Os custos econômicos e perdas potenciais de vidas humanas resultantes de falhas em sistemas de drenagem de águas pluviais podem ser enormes, aumentando a necessidade da busca de melhores métodos de dimensionamento destes. Os métodos baseados na precipitação de projeto são os mais usados para a estimativa do hidrograma de projeto em bacias urbanas, devido às facilidades que os mesmos apresentam em relação aos outros métodos. Entretanto, estes métodos têm suas limitações e incertezas, que podem influenciar as características do hidrograma de projeto resultante, incertezas que são, em consequência, transferidas ao dimensionamento hidráulico das obras propostas. No presente trabalho, foram avaliados os efeitos da discretização espacial da bacia, da discretização temporal e da posição do pico do hietograma de projeto, sobre as principais características do hidrograma de projeto. Esses efeitos foram ainda avaliados no dimensionamento hidráulico do sistema de macrodrenagem dos bairros de Mavalane “A” e Maxaquene “A”, localizados na cidade de Maputo em Moçambique. Para avaliar os referidos efeitos, a bacia foi discretizada em 1, 5, 7 e 12 sub-bacias. O intervalo de tempo do hietograma de projeto foi discretizado em 1, 2, 3, 4 e 5 minutos, sendo calculados para cada discretização e intervalo de tempo, hietogramas com pico no início, 25%, 50%, 75% e final do evento com duração correspondente a 90 minutos e 24 horas. Os hietogramas foram transformados em vazão no programa IPHS1, a qual foi propagada no sistema de macrodrenagem usando o modelo EPA SWMM 5.0, sendo obtidos os hidrogramas de projeto resultantes. O exutório da bacia e o trecho C19 localizado na região central da bacia foram escolhidos para análise dos resultados. Os resultados obtidos mostram uma influência importante dos efeitos avaliados nas características do hidrograma de projeto: vazão de pico, tempo de pico e volume parcial e, consequentemente, no dimensionamento da rede de macrodrenagem, sendo o efeito da discretização da bacia o mais influente, seguido dos efeitos da posição do pico da chuva e intervalo de tempo. / The economic costs and potential losses of human lives due to failure in stormwater drainage systems can be significant, calling for an improvement in methods used for its design. The design storm approach, also known as “single-event design-storm” is widespread used in formulating design hydrograph from historical rainfall data in urban watersheds, due to its relative advantages when compared to other methods. Therefore, this approach has its uncertainties which can affect the resulted design hydrograph, and consequently affect the hydraulic design of proposed structures. In this study is presented an assessment of the adopted values in design criteria, during the estimation of design hydrograph used in hydraulic design of stormwater drainage systems. In particular, are assessed the effects of spatial discretization of the watershed, the temporal discretization and peak position of the design hyetograph, in the main features of the resulted design hydrograph. The same effects are then assessed in the hydraulic design of the major stormwater drainage system of Mavalane “A” and Maxaquene “A” neighborhoods, located in Maputo city in Mozambique. To assess these effects, the watershed was discretized into 1, 5, 7 and 12 sub-watersheds. The time step of the design hyetograph was discretized into 1, 2, 3, 4 and 5 minutes, and then computed for each discretization and time step, hyetographs with peak positioned in the beginning, 25%, 50%, 75% and the end of the duration of 90 minutes and 24 hours. The hyetographs were converted into runoff in IPHS1, wish was dynamically routed in the drainage system, using EPA SWMM 5.0. The watershed outlet and conduit C19 were used to analyze the results. The results show an important influence of the assessed effects on the design hydrograph features: hydrograph peak, time to peak and partial volume and, consequently, on the hydraulic design of the major stormwater drainage system, being the effect of spatial discretization of the watershed, the most important, followed by hyetograph peak position and time step.

Os custos econômicos e perdas potenciais de vidas humanas resultantes de falhas em sistemas de drenagem de águas pluviais podem ser enormes, aumentando a necessidade da busca de melhores métodos de dimensionamento destes. Os métodos baseados na precipitação de projeto são os mais usados para a estimativa do hidrograma de projeto em bacias urbanas, devido às facilidades que os mesmos apresentam em relação aos outros métodos. Entretanto, estes métodos têm suas limitações e incertezas, que podem influenciar as características do hidrograma de projeto resultante, incertezas que são, em consequência, transferidas ao dimensionamento hidráulico das obras propostas. No presente trabalho, foram avaliados os efeitos da discretização espacial da bacia, da discretização temporal e da posição do pico do hietograma de projeto, sobre as principais características do hidrograma de projeto. Esses efeitos foram ainda avaliados no dimensionamento hidráulico do sistema de macrodrenagem dos bairros de Mavalane “A” e Maxaquene “A”, localizados na cidade de Maputo em Moçambique. Para avaliar os referidos efeitos, a bacia foi discretizada em 1, 5, 7 e 12 sub-bacias. O intervalo de tempo do hietograma de projeto foi discretizado em 1, 2, 3, 4 e 5 minutos, sendo calculados para cada discretização e intervalo de tempo, hietogramas com pico no início, 25%, 50%, 75% e final do evento com duração correspondente a 90 minutos e 24 horas. Os hietogramas foram transformados em vazão no programa IPHS1, a qual foi propagada no sistema de macrodrenagem usando o modelo EPA SWMM 5.0, sendo obtidos os hidrogramas de projeto resultantes. O exutório da bacia e o trecho C19 localizado na região central da bacia foram escolhidos para análise dos resultados. Os resultados obtidos mostram uma influência importante dos efeitos avaliados nas características do hidrograma de projeto: vazão de pico, tempo de pico e volume parcial e, consequentemente, no dimensionamento da rede de macrodrenagem, sendo o efeito da discretização da bacia o mais influente, seguido dos efeitos da posição do pico da chuva e intervalo de tempo. / The economic costs and potential losses of human lives due to failure in stormwater drainage systems can be significant, calling for an improvement in methods used for its design. The design storm approach, also known as “single-event design-storm” is widespread used in formulating design hydrograph from historical rainfall data in urban watersheds, due to its relative advantages when compared to other methods. Therefore, this approach has its uncertainties which can affect the resulted design hydrograph, and consequently affect the hydraulic design of proposed structures. In this study is presented an assessment of the adopted values in design criteria, during the estimation of design hydrograph used in hydraulic design of stormwater drainage systems. In particular, are assessed the effects of spatial discretization of the watershed, the temporal discretization and peak position of the design hyetograph, in the main features of the resulted design hydrograph. The same effects are then assessed in the hydraulic design of the major stormwater drainage system of Mavalane “A” and Maxaquene “A” neighborhoods, located in Maputo city in Mozambique. To assess these effects, the watershed was discretized into 1, 5, 7 and 12 sub-watersheds. The time step of the design hyetograph was discretized into 1, 2, 3, 4 and 5 minutes, and then computed for each discretization and time step, hyetographs with peak positioned in the beginning, 25%, 50%, 75% and the end of the duration of 90 minutes and 24 hours. The hyetographs were converted into runoff in IPHS1, wish was dynamically routed in the drainage system, using EPA SWMM 5.0. The watershed outlet and conduit C19 were used to analyze the results. The results show an important influence of the assessed effects on the design hydrograph features: hydrograph peak, time to peak and partial volume and, consequently, on the hydraulic design of the major stormwater drainage system, being the effect of spatial discretization of the watershed, the most important, followed by hyetograph peak position and time step.

Aim of a work is construction of forecasting models for prediction of flood flows of measuring profile Borovnice – Dalečín on the river Svratka. As a tool for issuing predictions will be used classic hydrological forecasting models, and models based on artificial intelligence methods. Predictive model will be consisting from summer flood flows for the years 1997-2007. In the end of the work will chosen a better method for issuing forecasts

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Planning and design of stormwater facilities (including best management practices and low impact development) involve the calculation of peak flows and runoff volumes. Rainfall-runoff models are frequently utilized to estimate this information. A userriendly rainfall-runoff tool (LIDIA) was developed using Visual Basic for Applications in Microsoft Office Excel. This research showed comprehensive guidelines on how to setup a model in LIDIA and reported the first evaluation of LIDIA using field data. LIDIA hydrologic module was tested using 10-minute rainfall, land cover, soil series, land cover management, and runoff data from two small watersheds in North Mississippi. Eleven storm events, over a period of seven months were used for the one evaluation site and 11 storm events were used for the second case study. Overall the development and results of LIDIA tool showed in this study are positive in keeping the enhancement of the model.

Cette thèse porte sur l'analyse bayésienne de données fonctionnelles dans un contexte hydrologique. L'objectif principal est de modéliser des données d'écoulements d'eau d'une manière parcimonieuse tout en reproduisant adéquatement les caractéristiques statistiques de celles-ci. L'analyse de données fonctionnelles nous amène à considérer les séries chronologiques d'écoulements d'eau comme des fonctions à modéliser avec une méthode non paramétrique. Dans un premier temps, les fonctions sont rendues plus homogènes en les synchronisant. Ensuite, disposant d'un échantillon de courbes homogènes, nous procédons à la modélisation de leurs caractéristiques statistiques en faisant appel aux splines de régression bayésiennes dans un cadre probabiliste assez général. Plus spécifiquement, nous étudions une famille de distributions continues, qui inclut celles de la famille exponentielle, de laquelle les observations peuvent provenir. De plus, afin d'avoir un outil de modélisation non paramétrique flexible, nous traitons les noeuds intérieurs, qui définissent les éléments de la base des splines de régression, comme des quantités aléatoires. Nous utilisons alors le MCMC avec sauts réversibles afin d'explorer la distribution a posteriori des noeuds intérieurs. Afin de simplifier cette procédure dans notre contexte général de modélisation, nous considérons des approximations de la distribution marginale des observations, nommément une approximation basée sur le critère d'information de Schwarz et une autre qui fait appel à l'approximation de Laplace. En plus de modéliser la tendance centrale d'un échantillon de courbes, nous proposons aussi une méthodologie pour modéliser simultanément la tendance centrale et la dispersion de ces courbes, et ce dans notre cadre probabiliste général. Finalement, puisque nous étudions une diversité de distributions statistiques au niveau des observations, nous mettons de l'avant une approche afin de déterminer les distributions les plus adéquates pour un échantillon de courbes donné. / This thesis is about Bayesian functional data analysis in hydrology. The main objective is to model water flow data in a parsimonious fashion while still reproducing the statistical features of the data. Functional data analysis leads us to consider the water flow time series as functions to be modelled with a nonparametric method. First, the functions are registered in order to make them more homogeneous. With a more homogeneous sample of curves, we proceed to model their statistical features by relying on Bayesian regression splines in a fairly broad probabilistic framework. More specifically, we study a family of continuous distributions, which include those of the exponential family, from which the data might have arisen. Furthermore, to have a flexible nonparametric modeling tool, we treat the interior knots, which define the basis elements of the regression splines, as random quantities. We then use MCMC with reversible jumps in order to explore the posterior distribution of the interior knots. In order to simplify the procedure in our general modeling context, we consider some approximations for the marginal distribution of the observations, namely one based on the Schwarz information criterion and another which relies on Laplace's approximation. In addition to modeling the central tendency of a sample of curves, we also propose a methodology to simultaneously model the central tendency and the dispersion of the curves in our general probabilistic framework. Finally, since we study several statistical distributions for the observations, we put forward an approach to determine the most adequate distributions for a given sample of curves.

As concentrações do gás óxido nitroso (N2O), um importante agente do efeito estufa, têm aumentado significativamente nos últimos cem anos. As razões para este aumento atmosférico de N2O se encontram parcialmente inexplicadas e esta lacuna ainda é mais grave em relação aos ambientes aquáticos. Este trabalho teve como objetivo quantificar os fluxos de N2O entre a atmosfera e as águas de alguns rios da Bacia Amazônica. As áreas de estudo estão localizadas na Amazônia Brasileira, nos estados de Rondônia e Amazonas. Os rios foram amostrados mensalmente, entre setembro de 2005 e fevereiro de 2006. A água dos rios foi coletada por meio de bombas de imersão, no meio do canal, a 60% da profundidade total, contada a partir da superfície. Para evitar o contato com o ar, as amostras eram colocadas em frascos de 2 L preenchidos com 60 mL de N2 . O método denominado headspace foi utilizado a fim de equilibrar o N2O dissolvido com o N2. Para transporte ao laboratório, 25 mL do gás resultante eram transferidos para dentro de frascos de penicilina selados. Amostras do ar atmosférico foram coletadas cerca de um metro acima da água e estocadas da mesma maneira. As concentrações de N2O foram quantificadas por cromatografia gasosa, em equipamento Shimadzu GC-14. Para calcular o fluxo evasivo do N2O utilizou-se o modelo teórico de fluxo difusivo. Em um setor da bacia do rio Ji-Paraná (até o município de Ji-Paraná), com uma área de drenagem de 32.793 km2, observaram-se fluxos de N2O anuais de 0,33.105 mol, resultando em uma emissão para a atmosfera de cerca de 0,46Mg N.ano-1. No rio Negro, com uma área de drenagem de 69.6808 km2, os fluxos anuais de N2O foram da ordem de 3,32.105 mol N2O, e a emissão de N para atmosfera de 4,64 Mg.ano-1. Nos 2.147.736 km2 da bacia do rio Solimões estes valores foram de 4,05.105 mol N2O.ano-1 e cerca de 5,67 MgN.ano-1, respectivamente. Comparados ao transporte de N pela descarga, estes valores representam uma fração muito pequena do ciclo deste elemento nas bacias de drenagem destes rios. / The concentrations of nitrous oxide (N2O), an important component of the greenhouse effect, have significantly increased in the last hundred years. The reasons for this atmospheric increase in N2O are still partially not explained and this uncertainty is worse in relation to aquatic environments. The objective of this study was to quantify fluxes of N2O from rivers of the Amazon to the atmosphere. The studied area is located in the Brazilian Amazon, in the states of Rondônia and Amazonas. The rivers were monthly sampled from September 2005 to February 2007. River water was collected with immersion pumps, lowered in the middle of the channel to 60% of total depth. To avoid contact with air, water was pumped into a 2 L graduated cylinder, from which the samples were taken with a 60 mL syringe pre-filled with N2. A headspace metodology was used to equilibrate the dissolved N2O with N2, within the syringe. The resulting gas sample was stored in evacuated and sealed 25 mL vials. Atmospheric samples were taken from one meter above the water column and stored the same way. N2O concentrations were determined within 15 days of collection on a Shimadzu GC-14 ?Green House Analyzer?. A theoretical diffusive flux model was used to calcule N2O fluxes. At the sector of the Ji-Paraná river basin constrained upstream from the county of Ji- Paraná, with an area of 32,793 km2, annual fluxes of N2O were on the order of 0.33 mol.year-1, which resulted in an emission to the atmosphere of 0.46 MgN.year-1. In the Negro basin, which encompasses an area of 69,6808 km2, fluxes were an order of magnitude higher, 3.33.105 mol.N2O.year-1, resulting in an annual emission of 4.64 MgN. At the 2,147,736 km2 of the Solimões basin, these values were, respectively 4.05.105 mol N2O and 5.67 MgN.year-1. Compared to the values of N exported in discharge, these fluxes constitute a small fraction of the nitrogen cycle in these basins.

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

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A Bacia do Rio Iguaçu-Sarapuí integra a região hidrográfica da Baía de Guanabara. Sua área de drenagem, com cerca de 726 km2, corresponde a aproximadamente 20% do total da área de contribuição à Baía, da ordem de 4600 km2 . Os municípios abrangidos pela bacia do Rio Iguaçu são: Nova Iguaçu, Duque de Caxias, Belford Roxo, São João de Meriti, Nilópolis, Mesquita e uma pequena parte do município do Rio de Janeiro. O presente trabalho tem como objetivo utilizar metodologias destinadas à identificação das unidades de paisagem na Bacia Hidrográfica do Rio Iguaçu, baseado nos conceitos de Paisagem Integrada e utilizando como suporte tecnologias digitais de geoprocessamento. Para o desenvolvimento desta pesquisa foram utilizados dados de diferentes fontes e órgãos governamentais de planejamento que trate desta temática. Os dados ao qual o texto se refere são: bases cartográficas em diferentes escalas de abordagem, Imagens Sensoriais Landsat 7, relatórios e diagnóstico da área em estudo. A identificação das unidades de paisagem na bacia do Rio Iguaçu-Sarapuí é feita a partir da delimitação das unidades de relevo e informações sobre o uso do solo, aspectos geológicos e pedológicos. O trabalho foi baseado no apoio das tecnologias digitais de geoprocessamento que permite uma melhor correlação entre diferentes tipos de informações tanto dos aspectos físicos, geológicos como também das ações antrópicas, classificando-as quanto ao grau de intervenção. O resultado do trabalho nesta região foi a elaboração de um diagnóstico ambiental das limitações e susceptibilidade ao desenvolvimento de determinadas atividades distribuindo-as espacialmente na bacia. A utilização de um Sistema de Informação Geográfica, em especial o Arc Gis 9.2 teve uma importância relevante na elaboração da pesquisa. Uma vez que este sistema trabalha com grandes volumes de informações e na análise integrada de objetos complexos, além de permitir a elaboração de um banco de dados espacial no próprio projeto. O que o diferencia dos demais Sistema de Informação Geográfica, tornando-o uma ferramenta eficiente na gestão integrada dos recursos naturais. / The Iguaçu River Falls is part of the river basin of Guanabara Bay. Its drainage area, with about 726 km2, corresponds to approximately 20% of the total area of contribution to the Bay, the order of 4600 km2. The municipalities covered by the Iguaçu River basin are: Nova Iguaçu, Duque de Caxias, Belford Roxo, São João de Meriti, Nilópolis, mosque and a small part of the city of Rio de Janeiro. This study aims to develop and present methodologies for the identification of landscape units in the RiverBasinFalls. For the development of this research used data from different sources and government planning addressing this issue. The data to which this text refers are in different cartographic scales approach, Sensory Landsat 7 Images, reports and diagnosis of the study area. The identification of landscape units in the Iguaçu River basin is made from the division of relief units and information on land use, geological and soil. The work will be based on support of digital technologies of GIS allows a better correlation between different types of information both from physical, geological as well as from human activity, classifying them as to the degree of intervention. The expected outcome of work in this region is a diagnosis of the limitations and susceptibility to development of certain activities spatially distributing them in the basin.By analysis of the statement of Geomorphology and identifying the main relief units between them we can highlight: the escarpment of the sea, hills and massive coastal and finally the unit talus / colluvial and alluvial plain. These compartments correlated with the predominant use of land, allowed the generation of seven landscape units: 1 - floodplain with sprawl; 2 - Lowland river floodplains with a predominance of mangroves and Environmental Protection Area; 3 - Hills of occupation and livestock farming; 4 - Massive Coastal Living with a predominance of rain forest, 5 - massively intrusive fragments of Atlantic Forest 6 - Talus / Colluviums with occupation and livestock farming; 7 - sheer cliffs with forest.

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