas no Sudeste do Brasil. A primeira é a bacia do rio Jacaré-Guaçu, incluída na Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos 13 (UGRHI-13), a montante da confluência do rio das Cruzes, com uma área de 1934 km2. O segundo caso de estudo, é a bacia do rio Atibaia, inserida na UGRHI-5, tem uma área de 2817,88 km2 e abrange municípios dos estados de São Paulo e Minas Gerais. Como principal conclusão, o desempenho do modelo semi-distribuído para estimar a produção de sedimentos, e as concentrações de nitrogênio e fósforo foi ligeiramente melhor do que as simulações do modelo concentrado SCS-CN e GWLF, mas essa vantagem pode não compensar o esforço adicional de calibrá-lo e validá-lo. / The lack of hydrological data in Brazil is a recurrent problem in many regions, especially in hydrometric data, sediment yield and water quality. The research by simplified models has increased in the last decades, however, the estimation of hydrossedimentological data from these more sophisticated models demands many variables, which must be adjusted for each natural system, which makes it difficult to apply. At times it is necessary to respond quickly without much precision in the results, in these situations, simpler models with few parameters can be the solution. The objective of this research is to evaluate different modelling tools used estimate streamflow, sediments yield and nutrients loads values, and namely to compare the results obtained from a physically-based distributed hydrological model (SWAT) with the results from a lumped hydrological, the Soil Conservation Service (SCS-CN) and the Generalized Watershed Loading Function (GWLF) model. Both models use the curve number (CN) concept, determined from land use, soil hydrologic group and antecedent soil moisture conditions and were run with a daily time step. We are particularly interested in understanding under which conditions the use of each model is to be recommended, namely when does the addition effort required to run the distributed model leads to effective better results. The input variables and parameters of the lumped model are assumed constant throughout the watershed, while the SWAT model performs the hydrological analysis at a small unit level, designated as hydrological response units (HRUs), and integrates the results at a sub-basin level. In relation to the flow simulation, the results of the two models were highly influenced by the rainfall data, indicating that, possibly, faults or measurement errors could have negatively influenced the results. Therefore, it was proposed to apply the distributed model with high-resolution grids of daily precipitation to verify the efficiency of its results when compared to rainfall data. For simulation of sediment, nitrogen and phosphorus, SWAT performs a more detailed simulation and thus provides slightly better results. The use of the SWAT was also extended to simulate the influence of reservoir, in order to verify the potentiality of the model, in relation to the simulation. The models also were used to identify which are potential impacts of the ongoing land use changes. The scenarios were: I - Current scenario, II - trend scenario, with the increase of urban land and replacement of the exposed soil and part of the native forest by agricultural use; III - desirable scenario complements the trend urban growth with the replacement of exposed soil and part of the agricultural use by reforestation. The methodologies were applied on two watersheds located in the Southeast of Brazil. The first one is the Jacaré-Guaçu river basin, included in the Water Resources Management Unit 13 (UGRHI-13), upstream of Cruzes river confluence, with an area of 1934 km2. The second watershed is the Atibaia River Basin, a part of Water Resources Management Unit 5 (UGRHI-5). It has an area of 2817.88 km2 and covers municipalities of the states of São Paulo and Minas Gerais.

Orientador: Júlio Cesar Refosco. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Florestal) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

A escassez de dados hidrológicos no Brasil é um problema recorrente em muitas regiões, principalmente em se tratando de dados hidrométricos, produção de sedimentos e qualidade da água. A pesquisa por modelos de bacias hidrográficas tem aumentado nas últimas décadas, porém, a estimativa de dados hidrossedimentológicos a partir de modelos mais sofisticados demanda de grande número de variáveis, que devem ser ajustadas para cada sistema natural, o que dificulta a sua aplicação. O objetivo principal desta tese foi avaliar diferentes ferramentas de modelagem utilizadas para a estimativa da vazão, produção de sedimentos e qualidade da água e, em particular, comparar os resultados obtidos de um modelo hidrológico físico semi-distribuído, o Soil Water Assessment Tool (SWAT) com os resultados obtidos a partir de modelos hidrológicos concentrados, com base na metodologia do número da curva de escoamento do Soil Conservation Service (SCS-CN) e no modelo Generalized Watershed Loading Function (GWLF). Buscou-se avaliar e apresentar em quais condições o uso de cada modelo deve ser recomendado, ou seja, quando o esforço necessário para executar o modelo semi-distribuído leva a melhores resultados efetivos. Em relação à simulação da vazão, os resultados dos dois modelos foram altamente influenciados pelos dados de precipitação, indicando que existem, possivelmente, falhas ou erros de medição que poderiam ter influenciado negativamente os resultados. Portanto, foi proposto aplicar o modelo semi-distribuído com dados de precipitação interpolados (DPI) de alta resolução para verificar a eficiência de seus resultados em comparação com os resultados obtidos com a utilização dos dados de precipitação observados (DPO). Para simulação da produção de sedimentos, e das concentrações de nitrogênio e fósforo, o SWAT realiza uma simulação hidrológica mais detalhada, portanto, fornece resultados ligeiramente melhores para parâmetros de qualidade da água. O uso do modelo semi-distribuído também foi ampliado para simular uma bacia hidrográfica sob a influência do reservatório, a fim de verificar a potencialidade do modelo para esse propósito. Os modelos também foram aplicados para identificar quais os impactos potenciais das mudanças no uso do solo previstas e em andamento. Os cenários estudados foram: I – cenário atual, II – cenário tendencial, com o aumento da mancha urbana e substituição do solo exposto e de parte da mata nativa por uso agrícola; III – cenário desejável, complementa o crescimento urbano tendencial com aumento de áreas de reflorestamento. As metodologias foram aplicadas em duas bacias hidrográficas localizadas no Sudeste do Brasil. A primeira é a bacia do rio Jacaré-Guaçu, incluída na Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos 13 (UGRHI-13), a montante da confluência do rio das Cruzes, com uma área de 1934 km2. O segundo caso de estudo, é a bacia do rio Atibaia, inserida na UGRHI-5, tem uma área de 2817,88 km2 e abrange municípios dos estados de São Paulo e Minas Gerais. Como principal conclusão, o desempenho do modelo semi-distribuído para estimar a produção de sedimentos, e as concentrações de nitrogênio e fósforo foi ligeiramente melhor do que as simulações do modelo concentrado SCS-CN e GWLF, mas essa vantagem pode não compensar o esforço adicional de calibrá-lo e validá-lo. / The lack of hydrological data in Brazil is a recurrent problem in many regions, especially in hydrometric data, sediment yield and water quality. The research by simplified models has increased in the last decades, however, the estimation of hydrossedimentological data from these more sophisticated models demands many variables, which must be adjusted for each natural system, which makes it difficult to apply. At times it is necessary to respond quickly without much precision in the results, in these situations, simpler models with few parameters can be the solution. The objective of this research is to evaluate different modelling tools used estimate streamflow, sediments yield and nutrients loads values, and namely to compare the results obtained from a physically-based distributed hydrological model (SWAT) with the results from a lumped hydrological, the Soil Conservation Service (SCS-CN) and the Generalized Watershed Loading Function (GWLF) model. Both models use the curve number (CN) concept, determined from land use, soil hydrologic group and antecedent soil moisture conditions and were run with a daily time step. We are particularly interested in understanding under which conditions the use of each model is to be recommended, namely when does the addition effort required to run the distributed model leads to effective better results. The input variables and parameters of the lumped model are assumed constant throughout the watershed, while the SWAT model performs the hydrological analysis at a small unit level, designated as hydrological response units (HRUs), and integrates the results at a sub-basin level. In relation to the flow simulation, the results of the two models were highly influenced by the rainfall data, indicating that, possibly, faults or measurement errors could have negatively influenced the results. Therefore, it was proposed to apply the distributed model with high-resolution grids of daily precipitation to verify the efficiency of its results when compared to rainfall data. For simulation of sediment, nitrogen and phosphorus, SWAT performs a more detailed simulation and thus provides slightly better results. The use of the SWAT was also extended to simulate the influence of reservoir, in order to verify the potentiality of the model, in relation to the simulation. The models also were used to identify which are potential impacts of the ongoing land use changes. The scenarios were: I - Current scenario, II - trend scenario, with the increase of urban land and replacement of the exposed soil and part of the native forest by agricultural use; III - desirable scenario complements the trend urban growth with the replacement of exposed soil and part of the agricultural use by reforestation. The methodologies were applied on two watersheds located in the Southeast of Brazil. The first one is the Jacaré-Guaçu river basin, included in the Water Resources Management Unit 13 (UGRHI-13), upstream of Cruzes river confluence, with an area of 1934 km2. The second watershed is the Atibaia River Basin, a part of Water Resources Management Unit 5 (UGRHI-5). It has an area of 2817.88 km2 and covers municipalities of the states of São Paulo and Minas Gerais.

Orientador: Aulus Cavalieri Carciofi / Coorientador: Bruna Agy Loureiro / Banca: Ricardo Souza Vasconcellos / Banca: Márcia de Oliveira Sampaio Gomes / Resumo: Devido às peculiaridades fisiológicas dos gatos no balanço hídrico, a ingestão de dietas secas pode resultar na produção de baixo volume e concentração de urina, pois os gatos não compensam totalmente a baixa ingestão de água através dos alimentos bebendo mais água. Essa condição tem sido apontada como possível fator de risco para o desenvolvimento das doenças do trato urinário inferior em gatos. Assim, estratégias para aumentar a produção de urina podem ser importantes para a prevenção da urolitíase. Os efeitos da ingestão de dietas extrusadas com quantidades crescentes de proteína bruta (PB) e sódio (Na) foram avaliados no fluxo de água em gatos, comparando-se o método tradicional de balanço hídrico e a técnica de diluição de deutério. O estudo seguiu um delineamento de blocos casualizados, com três blocos de oito gatos, dois gatos por tratamento em cada bloco, totalizando seis repetições por alimento. Dietas com diferentes quantidades de PB e Na foram avaliadas: 28% de PB e 0,58% de Na, 39% de PB e 0,64% de Na, 52% de PB e 0,76% de Na e 64% de PB e 0,87% de Na. Após a adaptação, os gatos foram alojados individualmente durante 8 dias para coleta total de fezes e urina para medir o balanço hídrico (WB), excreção de ureia, e características das fezes e urina. Foram computadas as ingestões e as excreções diárias de água. O óxido de deutério foi adicionalmente utilizado para avaliar o turnover de água, com os gatos alojados em um gatil coletivo. Os dados foram analisados pelo t... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Because of the physiological peculiarities of cats in the water balance, ingestion of dry diets can result in the production of low volume and urine concentration because cats do not fully compensate for the low water intake through food drinking more water. This condition has been pointed out as a possible risk factor for the development of lower urinary tract diseases in cats. Thus, strategies to increase urine production may be important for the prevention of urolithiasis. The of extruded diets intake with increasing amounts of crude protein (CP) and sodium (Na) were evaluated on the water flux of cats, comparing the traditional water balance method and the deuterium dilution technique. The study followed a randomized block design, with three blocks of eight cats, two cats per treatment in each block, totaling six repetitions per food. Diets with different amounts of CP and Na were evaluated: 28% CP and 0.58% Na; 39% CP and 0.64% Na; 52% CP and 0.76% Na; 64% CP and 0.87% Na. After adaptation, cats were housed individually for 8 days for total collection of faeces and urine to measure water balance (WB), urea excretion, and characteristics of faeces and urine. The daily intakes and excretions of water were computed. Deuterium oxide was additionally used to evaluate water turnover, with cats housed in a collective cattery. Data were analysed by F test and means compared by polynomial contrasts (P<0.05). The methods were compared by Pearson correlation, Bland and Altman analy... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Este trabalho compreende a modelagem hidrológica da bacia hidrográfica do rio Muriaé (BHRM). As simulações hidrológicas foram realizadas com o modelo hidrológico TOPMODEL com medições de precipitação de estimativa de vazão da rede telemétrica da Rede Hidrometeorológica Nacional (RHN). Utilizou-se também as respectivas estimativas de precipitação por satélite com o método CMORPH, e a análise de precipitação integrada entre a precipitação medida pela telemetria e a estimada por satélite por meio da análise objetiva estatística (ANOBES). A calibração e a validação do modelo TOPMODEL foram realizadas para eventos hidrológicos entre 2016 e 2018. A calibração do modelo TOPMODEL com as séries de dados de precipitação acima foi avaliada por meio do coeficiente de Nash-Sutcliffe (NSE), que variou entre 0,7 e 0,9. A validação do modelo TOPMODEL com séries independentes resultou em NSE de -0,8 a 0,3. Este resultado em grande parte se deve ao pequeno número de eventos hidrológicos desde o início das medições telemétricas na BHRM. O TOPMODEL também foi utilizado para simular vazões em séries com período anual entre 2009 e 2013. A calibração e validação com séries anuais resultaram em NSE ~ 0,6. Notadamente, as simulações com CMORPH tendem a subestimar as vazões, enquanto que com ANOBES o desempenho foi melhor, em especial para períodos de cheia. Portanto, os resultados sugerem a aplicabilidade do modelo TOPMODEL para simulações hidrológicas da Bacia do Rio Muriaé, com os melhores resultados obtidos quando a modelagem iniciou em um período de estiagem e o dado de precipitação representou a variabilidade espacial da chuva. / This study comprises the hydrological modeling of the Muriaé river basin. Hydrologic simulations were performed with the TOPMODEL hydrological model, with precipitation measurements and discharge estimation from the Brazilian Hydrometeorology Network (RHN). It was also used satellite precipitation estimates with the CMORPH method, and the integrated precipitation analysis between the precipitation measured by the telemetry and the estimated by satellite through objective statistical analysis (SOAS). The calibration and validation of the TOPMODEL model were performed for hydrological events between 2016 and 2018. The calibration of the TOPMODEL model with the above precipitation data series was evaluated using the Nash-Sutcliffe coefficient (NSE), which ranged from 0,7 and 0,9. Validation of the TOPMODEL model with independent series resulted in NSE from -0,8 to 0,3. This result is largely due to the small number of hydrological events since the beginning of telemetry measurements at the Muriaé river basin. TOPMODEL was also used to simulate flows in series with annual period between 2009 and 2013. Calibration and validation with annual series resulted in NSE ~ 0.6. Notably, CMORPH simulations tend to underestimate flow rates, while with SOAS the performance was better, especially for flood periods. Therefore, the results suggest the applicability of the TOPMODEL model for hydrological simulations of the Muriaé river basin, with the best results obtained when the modeling started in a drought period and the rainfall data represented the spatial variability of the rainfall.

Orientador: Rodrigo Lilla Manzione / Banca: Célia Regina Lopes Zimback / Banca: Paulo Milton Barbosa Landim / Resumo: A água subterrânea destaca-se pela boa qualidade, baixo custo de captação e relativa abundancia no Estado de São Paulo. Na região hidrográfica do Médio Paranapanema, o Sistema Aquífero Bauru (SAB) é uma reserva estratégica e seu monitoramento é importante para que a exploração seja feita de maneira sustentável e o aquífero continue desenvolvendo seu papel no fornecimento de água para a região. A pressão exercida por sistemas agrícolas e florestais em áreas de recarga de aquíferos é uma variável ligada à tomada de decisão e ao planejamento dos recursos hídricos em uma bacia. A identificação de respostas do aquífero, em relação ao uso da terra, pode ser realizada utilizando dados de monitoramento freático e modelos de séries temporais. Neste sentido, ressalta-se a importância do estudo do comportamento e aproveitamento da água na bacia hidrográfica, a fim de determinar a evolução dos recursos hídricos no tempo e no espaço e mensurar o impacto da modificação da bacia sobre processos hidrológicos. Com base em tais pressupostos, este trabalho teve como objetivo verificar o comportamento do SAB a partir de dados de altura do nível freático coletados em poços de monitoramento localizados em diferentes parcelas experimentais no município de Assis/SP. Para isso, as series históricas das alturas do nível freático foram ajustadas aos dados de precipitação e evapotranspiração, através do modelo de transferência de ruído PIRFICT.Os resultados mostraram um comportamento distinto entre os poços localizados sob a mesma formação geológica, mas com diferentes usos da terra. Notou-se que em área agrícola os níveis foram mais sensíveis às variações sazonais e às práticas de manejo ali empregadas, denotando células de fluxo local. Enquanto que em área de conservação florestal, onde não há perturbações antrópicas, os dados de monitoramento ... / Abstract: Groundwater outstands for good quality, low withdrawing cost and relative abundance in the State of São Paulo. In the Médio Paranapanema river basin, the Bauru Aquifer System (BMS) is a strategic reserve, its water monitoring is essential for a sustainable way of exploration, and the aquifer keeps developing its role in supplying water for the region. All of the state territory aquifers are exposed to progressive deterioration, given the impacts to geological structures by growing urban settlement, industrial and agricultural blast climbing.Pressure inputted by agricultural and forestry systems in groundwater recharge areas is an important decision variable to water resources planning in the basin. The identification of aquifer responses to the use of land can be done using groundwater monitoring data and time series models. In this context, it have been highlighted the importance of studying the behavior and use of water in the basin, to determine the evaluation of water resources in time and space and measure the impact of modification on the basin hydrological processes. Based on these premises, this study aimed to verify the effects of different crops in the oscillation processes of groundwater levels in the study area. And the application of models based on observations and time series of groundwater levels to understand the processes occurring during the hydrologic cycle and affect the availability of groundwater resources of the Bauru Aquifer System in Assis / SP. Results have shown a distinct behavior between the wells located in the same geological formation, but with different land uses. It have noted that agriculture levels were more sensitive to seasonal variations and the management practices employed there, denoting local flow cells, while in wooded conservation area, where there is no human disturbance, monitoring data reflect the flow base toward the nearest drain, mainly influenced ... / Mestre

Orientador: José Tadeu Garcia Tommaselli / Banca: Margarete Cristiane de Costa Trindade Amorim / Banca: Hélio Silveira / Resumo: Os estudos dos aspectos físicos e sociais existentes em bacias hidrográficas permitem avaliar os seus diversos componentes, os processos e interações que nela ocorrem. Sobretudo, o clima funciona como um insumo de energia para a bacia hidrográfica e desempenha o papel de controlar ou influenciar diversos componentes da dinâmica socioambiental desse recorte espacial. Nessa perspectiva, o presente trabalho objetiva o estudo das características climáticas e, especificamente o conhecimento do comportamento da erosividade das chuvas e da disponibilidade hídrica na vertente paranaense da bacia hidrográfica do rio Itararé. O recorte de estudo está situado nos setores nordeste e leste do Paraná e abrange uma superfície aproximada de 4.845 km2. Foram obtidos os dados anuais, sazonais, mensais e diários de chuva de treze postos pluviométricos junto ao Instituto das Águas do Paraná e de uma estação meteorológica, de Joaquim Távora, pertencente ao Instituto Agronômico do Paraná. Foram utilizadas as seguintes metodologias: aplicou-se o índice de erosividade de Rufino, Biscaia e Merten (1993); espacializou-se as estimativas de temperatura fornecidas pela Universidade de Delaware (2014); empregou-se o balanço hídrico climatológico de Thornthwaite e Mather (1955); foram aplicados os sistemas de classificação climática de Köppen (1948), Thornthwaite (1948) e Nimer (1972); e, por fim, empregou-se a técnica de agrupamento para a obtenção de regiões homogêneas e para a definição de anos-padrão. Observou-se que embora tenham sido observados alguns padrões entre o efeito orográfico e o aumento de pluviosidade em alguns setores da bacia hidrográfica, a distribuição das isolinhas de pluviosidade e número de dias de chuva para a escala anual está propriamente... / Abstract: The studies of the physical and social aspects present in a watershed allow us to evaluate their various components, their processes and interactions that occur in it. Above all, the climate works as an energy input to the watershed and plays the role of controlling and influencing various components of the dynamics socio-environmental of this spatial cutout. From this perspective, the present study aims to study the climatic characteristics and specifically the knowledge of the behavior of rainfall erosivity and water availability in the watershed Itararé, in Parana state. The study clipping is situated in the northeast and eastern sectors of Paraná and covers an area of approximately 4,845 km2. Annual, seasonal, monthly and daily rain data of thirteen rain gauge stations were obtained along with the Paraná Institute of Water and the weather station Joaquim Távora, which belongs to the Agronomic Institute of Paraná. The following methodologies were used: erosivity indices of Rufino, Biscaia and Merten (1993); Temperature estimates provided by the University of Delaware (2014); climatic water balance of Thornthwaite and Mather (1955); Climate classification system of Köppen (1948), Thornthwaite (1948) and Nimer (1972) and, lastly, a clustering technique for obtaining homogeneous regions and to define standard-years was used. It was noticed that although some patterns between the orographic effect and the increase of pluviosity in some sectors of the watershed were observed, the distribution of isoline rainfall and the number of rainy days for the annual range is more properly related to the differences between seasonal rainfall and the interference of regional atmospheric dynamics. It was identified that the highest rainfall occur during... / Mestre

Com 6 milhões de km2, a bacia Amazônica é o maior sistema hidrográfico do mundo, com descarga estimada de 209.000 m3 s-1, e a maior extensão contínua de floresta tropical. Porém, esta região é alvo de constantes ameaças, seja das pressões por desmatamento, ou por alterações climáticas. Neste contexto, compreender o funcionamento do sistema é essencial, seja para auxiliar na tomada de decisões ou estudos de cenários futuros. Este trabalho teve como objetivo avaliar e adaptar o modelo hidrológico de grandes bacias Variable Infiltration Capacity Model (VIC v.4.0.5), para as condições tropicais. Foram utilizados dados de descarga, precipitação, temperatura e velocidade do vento, e informações sobre tipo de solo e cobertura vegetal, para simular o ciclo hidrológico em 6 grandes bacias situadas na Amazônia: Santo Antônio do Içá, Japurá, Juruá, Negro, Madeira e Purus. O modelo foi calibrado a partir das descargas mensais, de 1980 a 1990, e seu funcionamento foi verificado para o período de 1990 a 2006. Não foi possível simular o ciclo hidrológico para as bacias com grande contribuição dos Andes, Santo A. Içá e Japurá, uma vez que a estimativa de precipitação nestas regiões é subestimada. Nas outras bacias, o modelo foi capaz de simular corretamente as vazões dos rios, apesar de apresentar problemas na estimativa da evapotranspiração (ET). Foram constatados problemas na partição da ET em seus componentes, transpiração da vegetação e evaporação da água interceptada. Uma possível correção foi avaliada, resultando em uma distribuição mais correta da ET em seus componentes porém, tal modificação resultou em redução da ET média simulada. Uma nova versão do modelo (v.4.1) acaba de ser lançada. Dentre as melhorias, destacam-se modificações na maneira como a ET é calculada, que visa corrigir os problemas aqui relatados. No entanto, tal versão ainda não foi avaliada nas condições tropicais / The Amazon river basin is the largest fluvial system in the world, discharging 209,000 m3 s-1 to the ocean. It also sustains the largest continuous tropical forest system. However, the region is under constant pressure from deforestation and climate change. For such reasons, its crucial to understand how the hydrological cycle functions. Such tools can be used for evaluation of future scenarios and guide decision making. The Variable infiltration Capacity Model (VIC) was evaluated and adapted to tropical conditions. Temperature, precipitation, wind speed, soil type and land cover maps were used to simulate the hydrological cycle in 2 sub-basins inside the Amazon: Santo Antônio do Içá, Japurá, Juruá, Negro, Madeira e Purus, covering the period from 1980 to 2006. The simulation was not possible for basins with large drainage area located in the Andes (Santo A. Içá and Japurá), due to underestimation of the precipitation. For the other basins, simulated discharge agreed with observed records, even though evapotranspiration (ET) estimates showed some problems. The ET partitioning in its components, transpiration and canopy evaporation, showed severe discrepancies. A correction was applied to the model, fixing the partitioning problem but it resulted in reduction of estimate ET. A new version of the model (v.4.1) has just been released, with changes in the way ET is estimated. However, this new version has not yet been tested in the Amazon

A modelagem matemática da hidrologia de bacias hidrográficas é largamente utilizada em estudos de diversos tipos de problemas encontrados na engenharia hidráulica e de recursos hídricos. Nestes últimos 150 anos, muitos pesquisadores realizaram observações e experimentos sobre a natureza do ciclo hidrológico para que pudessem entender e equacionar seu comportamento. Diversos modelos diferentes surgiram baseando-se em equacionamentos físicos e empíricos, sendo que muitos destes modelos clássicos são utilizados até hoje. Para se ter uma visão mais abrangente do tema, uma revisão do estado da arte é apresentada, com uma perspectiva histórica destes modelos e seus criadores, assim como uma classificação fundamentada em suas características. Também são examinados alguns dos sistemas computacionais para modelagem hidrológica de bacias hidrográficas mais utilizados atualmente. São discutidas as hipóteses de uma simplificação do ciclo hidrológico para eventos intensos utilizados em projetos. Cada componente do ciclo hidrológico simplificado é modelado utilizando um dos diferentes modelos hidrológicos propostos, com graus de complexidade distintos. Para cada um destes modelos é realizada uma análise de sensibilidades dos seus parâmetros. Baseado nos avanços tecnológicos mais recentes na ciência da computação foi desenvolvido, em paralelo a esta pesquisa, uma ferramenta computacional que compila todos os conceitos aqui apresentados e tem distribuição acadêmica livre. / The mathematical modeling of the watershed hydrology is widely used in studies of several problems related to hydraulic and water resources engineering. On these last 150 years, many researchers accomplished observations and experiments on the nature of the hydrologic cycle in order to understand and equates its behavior. Several different models appeared basing on physical and empiric equating, and many of these classic models are being used until today. To get a more comprehensive view on the theme, a state of the art revision is presented, with an historical perspective about these models and its creators, such as a classification based on its characteristics are presented. Also some computational systems of hydrologic modeling of watershed are also examined more used now. The hypotheses of a simplification of the hydrologic cycle are discussed for intense events used in projects. Each component of the simplified hydrologic cycle is modeled using one of the different hydrologic models proposed, with distinct grades of complexity. For each one of these models a sensibility analysis of their parameter is performed. Based on the more recent technological progresses in the computational science was developed, parallel to this research, a computational tool that compiles all the concepts here presented and has free academic distribution.

Este trabalho discute a composição de campos de precipitação a partir de duas fontes de dados: os pluviômetros e o radar meteorológico. Estudaram-se métodos baseados somente em dados de pluviômetros, somente em dados de radar, e técnicas que combinam as duas fontes de dados. O objeto de estudo é a bacia do rio Jacaré-Guaçu, que conta com 65 postos pluviométricos e um radar meteorológico, do IPMet-Bauru. Foi feita uma comparação direta entre os campos gerados pelas diversas técnicas, onde foi avaliado o comportamento do índice G (razão entre o registro pluviométrico e a média dos registros de radar dos 9 pixels que circundam o pluviômetro), a capacidade destas técnicas de fornecer a chuva pontual e a altura média diária e anual de chuva por área de integração. Os métodos compostos apresentaram valores pontuais de chuva muito elevados e foram introduzidos fatores limitantes para compensar estas super correções. Os resultados obtidos reproduziram qualitativamente os valores da literatura. Ao analisar a média das chuvas diárias para toda a bacia e para todo o período, utilizando como padrão de comparação o método do Inverso do Quadrado da Distância (IQD), constatou que o radar fornece valores 12% menores, e que os métodos mistos apresentam diferenças na faixa de -0,5 a +16%. Nesta forma de análise existe um ganho ao se utilizar as técnicas mistas, porém ao se trabalhar com valores diários, integrados em sub-bacias, as diferenças atingem valores de -45% até +70%. Estes campos de precipitação foram aplicados em um modelo hidrológico distribuído, de embasamento físico, com 19 parâmetros calibráveis. Trabalhou-se com 10 postos fluviométricos e com 6 anos de dados. A calibração foi feita com dois anos e o restante deles foi usado para validação. Para garantir a comparação entre os resultados usou-se rigorosamente a mesma metodologia de calibração, com apoio de algoritmo genético. Foram utilizadas três funções objetivo: uma para verificação dos picos, outra para recessão e a última para avaliar a diferença de volume. Verificou-se que os melhores resultados foram obtidos para os métodos IQD, Brandes com o maior limitador, Radar e Costa. Nestes métodos, o processo de calibração consegue compensar as diferenças dos campos de precipitação. As diferenças observadas nos campos de precipitação foram reproduzidas nos hidrogramas. Os hidrogramas resultantes da aplicação dos dados de radar não reproduziram bem a recessão e os hidrogramas resultantes dos campos gerados apenas por pluviômetros apresentam picos elevados. As técnicas mistas ora atenuam os picos ora intensificam-nos. Sugere-se mais pesquisa para o desenvolvimento de métodos mistos que explorem as vantagens dos dois equipamentos de medida de chuva / This work discusses the composition of precipitation fields using two data sources: rain gauges and weather radar. Methods based solely on rain gauges, on weather radar, and techniques that combine these two measurement instruments were studied. The study object is the Jacaré-Guaçu river basin, with 65 rain gauges and a meteorological radar (IPMet-Bauru). A direct comparison of these fields generated by diverse techniques was made to study the following subjects: G index (reason between the rain gauge register and the average of the 9 pixels radar registers that surround the rain gauge), the capacity of these techniques to supply the point rain and the daily and annual mean rain height over an integration area. The combined methods provides very high point values, therefore some limitations were introduced to compensate these super corrections. The literature results were qualitatively reproduced in this study. The daily mean rain height comparative analyses for all the basin, and for all the period, evidenced that the radar supplies to values 12% minors, and that the composed methods present differences from -0,5 up to +16%; the comparison pattern was the Inverse of Square Distance method (ISD). The study of mean rain height calculated over a great period and to the entire river basin shows a profit when using the combined techniques; however, when daily values integrated in sub-basins are used, the differences reach values from -45% until +70%. These precipitation fields had been applied in a distributed hydrologic model, physically based, with 19 calibrated parameters. There were 10 fluviometric stations and 6 years of data. The calibration was made with two years, and that remain data was used for validation. To guarantee the results comparison, the same calibration methodology was rigorously used, with support of genetic algorithm. Three objective functions were used: one for peaks verification, another for recession analyses and the last one for volume difference evaluation. The best results were achieved by the application of the precipitation fields gotten by ISD, Brandes with high limitation, Radar and Costa methods. For these methods, the calibration process compensated the differences on the precipitation fields. The differences observed in the precipitation fields had been reproduced in the hydrograms. The hydrograms of the radar data applications had not well reproduced the recession curve, and the hydrograms of the precipitation fields based only on rain gauges presented high peaks. Sometimes the composed techniques attenuate the peaks, however, sometimes they intensify them. More research is recommended to develop compoud methods that explore the advantages of the two equipments for rain measure