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

Orientador: João Carlos Cury Saad / Coorientador: Camila Pires Cremasco Gabriel / Banca: Daniel dos Santos Viais Neto / Banca: Fernando Ferrari Putti / Banca: Raul Andres Martinez Uribe / Banca: Alexandre Barcellos Dalri / Resumo: O setor agrícola é o maior usuário dos recursos hídricos uma vez que a água é um elemento essencial para o cultivo de qualquer espécie vegetal. A necessidade crescente de produção de alimentos, fibras e energia tem fortalecido o uso das técnicas de irrigação no Brasil e no mundo. Para que se possa usufruir dos vários benefícios que a irrigação pode proporcionar, é importante o conhecimento da relação entre a quantidade de água aplicada aos cultivos e a produção obtida. Essa relação pode ser expressa através uma função matemática denominada função de produção, que é uma importante ferramenta de análise e tomada de decisão, mas a obtenção das funções de produção envolve experimentos de campo, caracterizando-se por ser um processo demorado e oneroso. O objetivo deste trabalho foi elaborar um modelo de transformação de funções de produção água-cultura obtidas em condições experimentais para determinada cultura e local, para ser utilizada pela mesma cultura em outra região com condições distintas da região original, desde que se conheça a lâmina de água correspondente a 100% da evapotranspiração da cultura, e a respectiva produtividade. O modelo de transformação desenvolvido e as funções de produção obtidas na literatura foram aplicados a dados coletados de lâmina total aplicada e produtividade em localidades no estado de São Paulo para as culturas de feijão e milho visando a avaliação do ajuste fornecido. Concluiu-se que as funções de produção da literatura tenderam a superestima... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract:Agriculture is the main user of water resources because water is essential for any crop growing. The demand for food, fiber and energy production is increasing and has strengthened the use of irrigation techniques in Brazil and worldwide. In order to be able to take advantage of the benefits that irrigation can provide, it is worth to know the relationship between the water depth applied to the crops and the yield obtained. This relationship can be expressed through a mathematical function called production function, being an important tool of analysis and decision making. Obtaining the production functions involve field experiments, characterized as a time-consuming and costly process. The objective was to elaborate a mathematical model to generate a water-culture production functions obtained under experimental conditions for a given crop and place, to be used by the same crop in another region with different conditions of the original region, provided that at least one pair of water blade data corresponding to 100% crop evapotranspiration and productivity. The transformation model developed and production functions obtained in the literature were applied to data collected from productivity / total blade applied in some farms of São Paulo State, for bean and corn crops. We concluded that the production functions of the literature tended to overestimate the values, whereas the transformed functions minimized the variation of the data, providing adequate adjustment with the real data in practically all evaluated farms, both for the bean and corn crops / Doutor

Orientador: Rodrigo Lilla Manzione / Banca: João Carlos Cury Saad / Banca: Paulo Henrique Ferreira Galvão / Resumo: Os usos de técnicas de modelagem em águas subterrâneas vêm sendo amplamente utilizado para entender a variabilidade e as incertezas associadas às condições hidrodinâmicas dos aquíferos. Os modelos numéricos de fluxo das águas subterrâneas são utilizados para representar a distribuição da carga hidráulica, bem como a velocidade e volume de escoamento da água no aquífero. O Estado de São Paulo possui algumas unidades de conservação de proteção integral, chamadas de Estações Ecológicas. Na região hidrográfica do Médio Paranapanema (UGRHI-17), destaca-se a Estação Ecológica de Santa Barbara (EEcSB), localizada sob uma transição do Sistema Aquífero Bauru (SAB) e o Sistema Aquífero Serra Geral (SASG). A principal atividade econômica na região é a agricultura, onde as águas subterrâneas e superficial são captadas para a irrigação. A demanda excessiva pode ameaçar os recursos hídricos e os ecossistemas da região. Desse modo, foi analisado nesse estudo qual o papel da EEcSB como área de garantia de recarga, utilizando a modelagem do fluxo das águas subterrâneas a partir da plataforma FREEWAT, que utiliza o código MODFLOW de diferenças finitas para simulação numérica. Gerou-se uma camada de espessura variada, representado o SAB. A discretização horizontal foi de 7.789 células ativas, com extensões de 100 m x 100 m. Foram utilizados 23 poços de observação, distribuídos por entre as microbacias da EEcSB, para calibração do modelo. A recarga foi dívida em duas zonas para representar a EEc... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The uses of groundwater modeling techniques have been widely applied to understand the variability and uncertainties associated with the hydrodynamic conditions of aquifers. Numerical groundwater models are used to represent the hydraulic head distribution, as well as the velocity and volumetric flow. The São Paulo State has some Conservation Units of integral protection, called Ecological Stations. In the Médio Paranapanema Hydrographic region (UGRHI-17), stands out the Santa Bárbara Ecological Station (EEcSB), located under a transition from the Bauru Aquifer System (BAS) and the Serra Geral Aquifer System (SGAS). The main economic activity in the region is agriculture, where the groundwater and surface water are extracted for irrigation. The excessive demand of water threatens the region's water resources and ecosystems. Thus, in this study, the role of EEcSB as a recharge guarantee area, was analyzed through groundwater flow modeling through the FREEWAT platform, that uses the MODFLOW finite difference code for numerical approximation. One layer of varied thickness, representing the BAS was generated. The horizontal discretization was made of 7,789 active cells, with 100 m x 100 m extension. Twenty three observation wells were used, distributed among EEcSB micro-basins for calibration. The recharge was divided in two zones, to represent the EEcSB and the other land uses in the environment. Recharge values varied around 15% of average rainfall. The two BAS formations (Adam... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A implementação da outorga do uso da água no Brasil implica no estabelecimento de um balanço hídrico de disponibilidades quali-quantitativas, que permita, ao gestor do recurso hídrico, determinar se existe possibilidade de incluir algum uso novo na bacia hidrográfica ou se é necessário algum tipo de racionamento do uso da água. Este balanço deve garantir que as vazões necessárias para o abastecimento público e para a manutenção dos ecossistemas aquáticos e ribeirinhos sejam mantidas. Nesta tese, discute-se a evolução da ecologia de rios e sua implicação nas metodologias desenhadas para avaliação de vazões ecológicas, demonstrando-se que metodologias sintonizadas com os avanços teóricos da ecologia de rios somente surgem no final do século XX e início do século XXI. Discute-se, também, a necessidade de desenvolvimento de metodologias constituídas com ancoragem ecológica em situações de carência ou ausência de dados, que compõem a realidade da maior parte da rede hidrográfica brasileira. Propõe-se uma metodologia e apresenta-se um programa (FFTSint) para avaliação da significância de pulsos em análise espectral de séries temporais de vazões diárias, com base em séries sintéticas, partindo-se do pressuposto de que processos adaptativos, manifestados em termos de tipos funcionais de plantas, dependem de um grau de previsibilidade dos pulsos (associada a pulsos significativos) A série de vazões diárias, filtrada com utilização do FFTSint, é o hidrograma significativo, que pode, então ser estudado através de programas como o IHA e Pulso. Aplicou-se esta abordagem metodológica na estação fluviométrica Rosário do Sul, rio Santa Maria, Estado do Rio Grande do Sul, Brasil, onde verificou-se que o hidrograma significativo, está associado às cotas mais baixas da planície de inundação, enquanto que os componentes aleatórios do hidrograma estão associados às cotas mais altas. Discute-se que processos adaptativos estão associados aos componentes previsíveis, enquanto que processos sucessionais estão mais associados aos aleatórios. Esta observação permitiu a construção de um conjunto de limitações ecológicas ao regime de vazões resultantes do uso na bacia hidrográfica, utilizando-se descritores do regime de pulsos da série não filtrada (original) para as cotas mais altas e descritores filtrados com alta significância para as cotas mais baixas.

Técnicas atuais de Gerenciamento da Drenagem Urbana preconizam que a drenagem da água da precipitação seja realizada com o uso de dispositivos de controle que agem na fonte do escoamento superficial. Tais dispositivos têm o objetivo de recuperar a capacidade natural de armazenamento do solo, reduzida devido aos impactos da urbanização. Com o desvio do escoamento das áreas impermeáveis para esses dispositivos, o solo recupera as condições de escoamento anteriores à urbanização. A presente dissertação descreve um experimento inédito no Brasil, onde foi aplicada a técnica do Pavimento Permeável. Foi montado um aparato experimental que possibilita o monitoramento do desempenho do dispositivo, com o objetivo principal de analisar a viabilidade técnica da utilização de um pavimento permeável de baixo custo e tecnologia simples, no controle da geração de escoamento superficial na fonte. Com o trabalho, permitiuse uma maior difusão do conhecimento e propagação da técnica, ainda pouco dominada pelos engenheiros e contratantes. A obra consta de um lote de estacionamento de aproximadamente 264m2, que foi dividido em duas partes iguais, onde foram utilizados os seguintes revestimentos: asfalto poroso, de granulometria aberta; blocos vazados intertravados de concreto. O experimento foi projetado para permitir o monitoramento quali-quantitativo dos escoamentos nos dois tipos de pavimento, com relação à redução no escoamento superficial, quando sujeitos às condições de tráfego encontradas na prática, no lote de estacionamento situado próximo ao bloco de ensino do IPH/UFRGS. São discutidos aspectos relacionados às condições de funcionamento, adequação dos materiais empregados, eficiência do dispositivo e custos envolvidos. A avaliação da eficiência hidráulica-hidrológica do dispositivo foi feita através do monitoramento e análise de dados de precipitação, armazenamento no reservatório, escoamento superficial e umidade no solo subjacente. O pavimento permeável se mostrou uma técnica eficiente de controle na fonte do escoamento superficial. Foram obtidas taxas médias de 5% de escoamento superficial para a superfície com revestimento asfáltico, e de 2,3% para o revestimento em blocos vazados intertravados. Os dados de armazenamento mostraram que em nenhum evento o volume armazenado superou 25% da capacidade máxima do reservatório. Ainda com base nesses dados, verificou-se que a metodologia de dimensionamento utilizada super-dimensionou a estrutura reservatório. A importância do dimensionamento preciso da estrutura é evidenciada pela estimativa dos custos, onde se verifica que o reservatório de britas contribui para uma significativa parcela dos custos totais.

Além de conhecer o comportamento hidrológico atual de um sistema de rios e planícies, é importante poder prever seu comportamento futuro frente a possíveis impactos decorrentes de atividades antrópicas e face a cenários de variabilidade climática. A modelagem matemática constitui a ferramenta ideal para esse propósito. No caso de sistemas hidrológicos de grande escala, caso o interesse do estudo seja simular padrões espaçotemporais de inundação na planície, as metodologias tradicionais atualmente empregadas não são adequadas. Nesta Tese é apresentado um sistema computacional de simulação desenvolvido com esse propósito, o qual é composto pelo acoplamento de um modelo hidrodinâmico 1D (modelo IPH4), aplicado para simular o escoamento na calha principal dos rios, e um modelo 2D do tipo raster, para a simulação da inundação na planície. Esse modelo discretiza a planície em uma grade regular e simula o escoamento pela planície conforme a topografia e a diferença de níveis de água entre elementos da grade. Um módulo específico simula as trocas laterais canal e planície, conforme a diferença de nível de água, as quais podem acontecer ao longo de toda a extensão dos canais. Outro módulo realiza o balanço vertical entre precipitação e evapotranspiração na planície. Um conjunto de rotinas computacionais foi desenvolvido para agilizar a preparação dos dados de entrada de forma coerente e georreferenciada, principalmente quanto à conexão entre as discretizações do canal e da planície. Como estudo de caso, foram simulados 3965 km de canais de drenagem e 219.514 km2 de planícies (Pantanal) da Bacia do Alto Paraguai, por um período de 11 anos e 4 meses (set/1995 a dez/2006). A despeito da escassez de dados para caracterização física, os resultados obtidos foram satisfatórios, tanto em termos do regime de vazões e variação de nível d’água nos canais de drenagem quanto em termos de áreas inundadas e padrões espaçotermporais de inundações na planície. Nesse último aspecto, o sistema desenvolvido foi capaz de simular o pulso sazonal de inundação do Pantanal. Foram obtidos valores de área inundada coerentes com estimativas de outros autores e manchas de inundação que diferenciaram áreas permanentemente inundadas, devido ao extravasamento de água dos canais, daquelas áreas inundadas sazonalmente pela ocorrência de precipitação. Esse resultado evidenciou a necessidade da consideração dos processos hidrológicos verticais para a simulação das inundações sazonais. Estatísticas de desempenho obtidas pela comparação entre manchas de inundação simuladas e estimadas por satélite em outro estudo foram consideradas equivalentes às obtidas na literatura para estudos de planícies de menor escala e com maior disponibilidade de dados. / Besides understanding the current hydrologic behavior of a river and floodplain drainage system, it is important to be able to predict its future conditions in light of possible impacts due to anthropogenic activities and climate variability. Mathematical modeling is the ideal tool for this purpose. For large scale hydrologic systems, if the objective is to simulate spatiotemporal inundation patterns over floodplain, the traditional methodologies currently being used are not adequate. This Thesis presents a computational simulation system developed for this purpose, which is composed by coupling a 1D-hydrodynamic model (IPH4 model), to simulate flow routing along main channels, and a 2D-raster based model, to simulate floodplain inundation. This floodplain model discretizes the floodplain into a regular grid and simulates the flow over floodplain according with its topography and water level differences between grid elements. A specific module simulates lateral water exchanges between channel and floodplain according with water level differences, which may occur along the whole channel flowpath. Another module performs the vertical water balance between precipitation and evapotranspiration over floodplain. A set of computational routines was developed aimming at facilitating input data preparation in a coherent and georreferenced way, mainly focused on establishing connections between channel and floodplain discretizations. As study case, a total of 3965 km of main channels and of 219.514 km2 of floodplains (Pantanal) of the Upper Paraguay River Basin was simulated for a period of 11 years and 4 months (set/1995 to dez/2006). In spite of data scarcity regarding physical characteristics, the results obtained were satisfactory, in terms of flow regime and water level variation in main channels and also in terms of inundated areas and spatio-temporal inundation patterns over floodplain. Regarding this last issue, the developed system was able to simulate the Pantanal seasonal flood pulse. Calculated inundated areas were coherent with estimates from others authors, and in the inundation maps obtained it was possible to distinguish permanent flooded areas, due to main channel flow spilling, from areas seasonally inundated due to precipitation. This result showed the importance of taking into account the vertical hydrologic proccesses for simulating seazonal floodplain inundation. Performance measures obtained by comparing simulated floodplain maps with those from other study estimated using satellite images were considered similar to the reported values in literature, which in turn refer to modeling lower scale sites with larger data availability.

Submitted by Everaldo Pereira (pereira.evera@gmail.com) on 2017-06-16T19:21:58Z No. of bitstreams: 1 francilene.pdf: 1137303 bytes, checksum: 3b234b3a95ae240b11e623c1001ee7de (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-16T19:21:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 francilene.pdf: 1137303 bytes, checksum: 3b234b3a95ae240b11e623c1001ee7de (MD5) / Nesta dissertação é analisada e discutida a qualidade das águas do ecossistema aquático do Rio Capivara Grande (Camaçari, Bahia), considerando análises com parâmetros físicos, químicos e microbiológicos, além de bioindicadores zooplanctônicos. A coleta de dados ocorreu em campanhas realizadas entre dezembro/2006 e dezembro/2007. Dados de chuva e níveis d’água foram obtidos da base de dados do Projeto “Investigação do Sistema Hídrico do rio Capivara Grande”. Dados físicos e químicos das águas foram obtidos in loco, com sonda mutliparâmetro, e por análise laboratorial de amostras coletadas. Neste trabalho foram consideradas espécies de zooplâncton, como indicadoras da qualidade do ecossistema aquático, pertencentes aos grupos Cladocera e Copepoda. Visando inferir a dependência dos parâmetros com as condições hidrológicas foi empregado o teste não-paramétrico de Mann-Whitney-Wilcoxon. Para a análise da qualidade das águas foram empregadas metodologias de análise diversas: IQA modificado; comparação com padrão indicado pela Resolução CONAMA 357/05 para as classes 1, 2 e 3 de águas doces; modelo de Vollenweider para condições tróficas; e avaliação da estrutura da comunidade microzooplanctônica (aplicação do teste de Mann-Whitney-Wilcoxon para abundância de Cladocera e Copepoda, reprodução da larva nauplius, espécies dominantes, além de índices de riqueza, equitatividade e diversidade). A qualidade da água pelo método do IQA-m obteve conceito “bom a médio”. Os parâmetros físico-químicos analisados, na maior parte das campanhas encontraram-se dentro das faixas de valores aceitáveis para corpos d’água da classe 2 de enquadramento. O modelo de Vollenweider apontou um ambiente entre oligotrófico (considerando N) e ultra-oligotrófico (considerando P). Quanto aos bioindicadores, foram observadas 8 famílias de Cladocera e 3 de Copepoda. Dentre estas, os táxons de maior freqüência foram Macrothrix sioli e Diaptomus sp. A riqueza, equitatividade e diversidade de espécies nos três locais de amostragem variaram em função dos aspectos físico-químicos da água e das condições hidrológicas. Observou-se a presença de espécies dominantes e outras raras, o que distinguiu os ambientes amostrados. Diante dos resultados obtidos, observou-se que no geral o ecossistema aquático do Rio Capivara Grande encontra-se em condições “boas” de qualidade, o que aponta para a necessidade de ações visando a sua preservação. / This dissertation analyses and discusses the water quality of the Capivara Grande river´s aquatic ecosystem (Camaçari, Bahia), based on analyses of physical, chemical and microbiological parameters, and zooplankton bioindicators as well. Field surveys were carried out from December/2006 up to December/2007. Rainfall and water stages were obtained from the database of the Project “Investigation of the hidric system of Capivara Grande river”. Physical and chemical data were obtained in situ by using multiparameter probe and by sampling and laboratorial analyses. For this investigation, biondicators of water quality were zooplankton organisms belonging to Cladocera and Copepoda groups. The Mann- Whitney-Wilcoxon (MWW) non-parametric test was conducted in order to analyze dependency between water quality parameters and hydrological conditions. In order to infer water quality diverse procedures were applied: modified IQA; comparisons to 357/05 CONAMA´s Resolution standards; Vollenweider model for trophic conditions; and assessment of the zooplankton community structure (MWW test for abundance for Cladocera e Copepoda, Nauplius larvae breeding, richness, equitability and diversity). Water quality resulted as “good” to “intermediate” based on IQA-m. The physical and chemical parameters in most of the surveys were in levels that lead to Class 2, accordingly with 375/05 CONAMA´s Resolution. Vollenweider model suggested a oligotrophic to ultra- oligotrophic environment (respectively referring to N and P). Zooplankton community presented 8 taxons of Cladocera and 3 of Copepoda. The most frequent species were Macrothrix sioli e Diaptomus sp. Richness, Equitability and Diversity in the 3 sampling sites changed based on physical and chemical aspects and hydrological conditions as well. Presence of dominant and rare species suggested sampling sites distinction. From all those results it was possible conclude that Capivara Grande river is predominantly in “fair” condition. Indeed this impression demands the necessity of actions for its preservation.

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

SILVA, Edivam José da. Caracterização hidrogeológica de bacias hidrográficas do semiárido baiano através de técnicas de geoprocessamento. 2009. 154 f. Dissertação (Mestrado em engenharia agrícola)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2009. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-06-17T18:15:02Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_ejsilva.pdf: 5998431 bytes, checksum: c32a63b48bb499629a3c3ad3b9d04e47 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-07-21T20:09:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_ejsilva.pdf: 5998431 bytes, checksum: c32a63b48bb499629a3c3ad3b9d04e47 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-21T20:09:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_ejsilva.pdf: 5998431 bytes, checksum: c32a63b48bb499629a3c3ad3b9d04e47 (MD5) Previous issue date: 2009 / For the adoption of water resources management in dry regions where water availability is limited, knowledge of the different processes of the hydrological cycle is needed, especially the precipitation and flow. Therefore, techniques of GIS are essential in studies of hydrological modeling. The study on maximum flow in a watershed is important because the same act on soil erosion, flooding in urban and rural areas, hydraulic works, among others. The Salitre basin is located in the State of Bahia, Brazil, and its Pacui sub-basin is fully inserted in the Campo Formoso municipio. With a drainage area of 987.74 km2, it is one of the main drainage sub-basin of Salitre river. Hence, the objective of this work was to characterize physiographically the Pacui sub-basin, estimate peak flow by USDA-SCS and Dooge methods, and estimate the hourly evapotranspiration in the sub-basin using the algorithm SEBAL (Surface Energy Balance Algorithms for Land) and images from Landsat 7 - ETM. The Global Mapper software was used for the analysis of land numerical model (SRTM). The ENVI 4.3 software was used for georeferencing of data from topographic maps of SUDENE, and the Arcmap 9.2 software was used for watershed delineation. The time of concentration was determined by USDA and Dooge methods. To determine the radiation balance images from the INPE (National Institute for Space Research) were used and processed by Arcmap ® software, within algorithm SEBAL was developed. The basin presented low slope and then tends to reduce the flood peak because of the low speed runoff. ArcHidro proved to be an effective tool in the delineation of river basins and the generation of drainage network and compared with those obtained by maps from SUDENE. The algorithm SEBAL proved to be an agile and efficient tool in evapotranspiration estimation. The use of SRTM provided information of parameters as surface albedo, incident long-wave and shortwave radiations, pixel to pixel. Lower rates of hourly evapotranspiration (<0.15 mm.h-1) were recorded in areas of exposed soils, and higher rates were found in irrigated areas and vegetation, expressing the sensitivity of algorithm SEBAL on evapotranspiration estimation in watershed scale. / Para a adoção de uma gestão adequada dos recursos hídricos tendo como unidade de planejamento a bacia hidrográfica, o conhecimento dos diferentes processos do ciclo hidrológico se faz necessário, notadamente da precipitação, do escoamento e da evapotranspiração. Portanto, técnicas de geoprocessamento são imprescindíveis nos estudos de modelagem hidrológica a nível de bacias hidrográficas. O estudo sobre o escoamento superficial, em uma bacia hidrográfica é importante pelo fato do mesmo atuar sobre a erosão do solo, inundações em áreas rurais e urbanas, obras hidráulicas, entre outros. A bacia do rio Salitre esta localizada no Estado da Bahia, e a sub-bacia do rio Pacui esta inserida totalmente no município de Campo Formoso, com área de drenagem de 987,74 km2, constituindo umas das principais subbacias de drenagem para o rio Salitre. Nesse contexto, objetivou-se caracterizar fisiograficamente a sub-bacia rio Pacui e bacia do rio Salitre, analisar a estimativa de vazão de pico pelos métodos de SCS-USDA e de Dooge, e estimar a evapotranspiração horária na bacia do rio Pacui utilizando-se o algoritmo SEBAL (Surface Energy Balance Algorithms for Land) e imagens do Landsat 7 – ETM. Utilizou-se os softwares Global Mapper, para análises do modelo numérico do terreno (SRTM), ENVI 4.3, para georeferenciamento dos dados tendo como base as cartas topográficas da SUDENE e do software ArcMap 9.2 para delimitação automática de bacias. O tempo de concentração foi determinado pelos métodos USDA e de Dooge. Para determinar o balanço de radiação utilizou-se de imagem da região obtida junto ao INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) e processadas na ferramenta álgebra de mapa no software ArcMap® onde foi desenvolvido o algoritmo SEBAL. A bacia apresenta baixa declividade, portanto tende a uma redução dos picos de descargas devido à baixa velocidade de escoamento superficial. A extensão ArcHidro mostrou-se uma ferramenta eficaz na delimitação de bacias e na geração de rede drenagem, comparando com as obtidas pelas cartas da DSG/SUDENE. O algoritmo SEBAL mostrou-se uma ferramenta ágil e eficiente na estimativa da evapotranspiração. A utilização do SRTM proporcionou ganhos de informações nos parâmetros albedo da superfície, radiação de ondas longas incidente, radiação de onda curtas incidente, pixel a pixel. Menores taxas de evapotranspiração horária (< 0,15 mm.h-1) foram registradas em áreas de solos expostos e as maiores nas áreas irrigadas e vegetação no geral, expressando a sensibilidade do algoritmo SEBAL na estimativa da evapotranspiração em escala de bacias hidrográficas.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-02-09T13:43:03Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1550234 bytes, checksum: 4498fbc52295a3a4f42741fec87a1f50 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-09T13:43:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1550234 bytes, checksum: 4498fbc52295a3a4f42741fec87a1f50 (MD5) Previous issue date: 2002-08-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / No presente trabalho foi realizada a regionalização de vazões máxima, mínima e média de longo período e das curvas de permanência e de regularização para a bacia do rio Paraíba do Sul, a montante da cidade de Volta Redonda, a partir de um modelo digital de elevação hidrologicamente consistente (MDEHC) gerado com o objetivo de aumentar a confiabilidade do estudo e de facilitar a sua posterior utilização quando da automatização do processo de determinação das características físicas das bacias de drenagem associadas aos diferentes locais de interesse. As características físicas utilizadas na regionalização foram a área de drenagem (A), o comprimento do rio principal (L), a densidade de drenagem (Dd), a declividade média da bacia (S m ) e a declividade média do rio principal (S rp ). Foram também utilizadas diversas características de precipitação média (total anual, semestre e trimestre mais chuvosos, semestre e trimestre mais secos, mês mais chuvoso e máxima diária anual). O estabelecimento das regiões hidrologicamente homogênas, para fins de regionalização, foi feito pelo coeficiente de determinação, obtido por ocasião da aplicação da regressão múltipla das vazões com as características físicas e das condições climáticas das sub- bacias. Os modelos probabilísticos de distribuição de eventos extremos ajustados para as séries de vazões máximas (valores máximos diários anuais) e mínimas (valores mínimos anuais com sete dias de duração) foram: Gumbel, Log-Normal a dois e três parâmetros, Pearson III, Log-Pearson III e Weibull. Após a identificação do modelo probabilístico com melhor ajuste aos dados foram obtidas, para cada estação fluviométrica, as vazões máximas previstas para os períodos de retorno de 2, 10, 20, 50 e 100 anos e mínimas para 2, 5, 10, 20 e 50 anos. De posse dos dados de vazões máxima, mínima e média de longo período e das características físicas e de precipitação correspondentes às áreas de drenagem das diferentes estações fluviométricas pertencentes a uma mesma região homogênea, aplicou-se a regressão múltipla à vazão média de longo período e às vazões específicas máximas e mínimas associadas aos períodos de retorno estudados, com base na função matemática Q = F(A, L, Dd, S m , S rp , P). Os melhores modelos resultantes da aplicação da regressão múltipla foram selecionados observando-se: maiores valores do coeficiente de determinação ajustado, menores valores de erro padrão fatorial, resultados significativos pelo teste F e menor número de variáveis independentes. Foram também estabelecidas as equações de regressão para as vazões com 50, 75, 80, 90 e 95% de permanência no tempo e para as vazões regularizadas correspondentes a 60; 70; 80; 90 e 100% da vazão média de longo período. O modelo digital de elevação mostrou-se hidrologicamente consistente, possibilitando assim a determinação automática das características físicas da bacia e permitindo a aplicação dos resultados da regionalização de forma mais fácil e rápida pelos diferentes usuários. Foram identificadas quatro regiões homogêneas para a área em estudo, sendo as distribuições Log-Normal a dois parâmetros (região I) e Pearson III (demais regiões) selecionadas para a representação das séries de vazões máximas e Log- Normal a três parâmetros para vazões mínimas. A área de drenagem e o comprimento do curso d água principal caracterizaram-se como as variáveis mais expressivas para a representação das diversas variáveis e funções regionalizadas, à exceção da regionalização da curva de permanência, na qual a densidade de drenagem substituiu o comprimento do rio principal. Foram também utilizadas diversas outras variáveis explicativas como, por exemplo, a declividade média para as vazões máximas, a densidade de drenagem e a precipitação do semestre mais seco para vazões mínimas e a precipitação total anual para a vazão média de longo período e para a curva de regularização, na qual também foi utilizada a densidade de drenagem. / The main objective of the present work was the regionalization of the maximum, minimum and long-term mean stream-flows for the South Paraíba watershed above Volta Redonda city, using a hidrologically consistent digital elevation model (HCDEM), generated to increase the reliability of the study and to facilitate its subsequent use automatizating the process of determination of the physical characteristics of the drainage basins associated to the different interest places. The duration and regularization curves also were regionalized. The physical characteristics used in the regionalization were the drainage area (A), the length of the main river (L), the drainage density (Dd), the mean slope of the watershed (Sm) and the mean slope of the main river (Srp). Several other rainfall characteristics were also used. The hidrologically homogeneous areas were obtained using the determination coefficient of the multiple regression among the stream-flow and the watershed physical and climatic characteristics. The adjusted probability models of extreme events distributions for the maximum (annual daily maximum values) and minimum (annual minimum with seven days of duration values) stream-flow series were: Gumbel, Log-normal with two and three parameters, Pearson III, Log-Pearson III and Weibull. After to identificate the best probability model for the historical series, it was used to calculate the maximum stream- flow for the return periods of 2, 10, 20, 50 and 100 years. The minimum stream-flow for 2, 5, 10, 20 and 50 years were also obtained for each water-level-control station. After obtaining the maximum, mimimum and mean stream-flow and the physical and the climatic characteristics correspondent to the drainage area of each water-level-control station related with the same homogeneous area, the regression equations were applied to the long-term mean stream-flow and the maximum and minimum specific stream- flows associated to the return periods studied, using the mathematical function Q = F(A, L, Dd, Sm, Srp, P). The best models were selected considering: higher values of the adjusted determination coefficient, smaller values of factorial standard errors, significant results for the F test and smaller number of independent variables. Regression equations for durations of 50, 75, 80, 90 and 95% stream-flows and for the regularized stream-flows corresponding to 60; 70; 80; 90 and 100% of the long-term mean stream-flow were also established. The digital elevation model was shown hidrologically consistent, making possible the automatization of the process to estimate the physical characteristics, which allows the application of the equations in an easier and faster way. Four hidrologically homogeneous areas were identified for the studied area. The Log-normal with two parameters distribution (area I) and Pearson III (other areas) distributions were selected for the representation of the maximum stream-flow and Log-normal with three parameters for the minimum stream-flow. The drainage area and the length of the main river were characterized as the most expressive variables for the representation of the several variables and functions regionalized, except in the regionalization of the duration curve where the drainage density substituted the length of the main river. Other physical characteristics were used like the mean slope for the maximum stream-flow, the drainage density and the driest six consecutive months precipitation for minimum stream-flow and the annual precipitation for the long-term mean stream-flow and for the regularization curve, in which also the drainage density was used. / Dissertação importada do Alexandria