Climatic variability and change can have profound impacts on human societies and wildlife habitats. Extreme events and natural hazards such as floods, droughts, and windstorms, can lead to loss of lives, economic damages, and disruption in livelihoods, infrastructure, and ecosystems. These impacts depend on the intensity and the magnitude of the hazard and the characteristics of the society hit by the disaster. Investigating and predicting adverse effects of frequent climatic hazards are essential for policy makers and resource managers to plan for the future and be prepared for the consequences of these types of natural disasters. Vulnerability assessments provide a framework to detect the potential threats by exploring the nature of the hazard as well as the political, economic, and social conditions that are expected to affect the capacity of communities to cope with or adapt to that hazard. This research involves the development of a framework for vulnerability assessment of flood and drought at the river basin, sub-catchment, and community scale. The vulnerability assessment method is composed of three major components of exposure, sensitivity, and adaptive capacity. Several indicators are identified to represent these major components of the vulnerability structure. The developed vulnerability assessment has then been implemented on the Upper Ottawa River Basin, Canada. A Geographic Information System-based methodology is used to manage a wide variety of data, to aggregate and integrate several indicators including socio-economic and biophysical indicators, and to visualize the final vulnerability map. The studied areas are categorized in three levels of the vulnerability, high, moderate, and low. North Bay is identified as highly vulnerable to both flood and drought risk. Noranda is also classified as a highly flood-vulnerable area. The vulnerability assessment will provide a valuable insight for mitigation planning as well as prioritizing resource allocation for decision makers. In this research, the location and adequacy of the hydrometric monitoring stations in the Upper Ottawa River Basin are evaluated using the vulnerability map for optimum design of monitoring network.

Visando obter um instrumento de medição de vazão por meio de dispositivos eletrônicos, de fácil construção e baixo custo de materiais, este trabalho se propôs desenvolver e avaliar dois medidores Venturi. Tais medidores foram construídos, calibrados e avaliados no Laboratório de Hidráulica, pertencente ao Departamento de Engenharia Rural da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", da Universidade de São Paulo, localizado no campus de Piracicaba. A parte cilíndrica dos medidores foi construída com tubulação soldável de PVC, com um diâmetro principal (D) nominal de 50 mm para o Venturi 1 (DN 50) e de 75 mm para o Venturi 2 (DN 75); o diâmetro nominal das gargantas (d) foi de 32 e 40 mm para os Venturis 1 e 2, respectivamente. Os cones convergentes e divergentes foram construidos em resina plástica reforçada com fibra de vidro. Os ângulos utilizados foram de 21o e 10o, para as seções convergente e divergente respectivamente, em ambos os modelos. O sistema de mensuração foi constituído por um sensor diferencial de pressão, um conversor AD (analógico-digital), um microcontrolador, um display digital, uma fonte de alimentação e um regulador de tensão. Para a calibração foram utilizados dados de vazão, obtida pelo método volumétrico, e sinal digital em 200 pontos para cada Venturi. A avaliação foi realizada comparando os dados de vazão obtidos pelos medidores construidos, em relação aos valores proporcionados por um sistema de medição de vazão (considerado como padrão), composto por um sensor do tipo rotor e uma unidade controladora. Este sensor é aplicável em tubulações de 15 a 900 mm, com uma faixa de trabalho para velocidades de 0,10 até 6,00 m s-1. Para a calibração e avaliação dos Venturis desenvolveram-se programas na linguagem "Tbasic". O custo total dos materiais utilizados na construção dos medidores de vazão foi de R$ 220,32 para o Venturi 1 (DN 50) e R$ 242,36 para o Venturi 2 (DN 75). Os resultados obtidos mostraram que a construção artesanal de tubos Venturi para medição de vazão é viável técnica e economicamente. Após calibração os medidores apresentaram uma boa precisão e exatidão (r2 = 0,9979 e r2 = 0,9982 para os Venturis 1 e 2, respectivamente) nas medidas quando comparadas com o medidor padrão utilizado. A faixa de trabalho dos medidores de vazão, testados em velocidades até 5,95 m s-1 para o Venturi 1 e até 3,85 m s-1 para o Venturi 2, está de acordo com as velocidades usuais recomendadas para as tubulações de recalque de irrigação. Para ambos Venturis testados, os desvios médios nas leituras foram maiores (>±2 %) para velocidades inferiores a 1,5 m s-1. / The purpose of this study was to develop and evaluate two Venturimeters in order to obtain a low cost easily construction flow measurement instrument through electronic devices. The devices were constructed, calibrated and evaluated in the Hydraulics Laboratory of the rural Engineering Department/ESALQ. PVC and fiberglass were used to build the Venturimeters, fiberglass was used to construct the convergent and divergent sections. Venturi 1 (DN 50) had a nominal diameter of 50 mm in the main section and 32 mm in the reduced section. Venturi 2 (DN 75) was constructed with nominal diameter of 75 mm for the main section and 40 mm for the reduced section. The angles for the convergent and divergent sections were of 21o and 10o, respectively, for both Venturimeters. The measurement system was constituted for a pressure sensor, an analogical/digital converter, a microcontroller, a digital display, a power supply and a voltage regulator. For calibration flow data at 200 points, obtained by volumetric methods, and digital signal were used. The evaluation was carried out using a flow metering system, constituted for a flow sensor, type rotor, and a control unit. The sensor is used in pipes with sizes from 15 to 90 mm, for water speed between 0,10 and 6,00 m s-1. Programs in the "Tbasic" language were developed to calibrate and to evaluate the devices. The cost of the materials used in the construction was of in order of R$ 220,32 for Venturi 1 (DN 50) and R$ 242,36 for Venturi 2 (DN 75). The results showed that the handly construction of Venturimeters is feasibled technical and economically. After calibration the devices presented good accuracy (r2 = 0,9979 and r2 = 0,9982 for Venturis 1 and 2, respectively). The work range of the Venturimeters (maximum water speed of 5,95 and 3,85 for Venturi 1 and 2, respectively) is according with the usually recommended speed range for water in irrigation pipes. For speeds lower than 1,5 m s-1 the error (>±2 %) increase for both tested Venturimeters.

Novos equipamentos e tecnologias disponíveis no mercado vêm desempenhando papel crucial para o desenvolvimento e modernização do setor agrícola. A eletrônica e a automação têm-se mostrado cada vez mais importante e necessária neste processo de evolução, agilizando atividades, bem como reduzindo custos, principalmente aqueles associados à mão-de-obra demandada para execução de tarefas rotineiras. No contexto de irrigação verifica-se um objetivo comum referente à adoção de técnicas que propiciem a otimização da utilização de água pelas culturas, maximizando a eficiência dos processos de distribuição e aplicação de água e minimizando as perdas. Acerca disto, o conhecimento ou estimativa da vazão em um sistema de irrigação torna-se imprescindível ao se pensar em um plano de irrigação ou manejo de água eficiente. Existem diversos instrumentos e métodos de estimativa de vazão, cada qual com suas vantagens e limitações. Portanto, considerando um ideal de inovação tecnológica, foi proposto o desenvolvimento de um instrumento de medição de vazão utilizando dispositivos eletrônicos, de fácil utilização e baixo custo. Deste modo, este trabalho teve como objetivos: a) Desenvolver um medidor eletrônico de vazão utilizando célula de carga; b) Realizar testes hidráulicos e gerar uma equação matemática que represente a vazão instantânea em um conduto forçado, no qual o medidor estará instalado; e c) Determinar parâmetros de desempenho para o medidor desenvolvido. O experimento foi realizado no Laboratório de Hidráulica do Departamento de Engenharia Rural da ESALQ/ USP em Piracicaba SP. Desenvolveu-se um medidor de vazão que se enquadra na categoria de medidores do tipo força, no qual estão disponíveis opções de acesso a rotinas de medição, calibração e configurações. Na rotina de medição a leitura de vazão é atualizada aproximadamente a cada 7 segundos, sendo possível selecionar e alterar a unidade de exibição da vazão instantânea. O equipamento consta de uma rotina de calibração, na qual foi implementado o Método dos Mínimos Quadrados para definição de coeficientes de ajuste de uma equação de regressão ao conjunto de dados coletados nesta rotina. O procedimento de calibração do medidor foi desenvolvido com o objetivo de dispensar a necessidade de mão-de-obra especializada, bem como equipamento, computadores e métodos mais complexos e de difícil acesso. A tela de configurações permite observar e ajustar a equação de regressão utilizada, bem como ativar ou desativar a transmissão de dados via serial (RS-232) para computadores. O medidor proposto é capaz de operar na faixa de 7 a 28 m³.h-1 com erro máximo de ±1,4 m³.h-1 (±2,7%), sendo o coeficiente K de perda de carga localizada aproximadamente 0,55. Para as condições de estudo, a força de arraste máxima esperada sobre o conjunto anteparo-alavanca é próxima de 1,87 N, acarretando um esforço na célula de carga de até 3 N. / New available equipments and technologies in the market are each time more important for the agricultural section development and modernization. The electronics and automation area have great value on this evolution, speeding up activities as well as decreasing costs, mainly those costs regarding with necessary labor to execute routine tasks. On irrigation there is a common objective of choosing techniques that optimize crops water use, increasing efficiency and reducing losses of water distribution and application processes. The flow metering in an irrigation system is indispensable stuff when an efficient water management is desired. There are many tools, devices and methods of flow metering each one with its respective features. Considering a technology innovation principle this work had the purpose to develop an electronic flow meter easy to use and low cost, using electronic devices. Nevertheless this research had the following objectives: a) An electronic flow meter development by using load cell; b) Hydraulics tests in order to determine a math equation that matches the instantly flow inside a pipeline; and c) Flow meter assess determining performance parameters. The research was done at Hydraulics Laboratory, Rural Engineering Department (Laboratório de Hidráulica - Departamento de Engenharia Rural), ESALQ/USP on Piracicaba-SP-Brazil. The developed equipment is based on drag force that a body experiences when immersed in a fluid stream. The flow meter developed has some screen options allowing user tasks definition like: metering, calibration, and make some internal configurations. In the metering task the flow value is updated on intervals close to 7 seconds being possible to select or change units showing flow results. The calibration task was developed to avoid or release the specialized labor need, equipments, computers or any sophisticated and complex method. In this task, it was implemented Least Square Method in order to calculate coefficients of a fitting equation. This equation was used to estimate flow from digital signals acquired from the electronic circuit. The configuration interface allows the visualization and change the fitting equation used by the system. It also allows the data transmission for computers by serial port (RS-232 protocol). The proposed flow meter is able to work from 7 to 28 m³.h-1 with uncertainty of ±1.4 m³.h-1 (± 2.7%). The coefficient of local head loss (K) was close to 0.55 for Reynolds number values higher than 105. In this work, the greatest drag force expected acting on the flat circular body and cylindrical object is about 1.87 N, resulting in a force on load cell up to 3 N.

Novos equipamentos e tecnologias disponíveis no mercado vêm desempenhando papel crucial para o desenvolvimento e modernização do setor agrícola. A eletrônica e a automação têm-se mostrado cada vez mais importante e necessária neste processo de evolução, agilizando atividades, bem como reduzindo custos, principalmente aqueles associados à mão-de-obra demandada para execução de tarefas rotineiras. No contexto de irrigação verifica-se um objetivo comum referente à adoção de técnicas que propiciem a otimização da utilização de água pelas culturas, maximizando a eficiência dos processos de distribuição e aplicação de água e minimizando as perdas. Acerca disto, o conhecimento ou estimativa da vazão em um sistema de irrigação torna-se imprescindível ao se pensar em um plano de irrigação ou manejo de água eficiente. Existem diversos instrumentos e métodos de estimativa de vazão, cada qual com suas vantagens e limitações. Portanto, considerando um ideal de inovação tecnológica, foi proposto o desenvolvimento de um instrumento de medição de vazão utilizando dispositivos eletrônicos, de fácil utilização e baixo custo. Deste modo, este trabalho teve como objetivos: a) Desenvolver um medidor eletrônico de vazão utilizando célula de carga; b) Realizar testes hidráulicos e gerar uma equação matemática que represente a vazão instantânea em um conduto forçado, no qual o medidor estará instalado; e c) Determinar parâmetros de desempenho para o medidor desenvolvido. O experimento foi realizado no Laboratório de Hidráulica do Departamento de Engenharia Rural da ESALQ/ USP em Piracicaba SP. Desenvolveu-se um medidor de vazão que se enquadra na categoria de medidores do tipo força, no qual estão disponíveis opções de acesso a rotinas de medição, calibração e configurações. Na rotina de medição a leitura de vazão é atualizada aproximadamente a cada 7 segundos, sendo possível selecionar e alterar a unidade de exibição da vazão instantânea. O equipamento consta de uma rotina de calibração, na qual foi implementado o Método dos Mínimos Quadrados para definição de coeficientes de ajuste de uma equação de regressão ao conjunto de dados coletados nesta rotina. O procedimento de calibração do medidor foi desenvolvido com o objetivo de dispensar a necessidade de mão-de-obra especializada, bem como equipamento, computadores e métodos mais complexos e de difícil acesso. A tela de configurações permite observar e ajustar a equação de regressão utilizada, bem como ativar ou desativar a transmissão de dados via serial (RS-232) para computadores. O medidor proposto é capaz de operar na faixa de 7 a 28 m³.h-1 com erro máximo de ±1,4 m³.h-1 (±2,7%), sendo o coeficiente K de perda de carga localizada aproximadamente 0,55. Para as condições de estudo, a força de arraste máxima esperada sobre o conjunto anteparo-alavanca é próxima de 1,87 N, acarretando um esforço na célula de carga de até 3 N. / New available equipments and technologies in the market are each time more important for the agricultural section development and modernization. The electronics and automation area have great value on this evolution, speeding up activities as well as decreasing costs, mainly those costs regarding with necessary labor to execute routine tasks. On irrigation there is a common objective of choosing techniques that optimize crops water use, increasing efficiency and reducing losses of water distribution and application processes. The flow metering in an irrigation system is indispensable stuff when an efficient water management is desired. There are many tools, devices and methods of flow metering each one with its respective features. Considering a technology innovation principle this work had the purpose to develop an electronic flow meter easy to use and low cost, using electronic devices. Nevertheless this research had the following objectives: a) An electronic flow meter development by using load cell; b) Hydraulics tests in order to determine a math equation that matches the instantly flow inside a pipeline; and c) Flow meter assess determining performance parameters. The research was done at Hydraulics Laboratory, Rural Engineering Department (Laboratório de Hidráulica - Departamento de Engenharia Rural), ESALQ/USP on Piracicaba-SP-Brazil. The developed equipment is based on drag force that a body experiences when immersed in a fluid stream. The flow meter developed has some screen options allowing user tasks definition like: metering, calibration, and make some internal configurations. In the metering task the flow value is updated on intervals close to 7 seconds being possible to select or change units showing flow results. The calibration task was developed to avoid or release the specialized labor need, equipments, computers or any sophisticated and complex method. In this task, it was implemented Least Square Method in order to calculate coefficients of a fitting equation. This equation was used to estimate flow from digital signals acquired from the electronic circuit. The configuration interface allows the visualization and change the fitting equation used by the system. It also allows the data transmission for computers by serial port (RS-232 protocol). The proposed flow meter is able to work from 7 to 28 m³.h-1 with uncertainty of ±1.4 m³.h-1 (± 2.7%). The coefficient of local head loss (K) was close to 0.55 for Reynolds number values higher than 105. In this work, the greatest drag force expected acting on the flat circular body and cylindrical object is about 1.87 N, resulting in a force on load cell up to 3 N.

Visando obter um instrumento de medição de vazão por meio de dispositivos eletrônicos, de fácil construção e baixo custo de materiais, este trabalho se propôs desenvolver e avaliar dois medidores Venturi. Tais medidores foram construídos, calibrados e avaliados no Laboratório de Hidráulica, pertencente ao Departamento de Engenharia Rural da Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, da Universidade de São Paulo, localizado no campus de Piracicaba. A parte cilíndrica dos medidores foi construída com tubulação soldável de PVC, com um diâmetro principal (D) nominal de 50 mm para o Venturi 1 (DN 50) e de 75 mm para o Venturi 2 (DN 75); o diâmetro nominal das gargantas (d) foi de 32 e 40 mm para os Venturis 1 e 2, respectivamente. Os cones convergentes e divergentes foram construidos em resina plástica reforçada com fibra de vidro. Os ângulos utilizados foram de 21o e 10o, para as seções convergente e divergente respectivamente, em ambos os modelos. O sistema de mensuração foi constituído por um sensor diferencial de pressão, um conversor AD (analógico-digital), um microcontrolador, um display digital, uma fonte de alimentação e um regulador de tensão. Para a calibração foram utilizados dados de vazão, obtida pelo método volumétrico, e sinal digital em 200 pontos para cada Venturi. A avaliação foi realizada comparando os dados de vazão obtidos pelos medidores construidos, em relação aos valores proporcionados por um sistema de medição de vazão (considerado como padrão), composto por um sensor do tipo rotor e uma unidade controladora. Este sensor é aplicável em tubulações de 15 a 900 mm, com uma faixa de trabalho para velocidades de 0,10 até 6,00 m s-1. Para a calibração e avaliação dos Venturis desenvolveram-se programas na linguagem “Tbasic”. O custo total dos materiais utilizados na construção dos medidores de vazão foi de R$ 220,32 para o Venturi 1 (DN 50) e R$ 242,36 para o Venturi 2 (DN 75). Os resultados obtidos mostraram que a construção artesanal de tubos Venturi para medição de vazão é viável técnica e economicamente. Após calibração os medidores apresentaram uma boa precisão e exatidão (r2 = 0,9979 e r2 = 0,9982 para os Venturis 1 e 2, respectivamente) nas medidas quando comparadas com o medidor padrão utilizado. A faixa de trabalho dos medidores de vazão, testados em velocidades até 5,95 m s-1 para o Venturi 1 e até 3,85 m s-1 para o Venturi 2, está de acordo com as velocidades usuais recomendadas para as tubulações de recalque de irrigação. Para ambos Venturis testados, os desvios médios nas leituras foram maiores (>±2 %) para velocidades inferiores a 1,5 m s-1. / The purpose of this study was to develop and evaluate two Venturimeters in order to obtain a low cost easily construction flow measurement instrument through electronic devices. The devices were constructed, calibrated and evaluated in the Hydraulics Laboratory of the rural Engineering Department/ESALQ. PVC and fiberglass were used to build the Venturimeters, fiberglass was used to construct the convergent and divergent sections. Venturi 1 (DN 50) had a nominal diameter of 50 mm in the main section and 32 mm in the reduced section. Venturi 2 (DN 75) was constructed with nominal diameter of 75 mm for the main section and 40 mm for the reduced section. The angles for the convergent and divergent sections were of 21o and 10o, respectively, for both Venturimeters. The measurement system was constituted for a pressure sensor, an analogical/digital converter, a microcontroller, a digital display, a power supply and a voltage regulator. For calibration flow data at 200 points, obtained by volumetric methods, and digital signal were used. The evaluation was carried out using a flow metering system, constituted for a flow sensor, type rotor, and a control unit. The sensor is used in pipes with sizes from 15 to 90 mm, for water speed between 0,10 and 6,00 m s-1. Programs in the “Tbasic” language were developed to calibrate and to evaluate the devices. The cost of the materials used in the construction was of in order of R$ 220,32 for Venturi 1 (DN 50) and R$ 242,36 for Venturi 2 (DN 75). The results showed that the handly construction of Venturimeters is feasibled technical and economically. After calibration the devices presented good accuracy (r2 = 0,9979 and r2 = 0,9982 for Venturis 1 and 2, respectively). The work range of the Venturimeters (maximum water speed of 5,95 and 3,85 for Venturi 1 and 2, respectively) is according with the usually recommended speed range for water in irrigation pipes. For speeds lower than 1,5 m s-1 the error (>±2 %) increase for both tested Venturimeters.

Water resources managers rely on information collected by hydrometric networks without a quantitative way to assess their efficiency, and most Canadian water monitoring networks still do not meet the minimum density requirements. There is also no established way to quantify the importance of each existing station in a hydrometric network. This research examines the properties of Combined Regionalization Dual Entropy Multi-Objective Optimization (CR-DEMO), a robust network design technique which combines the merits of information theory and multi-objective optimization. Another information theory based method called transinformation (TI) which can rank the contribution of unique information from each specific hydrometric station in the network is tested for use with CR-DEMO. When used in conjunction, these methods can not only provide an objective measure of network efficiency and the relative importance of each station, but also allow the user to make recommendations to improve existing hydrometric networks across Canada. The Ottawa River Basin, a major Canadian watershed in Ontario and Quebec, was selected for analysis. Various regionalization methods which could be used in CR-DEMO such as distance weighting and a rainfall runoff model were compared in a leave one out cross validation. The effect of removing stations with regulated and unnatural flow regimes from the regionalization process is also tested. The analysis is repeated on a smaller tributary of the Ottawa River Basin, the Madawaska Watershed, to examine scale effects in TI analysis and CR-DEMO application. In this study, tests were conducted to determine whether to include stations outside of the river basin in order to provide more context to the basin boundaries. It was found that the TI analysis complemented CR-DEMO well and it provided a detailed station ranking which was supported by CR-DEMO results. The inverse distance weighting drainage area ratio method was found to provide more accurate regionalization results compared to the rainfall-runoff model, and was thus chosen for CR-DEMO. Regionalization was shown to be more accurate when the regulated basins were omitted using leave one out cross validation. It was discovered that CR-DEMO is sensitive to scaling because some sub-basins which are relatively “well-equipped” compared to others in dire conditions may be penalized. The TI analysis was not as sensitive to scaling. Including stations outside of the Ottawa River Basin improved the information density and regionalization accuracy in the Madawaska Watershed because they provided context to sparse areas. Finally, Pareto optimal network solutions for both the Ottawa River Basin and the Madawaska Watershed were presented and analyzed. A number of optimal networks are proposed for each watershed along with “hot-spots” where new stations should be added whatever the end users’ choice of network. / Thesis / Master of Applied Science (MASc)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The objective of this work was to study the relationship between liquid discharge and suspended sediment discharge by various methods. The study was carried out at Menino Deus IV Fluviometric Station, located in Santa Maria/RS. It was relating to solid discharge in suspension, using all samples in full waves and without precipitation, with the liquid discharge using the integrated sampler USDH 48 and ISCO sampler punctual. The coefficient of determination of 93.4 % and 85.0 %, were obtained respectively, to the samplers USDH 48 and ISCO, can be considered a good correlation. Also were related the turbidity with the sediments concentration in suspension, obtaining the solid discharge calculated with the liquid discharge using the sampler integrator USDH 48. A correlation coefficient of 93.0 % with all samples and the ISCO 85.2 % were obtained. It was observed that the automatic measurements by turbidity become a viable alternative due to the easy to install and to possible a continuous monitoring and automatic, without the presence of a technician in place, further obtaining similar results to the traditional methods which is recommended in this study. To determine the liquid discharge, the hydrometric windlass traditional method and the acoustic method was used, using an Acoustic Doppler Profiler (ADP). It can be concluded that with the depths less than 0.28 m, the ADP did not execute the reading speed and the presented reading failures. Thus, for measurements in these conditions, it is suggested to use the hydrometric windlass, because it is a device that provides more detail and flexibility when handling. / O objetivo deste trabalho foi estudar as relações entre descarga líquida e descarga sólida em suspensão segundo diferentes métodos. O trabalho foi realizado na Estação Fluviométrica Menino Deus IV, localizada em Santa Maria/RS. Relacionou-se a descarga sólida em suspensão, utilizando todas as amostras em ondas de cheia e dias sem precipitação, com a descarga líquida utilizando o amostrador integrado USDH 48 e o amostrador pontual ISCO. Obteve-se coeficientes de determinação de 93,4% e 85,0%, respectivamente para os amostradores USDH 48 e ISCO, podendo ser considerada uma boa correlação. Relacionou-se também a turbidez com a concentração de sedimentos em suspensão, obtendo a descarga sólida calculada com a descarga líquida utilizando o amostrador integrador USDH 48. Obteve-se um coeficiente de correlação de 93,0% com todas as amostras e com o ISCO de 85,2%. Observou que as medições automáticas de turbidez tornam-se uma alternativa viável em função da facilidade de instalação e por possibilitar um monitoramento contínuo e automático, sem a presença de um técnico no local, além da obtenção de resultados próximos aos métodos tradicionais sendo este o recomendado neste estudo. Para a determinação da descarga líquida, utilizou-se o método tradicional do molinete hidrométrico e o método acústico, utilizando o Acoustic Doppler Profiler (ADP). Pode-se concluir que com as profundidades inferiores a 0,28 m, o ADP não apresentou falhas na leitura de velocidade. Assim, para medições nestas condições, sugere-se utilizar o molinete hidrométrico, pois é um equipamento que fornece mais detalhes e agilidade no momento de manuseio.

Identifying principles of water movement in the shallow subsurface is crucial for adequate process-based hydrological models. Hillslopes are the essential interface for water movement in catchments. The shallow subsurface on slopes typically consists of different layers with varying characteristics. The aim of this study was to draw conclusions about the infiltration behaviour, to identify water flow pathways and derive some general interpretations for the validity of the water movement on a hillslope with periglacial slope deposits (cover beds), where the layers differ in their sedimentological and hydrological properties. Especially the described varying influence of the basal layer (LB) as an impeding layer on the one hand and as a remarkable pathway for rapid subsurface stormflow on the other. We used a time lapse 3-D electrical resistivity tomography (ERT) approach combined with punctual hydrometric data to trace the spreading and the progression of an irrigation plume in layered slope deposits during two irrigation experiments. This multi-technical approach enables us to connect the high spatial resolution of the 3-D ERT with the high temporal resolution of the hydrometric devices. Infiltration through the uppermost layer was dominated by preferential flow, whereas the water flow in the deeper layers was mainly matrix flow. Subsurface stormflow due to impeding characteristic of the underlying layer occurs in form of organic layer interflow and at the interface to the first basal layer (LB1). However, the main driving factor for subsurface stormflow is the formation of a capillary barrier at the interface to the second basal layer (LB2). The capillary barrier prevents water from entering the deeper layer under unsaturated conditions and diverts the seepage water according to the slope inclination. With higher saturation, the capillary barrier breaks down and water reaches the highly conductive deeper layer. This highlights the importance of the capillary barrier effect for the prevention or activation of different flow pathways under variable hydrological conditions.

Identifying principles of water movement in the shallow subsurface is crucial for adequate process-based hydrological models. Hillslopes are the essential interface for water movement in catchments. The shallow subsurface on slopes typically consists of different layers with varying characteristics. The aim of this study was to draw conclusions about the infiltration behaviour, to identify water flow pathways and derive some general interpretations for the validity of the water movement on a hillslope with periglacial slope deposits (cover beds), where the layers differ in their sedimentological and hydrological properties. Especially the described varying influence of the basal layer (LB) as an impeding layer on the one hand and as a remarkable pathway for rapid subsurface stormflow on the other. We used a time lapse 3-D electrical resistivity tomography (ERT) approach combined with punctual hydrometric data to trace the spreading and the progression of an irrigation plume in layered slope deposits during two irrigation experiments. This multi-technical approach enables us to connect the high spatial resolution of the 3-D ERT with the high temporal resolution of the hydrometric devices. Infiltration through the uppermost layer was dominated by preferential flow, whereas the water flow in the deeper layers was mainly matrix flow. Subsurface stormflow due to impeding characteristic of the underlying layer occurs in form of organic layer interflow and at the interface to the first basal layer (LB1). However, the main driving factor for subsurface stormflow is the formation of a capillary barrier at the interface to the second basal layer (LB2). The capillary barrier prevents water from entering the deeper layer under unsaturated conditions and diverts the seepage water according to the slope inclination. With higher saturation, the capillary barrier breaks down and water reaches the highly conductive deeper layer. This highlights the importance of the capillary barrier effect for the prevention or activation of different flow pathways under variable hydrological conditions.

El problema central planteado en la presente tesis de investigación es la falta de información hidrométrica en algunas cuencas del Perú, en este caso en la microcuenca Huajuiri, localizado en el distrito de Oropesa, provincia de Antabamba, departamento de Apurímac; puesto que al existir un déficit de estaciones hidrométricas respecto a la cantidad de cuencas existentes a nivel nacional, la información hidrométrica es insuficiente y deficiente, lo que trae como consecuencia no contar con datos como los caudales medios mensuales, información hidrológica relevante para poder conocer la disponibilidad del agua en la cuenca para efectuar la distribución del recurso hídrico de acuerdo al requerimiento de las comunidades campesinas aledañas a la fuente de agua, es útil para diseñar futuras obras hidráulicas, así como para realizar proyecciones respecto al comportamiento hídrico de la cuenca. Es por esta razón que se plantea el cálculo de los caudales medios mensuales en cuencas que no disponen de datos hidrométricos, utilizando el método Lutz Scholz y las redes neuronales artificiales. En la cuenca con información hidrométrica (La Angostura) con los modelamientos hidrológicos planteados, se obtuvieron valores cercanos a los caudales medios mensuales medidos. Sin embargo, en la cuenca sin información hidrométrica (Huajuiri), la inclusión en el modelamiento hidrológico de las redes neuronales artificiales permitió obtener valores más cercanos a los aforos realizados, que solamente aplicando el método Lutz Scholz. / Central problem exposed in this thesis is lack of hydrometric information in some basins of Peru, in our case in Huajuiri micro basin, located in Oropesa district, Antabamba province, Apurímac department, there is a deficit of hydrometric stations with respect to the number of existing basins at national level, hydrometric information is insufficient and deficient, which results in not having data such as average monthly flows, relevant hydrological information to be able to know the water availability of basin in order to distribute water according to requirements of rural communities surrounding the water source, it is useful to design future hydraulic construction, as well as to carry out projections regarding the water behavior of basin. It is for this reason that calculation of average monthly flows in basins without information is proposed using Lutz Scholz method and artificial neural networks. In basin with hydrometric information (La Angostura), with proposed hydrological modeling, values were obtained close to average monthly flows. However, in basin without hydrometric information (Huajuiri), inclusion in hydrological modeling of artificial neural networks allowed obtaining values closer to flow measurement, than only by applying Lutz Scholz method. / Tesis