Water quantity, availability and, particularly, quality of Brazilian freshwater is under progessive degradation due to Anthropocene\'s environmental changing conditions. Strategies of Ecosystem-based Adaptation (EbA) are essential to mitigate these impacts. This Ph.D. thesis proposes a new model of water resources management, thereby integrating selfpurification and ecohydrologic processes to evaluate ecosystem services from watershed under change. In Chapter 2, this thesis examinates the payment for hydrologic cosystem services (Water-PES) in Brazilian Atlantic Forest and points ecohydrologic variables useful for assessing and further valuing hydrologic services. In Chapter 3, this thesis discusses proposals for freshwater monitoring plan which integrate quali-quantitative aspects for EbA and Water-PES projects. Therefore, in Chapter 4 experimental quali-quantative freshwater data from in-situ field observations are investigated according land-use/land-cover (LULC) in headwaters of water supply systems. In Chapter 5, through simulated impacts on freshwater yield from scenarios of LULC change, the grey water footprint (greyWF) is assessed, as well as environmental sustainability of sub-basins is depicted from a new ecohydrologic index for assessing hydrologic services. The methodology is performed using through field sampling and lab-analysing of physico-chemical, biologic and hydraulic variables in nested sub-basins draining to the Cantareira Water Supply System, in Sao Paulo and Minas Gerais states, Brazil. These areas participate in the Water-PES projects Water Producer/PCJ and Water Conservator at headwaters of Piracicaba watershed, during recent severe drought conditions between years 2013-15. The greyWF is estimated from outputs of time series simulated through ecohydrologic model Soil and Water Assessment Tool (SWAT). Under assumption of continuity of Water-PES projects, and using the same series of hydrometorological records for a common period (2008-2014), freshwater quali-quantitative impacts are performed through three LULC scenarios: past situation \"S1\" (year 1990), current situation \"S2\" (year 2010) and future situation \"S2+EbA\" (year 2035). From these scenarios, flow and load duration curves, mean water yields, greyWF and seasonal variabilities, were simulated. Through this research, continuous-monitoring Data Collecting Stations were installed in public-private partnership encompassing EESC/USP, ANA, CPRM, CEMADEN, SMA, TNC, WWF and local mayors. This continuous monitoring is addressed to increase the system resilience, based on better decision-making for water security, in strategic headwaters not only for water supply, but also for environmental conservation. This doctoral thesis brings contributions to a better comprehension of anthropic impacts on water resources and for strategies of EbA in front of progressive rates of losses of ecosystem services. This PhD. thesis was part of three research initiatives which partly granted activities: (1) Thematic Project FAPESP 2008/58161-1 \"Assessment of Impacts and Vulnerability to Climate Change in Brazil and Strategies for Adaptation Options\"; (2) \"INCLINE - INterdisciplinary CLimate INvEstigation Center\" (NapMC/USP Núcleo de Apoio às Pesquisas em Mudanças Climáticas) and (3) \"Água Brasil\" Project, Banco do Brasil Foundation, WWF Brazil, ANA & FIPAI/EESC-USP. / A quantidade, a disponibilidade e, em particular, a qualidade da água doce está em degradação progressiva devido às mudanças ambientais no Antropoceno. Estratégias de adaptação baseadas em ecossistemas (EbA) são essenciais para reduzir estes impactos. Propõe-se um novo modelo de gerenciamento de recursos hídricos que integre a pegada hídrica cinza e processos ecohidrológicos para avaliação dos serviços hidrológicos em bacias hidrográficas sob mudanças. As etapas da pesquisa são: Capítulo 2 – análise dos projetos de pagamentos por serviços ambientais de proteção às bacias hidrográficas na Mata Atlântica brasileira e, no contexto de EbA, indicação de variáveis ecohidrológicas úteis na quantificação e futura valoração dos serviços hidrológicos; Capítulo 3 – desenvolvimento de plano de monitoramento ecohidrológico que integra aspectos qualitativos e quantitativos dos recursos hídricos para projetos de EbA; Capítulo 4 – provisão de dados experimentais de qualidade e quantidade da água, além de observações in-situ, para investigação das influências das mudanças de uso e ocupação do solo nas cabeceiras de mananciais, estratégicos para o abastecimento público e a conservação ambiental; Capítulo 5 – estimativas da pegada hídrica cinza para nitrato, fósforo total e sedimentos a partir do monitoramento de variáveis quali-quantitativas em bacias com diferentes condições de uso e ocupação de solo. Foi realizada a instalação de três Plataformas de Coleta de Dados, por meio de parceria entre EESC, ANA, CPRM, CEMADEN, SMA, TNC e WWF, visando aumentar a resiliência do sistema, decorrente de futuro aprimoramento da gestão, para a segurança hídrica. A metodologia incluiu coletas em seis diferentes períodos, durante dois anos, e análises das variáveis condutividade elétrica, cor, DQO, DBO5,20, nitrato, nitrito, nitrogênio amoniacal, fosfato, pH, turbidez, sólidos totais, coliformes termotolerantes, Escherichia coli, medidas de vazões e velocidades médias em seções transversais. O método foi aplicado em microbacias participantes dos projetos Produtor de Água/PCJ e Conservador das Águas, dentre outras, com áreas de drenagem entre 7 e 1.000 km2, que contribuem para a bacia do rio Piracicaba (12.530 km2). Dados primários, medidos em recente período de severa estiagem no Sistema Cantareira (2013-14), foram integrados aos bancos de dados de órgãos gestores federais e estaduais. A produção de água foi maior em sub-bacias menos florestadas. Foi possível aprimorar a regionalização de cargas poluidoras por área de drenagem na região do Cantareira. A pegada hídrica cinza (WF) foi estimada a partir de simulações no modelo ecohidrológico Soil and Water Assessment Tool (SWAT). Curvas de permanência de vazões e carga poluidora por área de drenagem foram elaboradas. Supondo-se a continuidade dos projetos \"Produtor de Água/PCJ\" e \"Conservador das Águas\", foram investigados os impactos de cenário futuro de uso do solo. Finalmente, foi desenvolvido novo índice ecohidrológico para quantificação dos serviços hidrológicos e avaliação a sustentabilidade das sub-bacias, a partir da pegada hídrica cinza composta. Assim, usando ferramentas de vanguarda tecnológica (SWAT e WF), a tese fornece subsídios para uma melhor compreensão dos impactos antropogênicos sobre os recursos hídricos e novas estratégias de adaptação baseada em ecossistemas, frente às progressivas taxas de perda de serviços ambientais. Esta tese esteve vinculada a três projetos de pesquisa, dos quais obteve apoio financeiro: (1) Projeto Temático FAPESP 2008/58161-1 \"Assessment of Impacts and Vulnerability to Climate Change in Brazil & Strategies for Adaptation Options\"; (2) \"INCLINE - INterdisciplinary CLimate INvEstigation Center\" (NapMC/USP) e (3) Projeto \"Água Brasil\", Fundação Banco do Brasil, WWF Brasil, ANA e FIPAI/EESC-USP.

Irrigated agriculture accounts for 90 percent of consumptive use of freshwater in the western US and is considered the largest contributor to nonpoint source water pollution. The diffuse nature of most water quality and quantity challenges necessitates institutions that can more effectively engage agricultural producers in strategic, integrated, watershed-scale approaches to water management such as those associated with Integrated Water Resource Management (IWRM). With approximately 9,400 professionals working in nearly every one of the nation's 3,071 counties and an emphasis on voluntary, incentives-based approaches to conservation, the Natural Resources Conservation Service (NRCS) is well poised to influence land and water management on private working lands. NRCS conservation programs, however, have been criticized as "random acts of conservation" that lack a strategic vision for addressing natural resource challenges at-scale. Using NRCS's new Agricultural Water Enhancement Program (AWEP) as a case study, this paper seeks to examine the factors that enable or inhibit NRCS from promoting an integrated approach to water management consistent with IWRM principles. Following the Institutional Analysis and Development (IAD) framework this paper traces the development of AWEP and examines how the rules established at the national level impact implementation at the national, state and local levels. The paper then evaluates AWEP based on a set of six IWRM design principles to determine (a) the extent to which AWEP represents an IWRM approach, and (b) the institutional factors that facilitate or inhibit NRCS from taking a more integrated approach to water management. I found that institutional factors vary greatly between levels of analysis depending on the specific context, but did identify several consistent enablers and barriers. The three most significant factors that facilitate an IWRM approach are: (1) AWEP's focus on priority resource concerns within a defined hydrographic area; (2) AWEP's emphasis on pursuing a partnership-based approach; and (3) increased local involvement in defining projects. The three most significant factors that inhibit an IWRM approach are: (1) a lack of clarity concerning partner roles and responsibilities and constraints on partner involvement; (2) limited flexibility of existing program rules; and (3) limited local capacity to engage with landowners and implement projects. The paper offers institutional recommendations for facilitating an IWRM approach within NRCS, and concludes with a consideration of the utility of IWRM design principles and the IAD framework for analyzing water management institutions. / Graduation date: 2012

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Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-19T20:41:53Z No. of bitstreams: 1 MARCO TULIO DO NASCIMENTO REGO FILHO - DISSERTAÇÃO PPGECA 2014..pdf: 1792077 bytes, checksum: 78b90074ea31484e0734978e3de714be (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-19T20:41:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MARCO TULIO DO NASCIMENTO REGO FILHO - DISSERTAÇÃO PPGECA 2014..pdf: 1792077 bytes, checksum: 78b90074ea31484e0734978e3de714be (MD5) Previous issue date: 2014-02 / Capes / A Política Nacional de Recursos Hídricos, Lei n° 9.433/97, e o Plano Nacional de Gerenciamento Costeiro, Lei n° 7.661/88 e Decreto Federal n° 5.300/04, estabelecem entre suas diretrizes a necessidade de integração da gestão de recursos hídricos com o gerenciamento costeiro. Diante disso, o Conselho Nacional de Recursos Hídricos criou a Câmara Técnica de Integração da Gestão de Bacias Hidrográficas e dos Sistemas Estuarinos e Zona Costeira, que objetiva analisar e propor mecanismos de integração das mencionadas políticas, visando a minimização ou solução de conflitos de uso de recursos hídricos em ambiente costeiro. A inerente complexidade da interação entre as bacias hidrográficas e zonas costeiras e os múltiplos usos da água a montante da zona costeira da bacia, que reduzem a afluência e, consequentemente, a disponibilidade de água doce na região costeira, além de poderem provocar alterações no leito dos rios na faixa costeira devido a deposição de sedimentos bem como alterações na flora e fauna dessas regiões, tornam prementes estudos que contemplem estas interações. Como estudo de caso, foi escolhida a Região do Baixo Curso da bacia hidrográfica do rio Paraíba, em função de conflitos relacionados aos múltiplos usos da água, bem como alterações no leito do rio. Objetiva-se compor um diagnóstico situacional que subsidie ações para minimizar ou solucionar os conflitos existentes, face a aplicação integrada dos vários instrumentos de gestão. Com uma abordagem qualitativa baseada no método dedutivo, utilizando-se da pesquisa bibliográfico-documental como base exploratória, faz-se uma análise das interfaces legais e institucionais, destacando as articulações operacionais possíveis entre os instrumentos de planejamento e gestão. A análise de compatibilidade, entre os instrumentos de gestão da PNRH e do PNGC, demonstra que a articulação é possível. Recomenda-se ao setor competente do estado da Paraíba, a elaboração do Plano de Gestão da Zona Costeira e o Zoneamento Ecológico-Econômico Costeiro, articulados com o Plano Estadual de Recursos Hídricos e o Plano da Bacia Hidrográfica do rio Paraíba. A partir deste, o Comitê da Bacia e a Comissão de Gerenciamento Costeiro deverão articular ações, visando a conservação e a resolução de conflitos derivados dos múltiplos usos da água. Conclui-se que o processo de integração entre a gestão de recursos hídricos e o gerenciamento da zona costeira envolve a descentralização do poder de gestão, a participação da sociedade civil e usuários, e a harmonização e inter-relação dos instrumentos da gestão de recursos hídricos com o do gerenciamento costeiro, bem como depende de uma coordenação entre os níveis federal, estadual e municipal, e que cada qual tem interesse e formas de contribuir para essa integração. / The National Water Resources Policy, Law 9.433/97, the National Coastal Management Plan, Law 7.661/88 and Federal Decree 5.300/04, establish, among their guidelines, the need for integration of water management with coastal management. Thus, the National Water Resources Council established the Technical Chamber of Integration of the Watershed Management and Estuarine and Coastal Zone Systems, which aims to analyze and propose mechanisms for the integration of the above policies, aimed at minimizing or solving conflicts of water resources use in the coastal environment. The inherent complexity of the interaction between watersheds and coastal areas and the multiple uses of water from upstream of the coastal zone of the basin, which reduce the rivers flow and, consequently, the availability of fresh water in the coastal region, may cause changes in the rivers bed of the coastal zone due to sediment deposition as well as changes in the flora and fauna of these regions demand continuous studies that address these interactions. As a case study, it was chosen the region of the lower course of the Paraiba river basin in reason of the water conflicts from the multiple uses of water as well as changes in the river bed. The objective is to compose a situational diagnosis to subsidize actions to minimize or solve the existent conflicts, given the application of different management and integrated tools. With a qualitative approach based on deductive method, utilizing the bibliographic and documentary research as an exploratory basis, an analysis of the legal and institutional interfaces is made, highlighting the possible operational links between the instruments of planning and management. The analysis of compatibility between management tools of the PNRH and PNGC, demonstrates that the linking between them is possible. It is recommended to the competent sector of the Paraíba state to provide the preparation of a Management Plan Coastal Zone and Coastal Ecological - Economic Zoning, articulated with the State Water Resources Plan and Plan Basin of the Paraíba River. From this, the committee of the Paraíba river basin and Coastal Management Commission shall coordinate actions in order to preserve the environment and provide the solution of conflicts arising from the multiple uses of water. It is concluded that process of integration between water management and coastal zone management involves the decentralization of power management, the participation of civil society and users, and the harmonization and inter-relationship of the components of water resources management with the coastal management and depends on coordination between federal, state and municipal levels, and each one has its own particular interests and ways to contribute to this integration.

La thèse aborde la problématique des usages de l'eau dans un archipel ouest-africain semi-aride, pauvre, vulnérable, où la question des ressources hydriques a toujours posé de graves problèmes, que cinq siècles de colonisation n'ont pas résolu. Dans un monde ouvert, interdépendant, où les questions de durabilité environnementale, de production agricole, de sécurité alimentaire et de lutte contre la pauvreté et pour le développement sont des enjeux majeurs pour la planète et ses habitants, la gestion intégrée des ressources en eau (GIRE) constitue une solution intéressante pour une économie cap-verdienne de l'eau répondant à ces défis.L'objectif de la thèse est de contribuer à la mise en œuvre de la GIRE sur le territoire de la République du Cap-Vert. Elle s'interroge sur le « modèle transféré » des barrages hydrauliques, avec l'exemple de celui de Poilão, dans la Ribeira Seca de l'île de Santiago, premier barrage construit au Cap-Vert, avec l'aide de la coopération chinoise. Elle examine le rôle et les effets de l'irrigation, les impacts de sa réalisation sur l'environnement local, ainsi que les problèmes socio-économiques entraînés par l'usage de l'eau dans le bassin versant de la Ribeira Seca. La thèse s'interroge sur la question de la gouvernance juridique, réglementaire et institutionnelle de l'eau au Cap-Vert, avec des comparaisons internationales. Enfin, elle propose un modèle de gestion de l'eau inspiré de l'approche GIRE. / This thesis deals with the problem of water use in a poor, vulnerable, semi-arid West African archipelago where the issue of water resources has always posed major problems, problems which five centuries of colonization were unable to solve. In an open, interdependent world in which issues of environmental sustainability, agricultural production, food security and the fight against poverty and in favor of development are major challenges for the planet and its inhabitants, integrated water resources management (IWRM) constitutes an interesting solution for an economy of water that responds to these difficulties in the country.The objective of the thesis is to contribute to the implementation of integral water resource management in the territory of the Republic of Cabo Verde. It questions the “adopted model” of hydraulic dams, with the example of the Polião Dam in Ribeira Seca valley, on the island of Santiago, the first dam built in Cabo Verde, with the help of the People’s Republic of China. It examines the role and effects of irrigation, the impacts of engaging therein on the local environment, and the socio-economic problems caused by water usage in the Ribeira Seca watershed.The thesis also uses international comparisons to raise questions related to the legal, regulatory and institutional governance of water in Cabo Verde. Finally, it proposes a water management model inspired by the Integrated Water Resources Management approach. / A presente tese aborda a questão do uso da água num arquipélago Oeste Africano semiárido, pobre, vulnerável, onde a questão dos recursos hídricos sempre levantou problemas graves, que cinco séculos de colonização não conseguiram resolver. Num mundo interdependente e aberto, onde as questões de sustentabilidade ambiental, a produção agrícola, a segurança alimentar e a luta contra a pobreza e pelo desenvolvimento são as questões fundamentais para (a preservação) do planeta e seus habitantes, a gestão integrada dos recursos hídricos (GIRH) é uma solução interessante para uma economia cabo-verdiana da água que responda a estes desafios.O objetivo desta tese é o de contribuir para a implementação da GIRH no território da República de Cabo Verde. A tese questiona sobre o "modelo transferido " de barragens, como por exemplo o da Barragem de Poilão na Ribeira Seca, na ilha de Santiago, a primeira barragem construída em Cabo Verde, com a ajuda da Cooperação chinesa. A tese examina o papel e os efeitos da irrigação, o impacto da sua implementação no ambiente local, assim como os problemas socioeconómicos causados pelo uso da água na bacia hidrográfica de Ribeira Seca.A tese interroga-se sobre a questão da governança jurídica, regulamentar e institucional da água em Cabo Verde, usando o direito comparado internacional. Finalmente, a tese oferece um modelo de gestão da água, com base na abordagem GIRH.

This interdisciplinary thesis studies the diverse multi-stakeholder networks that are constitutive of contemporary water governance. It examines collaborative governance networks from a relational perspective in two case study watersheds in Tanzania and Ethiopia. Collaborative and networked governance approaches are increasingly promoted to address complex water challenges, but relatively little is known about how the everyday collaborative relationships (i.e. collaboration practices) among the multiple actors involved in the development, management and use of water, shape contemporary water governance processes. In this thesis, I advance, based on intensive fieldwork data collection, a conceptual and methodological framework for studying collaboration networks pertaining to watershed management. I examine local collaborative governance networks in two watersheds, in Ethiopia and Tanzania, from a relational perspective, using complementary qualitative and quantitative social network research methods. The thesis explores the opportunities and limitations of such collaborative governance networks in their concrete functioning, thereby contributing to a more context-sensitive, and nuanced, understanding of the role of governance networks and collaborative governance approaches in the management of water and related resources.