Climate changes, at global and local levels, are associated not only natural atmospheric effects, but also to anthropogenic changes, with the release of CO2 into the lower layer of the atmosphere. The impacts of climate changes can be objects of study in hydrology through the use of mathematical models, rainfall output, with the hydro-climatic input data. Hydrological model in Geographic Information System - SIG, used in hydrologic studies of watersheds to predict and measure the system response to external conditions and interest of a watershed. The integration of SIG with hydrological information gave the possibility to obtain distributed information with a response of flow in watershed in different locations has been explored in distributed hydrological modeling. The objective of this study was to evaluate the MGB-IPH model (Modelo de Grandes Bacias) watershed in Paraíba do Meio River, influence of climate change predicted on Climate Change Panel - IPCC. The hydrological model for large basin, MGB / IPH was applied in the Paraíba do Meio river watershed and was calibrated manually. Simulations were conducted for the current scenario, and scenarios A1B and A2, on Climate Change Panel (IPCC), for the years 2071 to 2100, predicted to Brazil by CPTEC / INPE, with anomalies of precipitation and temperature. The simulations for the climate change scenarios showed changes in the hydrological response to Paraíba do Meio basin (AL / PE). The performance of this model was suitable for Paraíba do Meio river basin, since the previous version of the MGB was nominated for basins larger than 10,000 km2. The MGB showed significant performance in representing the current hydrologic regime even with the lack of basin rainfall stations and the estimated impacts of climate change tend to decrease water availability and increase flooding in the of the Paraíba do Meio River basin. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / As mudanças climáticas, a nível global e local, podem está associadas não só aos efeitos atmosféricos naturais, como também às alterações antrópicas, com o lançamento de CO2 para a camada baixa da atmosfera. Os impactos das mudanças climáticas podem ser objetos de estudo em hidrologia, por meio do uso de Modelos matemáticos, chuva-vazão, tendo como entrada dados hidro-climáticos. Modelo hidrológico em Sistema de informação geográfica - SIG, aplicado em estudos hidrológicos de bacias hidrográficas, para prever e mensurar a resposta do sistema aos condicionantes externos e de interesse numa bacia hidrográfica. A integração de informações hidrológicas com o SIG tem possibilitado obter informações distribuídas, com resposta de vazões em diferentes localizações em bacias hidrográficas tem sido explorado em modelagem hidrológica distribuída. O objetivo geral deste estudo foi, avaliar o modelo MGB-IPH (Modelo de Grandes Bacias) na bacia hidrográfica do rio Paraíba do Meio, influência das mudanças no clima previstas no Painel de Mudanças Climáticas IPCC. O modelo hidrológico de grandes bacias, MGB/IPH, foi aplicado na Bacia hidrográfica do rio Paraíba do meio e foi calibrado manualmente. Foram realizadas simulações para o cenário atual, e os cenários A1B e A2, do Painel de Mudanças Climáticas (IPCC), para os anos de 2071 a 2100, previsto para Brasil pelo CPTEC/INPE, com anomalias de precipitação e Temperatura. As simulações para os cenários de mudanças climáticas mostraram mudanças na resposta hidrológica da bacia do rio Paraíba do Meio (AL/PE). O modelo se mostrou desempenho adequado para a bacia do rio Paraíba do Meio, visto que a versão anterior do MGB era indicada para bacias maiores que 10.000 km2. O MGB mostrou significativo desempenho em representar o regime hidrológico atual mesmo com a carência de postos de chuvas na bacia e estimativa dos impactos das mudanças climáticas tendem a diminuir a disponibilidade hídrica e o aumento das enchentes na bacia hidrográfica do rio Paraíba do meio.

O aumento da ocorrência de desastres hidrológicos relacionados a inundações bruscas tem recebido maior atenção dos diversos órgãos em suas diferentes escalas, com o objetivo de reduzir ao máximo suas causas. Justamente por isso, as medidas não estruturais são medidas de extrema importância na prevenção de tais desastres. Uma dessas medidas deve ser o mapeamento de áreas de perigo de inundações. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi propor e avaliar o perigo de inundações bruscas por meio de modelagem hidrogeomorfológica na bacia do arroio Forromeco-RS. Para isso, foi utilizado o modelo CAESAR-LISFLOOD, para representar os processos hidrológicos em escala de bacia e canal. Em escala de bacia foram gerados hidrogramas a partir da criação de chuvas de projeto para diferentes tempos de retorno (TR), considerando como base o maior evento registrado nessa bacia associado a um TR de 22 anos. Esses hidrogramas foram utilizados nas simulações em escala de canal para gerar os diferentes mapas de inundação em termos de profundidade e velocidade do fluxo da água. Para analisar as áreas de perigo de inundação, foram determinados os índices de perigo (IP) associados aos diferentes TR, a partir da profundidade e a velocidade d’água. Através das análises do resultado de IP foi criado o mapeamento final de perigo associado a três tempos de retorno (5, 22, e 100 anos). Além disso, estabeleceu-se três zonas para identificar os níveis de perigo, considerando o cenário mais crítico dos três mapas. Os resultados mostraram que a maior área inundada se encontra em alto perigo, ocupando 77% da área total, o que significa que as pessoas que moram nessa região estão em perigo tanto em casa, como fora delas. Ao mesmo tempo as construções estão em alta possiblidade de serem danificadas. / The increase in the occurrence of hydrological disasters related to flash floods has begun to be more important for several organs at different scales in order to reduce their magnitude and frequency as much as possible. Precisely because of it, non-structural measures are extremely important measures for preventing such disasters. One of these important measures might be the mapping of flood hazard areas. Therefore, the objective of the present work was to propose and evaluate the flash flood hazard by means of hydrogeomorphic modeling of the Forromeco river basin, Rio Grande do Sul state. Thus, the CAESAR-LISFLOOD model was used to represent the hydrological processes at basin and channel scale. At basin scale hydrographs were generated from the creation of hyetographs for different return periods (RP), considering the largest event recorded in this basin. These hydrographs were used in the channel scale simulations to generate the different flood maps in terms of depth and velocity of water flow. In order to analyze the flood hazard areas, the hazard indexes (HI) associated with the different RPs were determined from the depth and water velocity. Through the IP analysis, the final hazard mapping associated with three RPs (5, 22, and 100 years) was created. In addition, three zones were established to identify the hazard levels, considering the most critical scenario of the three maps. The results showed that the largest flood area is in high degree hazard, occupying 77% of the total area. It indicates that people are in danger both inside and outside houses. At the same time buildings are in high possibility of being damaged.

Made available in DSpace on 2016-12-08T16:55:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 daniel.pdf: 5292000 bytes, checksum: af9cef941b408cbf2d1d6817ffdfe36b (MD5) Previous issue date: 2012-04-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In Brazil, the floods in urban areas are often on the news and Joinville is a city that also suffers constantly with this occurrence, mainly around the Cachoeira river watershed, which is fully urbanized and will be the focus of this discussion. The survey area is located in the northeastern state of Santa Catarina. Joinville represents the largest industrial center in the state.The main focus of this project is to study the Cachoeira River watershed, covering 79.84 km ² of the urban area, with high levels of pollution and occupation of protected areas such as the valley bottoms.The historic of floods (1852-2011) shows the earliest occupation and nowadays more than fifty floods have occurred on the Cachoeira River watershed and this survey aimed at understanding the dynamics of the environment through human activities and their physical characteristics. A study was done to do a survey of morphometric parameters and a hydrological rainfall-runoff model was studied using the Arc Hydro Tools to assist in the delineation of the watershed and its sub-basins. The results obtained for the analysis took into account the course of 11 sub-basins of the Cachoeira River watershed that have been obtained by the Arc Hydro Tools. The factors: area, perimeter, length of main channels and hierarchical order of the channels were essential to calculate the morphometric characteristics of each sub-basin. The morphometric results showed a higher degree of susceptibility to flooding occurrence in the Cachoeira River sub-basins, Bucarein, Itaúm Mirim and Estuario. The results obtained with HEC-HMS hydrologic model must still be implemented, because there is no flow and rainfall historical data enough about the subbasins that allow a more definitive conclusion. Thus, three scenários were simulated with different dates of rainfall, whereas some parameters that were possible to acquire, in which the highest flow given by the HEC-HMS was the simulated scenário on the 22nd of November, 2008 with a flow rate of 49.1m ³ / s near the basin outfall. The results obtained can help in decisions of public works, mainly for the sub-basins that had high potential for occurrence of the flood and as a better preparation to the population about the natural process of flooding affecting the Cachoeira river watershed. Although it is necessary to improve the monitoring of sub-basins through the hydrometeorological stations, the results already achieved can be adjusted and improved for use in the containment to floods or other purposes / No Brasil as inundações nas áreas urbanas são noticias frequentes nos meios de comunicação e a cidade de Joinville, localizada na região nordeste do Estado de Santa Catarina, também sofre constantemente com esta ocorrência. O foco principal do projeto é o estudo da Bacia Hidrográfica do Rio Cachoeira, abrangendo 79,84 km² da região urbana do município, apresentando altos índices de poluição e ocupação de áreas protegidas, como os fundos de vale. O histórico de enchente (1852-2011) nesta bacia remonta os seus primórdios de ocupação, em que até a presente data, mais de cinquenta enchentes já ocorreram. Na Bacia Hidrográfica do Rio Cachoeira, buscou-se entender a dinâmica do ambiente através das ações antrópicas e das suas características físicas. Foi realizado um levantamento dos parâmetros morfométricos e estudado o modelo hidrológico chuva-vazão, utilizando a ferramenta Arc Hydro Tools para auxiliar na delimitação da bacia hidrográfica e de suas sub-bacias. Os resultados extraídos para a análise levaram em consideração o comportamento de 11 sub-bacias da Bacia Hidrográfica do Rio Cachoeira que foram obtidas pela extensão Arc Hydro Tools. Os fatores: área, perímetro, comprimento total dos canais principais e ordem hierárquica dos canais, foram essenciais para calcular as características morfométricas de cada sub-bacia. Os resultados morfométricos mostraram maior grau de suscetibilidade a ocorrência de inundação nas sub-bacias do Cachoeira, Bucarein, Itaúm Mirim e Estuário. Já os resultados obtidos com o modelo hidrológico HEC-HMS ainda devem ser complementados, pois não há dados históricos de vazão e precipitação suficientes sobre as sub-bacias que permitam obter conclusão definitiva. Os resultados adquiridos nesta pesquisa podem auxiliar nas decisões de obras públicas, principalmente para as sub-bacias que apresentaram alto potencial de ocorrência a inundação, assim como num melhor preparo a população sobre o processo natural das inundações que afeta a Bacia Hidrográfica do Rio Cachoeira. Porém, deve-se melhorar o monitoramento das sub-bacias através das estações Hidrometereológicas, pois somente assim, os resultados já alcançados poderão ser ajustados e melhorados, para utilização em obras de contenção a enchentes ou para outros fins

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The Araguari river hydrographic basin (BHRA) presents an area of 22,146.23 km2 and is located in a region of Minas Gerais State with high water demand by agriculture, industry and humans, which leads to high environmental costs, including damage of natural water resources systems. The frequent land use changes related to such activities often degrade water resources and therefore should be monitored in order to provide effective environmental management strategies, consistent with conservation activities of existing water streams. In this context, considering the need of efficient water resources management programs, the hydrological modeling becomes an important tool to help monitoring and management activities of water resources found in the watershed. Among numerous hydrological models, we can highlight (as used in this research) the ones having functions to overcome the demand for reliable and continuous data sets. In other words, these models can overcome situations where there is total or partial lack of data collected by hydrometeorological stations and even simulate situations/hypothetical scenarios for verification of some phenomena, for example, the behavior of stream flows. Thus, the objective of this research is to use a hydrological modeling to study the stream flow of BHRA, considering changes in land use and natural vegetation. The selected hydrological model was the Modelo de Grandes Bacias (MGB), developed by Instituto de Pesquisas Hidráulicas (IPH) from the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS). The effects of land use and land cover (LULC) changes (time period of 1975-2010) in the stream flow regime were evaluated. The main LULC changes in the study area in this time period was the replacement of natural grasslands (Campo limpo, Campo sujo and Campo Cerrado) by croplands and cultivated pasturelands, as result of great increase of economic activities in this region. In 2010, the natural vegetation was reduced to nearly half of found in 1975 (88,93% and 42,97% of basin covered by natural vegetation in 1975 and 2010, respectively). Cultivated pasturelands increased from 8,41% in 1975 to 30,59% in 2010. Croplands increased from 2% in 1975 to 23,02% in 2010. The MGB was adjusted to simulate daily stream flows of the BHRA based on rainfall, climate and stream flow data gathered by eight rain gauged stations, 54 rainfall stations, besides the following spatial data: digital elevation models derived from the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM); soil, geomorphology, geology and two-year LULC map (1975 and 2010). The calibration and simulation of MGB for BHRA showed good fit between observed (ANA) and calculated stream flow (MGB). The BHRA was then divided into sub-basins for further analysis. The Ibiá sub-basin showed better results of calibration and simulation of daily stream flows. The stream flows of Fazenda São Mateus, Desemboque and Fazenda Letreiro sub-basins were also analyzed. The Fazenda Letreiro sub-basin, the one that presented highest levels of LULC changes in the time period considered (conversion of 53,56% of natural vegetation into croplands and cultivated pasturelands) showed an increase of maximum (38,8 m3/s), minimum (2,29 m3/s) and average (5,78 m3/s) stream flow and for annual laminar flow (231,35 mm/year) as well. Hypothetical scenarios were simulated for the Ibiá sub-basin and compared with the stream flow results estimated by MGB for the year 2010. For actual LULC conditions, the measured and the estimated mean stream flows were quite similar. In a scenario of 100% of natural vegetation cover, the minimum stream flow increased 2,28 m3/s. In a scenario of 100% of cultivated pasture, the maximum stream flow presented highest increase of 36,18 m3/s. The use of the model and the analyses conducted in this study were considered satisfactory to meet the proposed research objectives. / A bacia hidrográfica do rio Araguari (BHRA) - MG, apresenta área de 22.146,23 km2 localizados em uma região de grande consumo de água pela agricultura, indústria e pelas pessoas, o que acarreta altos custos ambientais, incluindo danos aos sistemas hídricos naturais. As constantes alterações de uso da terra relacionadas a tais atividades são potencialmente degradantes dos recursos hídricos e devem ser conhecidas para que se possa planejar a gestão dos ambientes de forma coerente com a preservação dos cursos d água existentes. Neste contexto, frente a necessidade de gestão dos recursos hídricos, a modelagem hidrológica é uma ferramenta importante e eficiente no sentido de auxiliar o monitoramento e gestão das águas presentes nas bacias hidrográficas. Dentre as inúmeras aplicações dos modelos hidrológicos, podemos destacar (como utilizado nesta pesquisa) que eles têm a função de suprir a demanda de dados confiáveis e contínuos em locais onde existe total ou parcial ausência de dados coletados pelas estações hidrometeorológicas e ainda de simular situações/cenários hipotéticos para verificação de alguns fenômenos, a exemplo do comportamento da vazão dos rios presentes área de estudo. Desta forma, o objetivo geral desta pesquisa é realizar uma modelagem hidrológica para o estudo da vazão da BHRA, a partir das mudanças do uso da terra e cobertura vegetal nativa. O modelo hidrológico utilizado foi o Modelo de Grandes Bacias (MGB), do Instituto de Pesquisas Hidráulicas (IPH), da UFRGS. Foram avaliados os efeitos das mudanças de uso da terra e cobertura vegetal nativa (período de 1975 a 2010) na resposta da vazão na bacia. As principais mudanças de uso da terra e cobertura vegetal nativa na BHRA neste período foram a substituição da classe campestre (Campo limpo/Campo sujo/Campo cerrado) pelas classes de atividades agropecuárias, devido ao grande avanço destas atividades econômicas na região. Em 2010, a cobertura vegetal nativa se reduziu praticamente a metade dos valores calculados para o ano de 1975 (passou de 88,93% para 42,97%). A classe de Pastagem aumentou de 8,41% (1975) para 30,59% (2010) e a classe de Agricultura aumentou de 2% (1975) para 23,02% (2010). O MGB foi ajustado para a simulação de vazões diárias a partir dos dados de chuva, clima e vazão observadas de 8 estações fluviométricas, 54 estações pluviométricas, além de dados espaciais: Modelo Digital de Elevação (SRTM), mapa de solos, mapa de unidades geomorfológicas, mapa geológico e mapas de uso da terra e cobertura vegetal nativa (1975 e 2010) da BHRA. O processo de calibração do modelo e simulação para a BHRA permitiu verificar um bom ajuste entre as vazões observadas (ANA) e calculadas (MGB). A BHRA foi dividida em sub-bacias para melhor análise, sendo a sub-bacia Ibiá aquela que apresentou melhores resultados na calibração e simulação de vazões diárias. Além da sub-bacia Ibiá, foram analisadas as vazões das sub-bacias Fazenda São Mateus, Desemboque e Fazenda Letreiro pertencentes à BHRA. A sub-bacia Fazenda Letreiro, sub-bacia que teve mais mudanças de uso da terra e cobertura vegetal nativa no período considerado (com a substituição de 53.56% da cobertura vegetal nativa transformada em agricultura e pastagem) apresentou um aumento para as vazões máxima (em 38,8 m3/s), mínima (em 2,29 m3/s), média (em 5,78 m3/s) e lâmina escoada anual (231,35 mm/ano), no período de 1975 a 2010. Foram simulados cenários hipotéticos para a sub-bacia Ibiá e comparados os resultados com os dados de vazão calculados pelo MGB, do ano de 2010. Em relação aos dados de vazão do cenário real de 2010: a vazão média para os cenários hipotéticos propostos se manteve praticamente equiparada, o cenário 100% Cobertura vegetal nativa apresentou maior alteração em relação a vazão mínima (aumento de 2,28 m3/s) e o cenário de 100% Pastagem apresentou a maior alteração na vazão máxima (aumento de 36,18 m3/s). A utilização do modelo e as análises realizadas foram consideradas satisfatórias para cumprir os objetivos da pesquisa. / Doutor em Geografia

O aumento da ocorrência de desastres hidrológicos relacionados a inundações bruscas tem recebido maior atenção dos diversos órgãos em suas diferentes escalas, com o objetivo de reduzir ao máximo suas causas. Justamente por isso, as medidas não estruturais são medidas de extrema importância na prevenção de tais desastres. Uma dessas medidas deve ser o mapeamento de áreas de perigo de inundações. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi propor e avaliar o perigo de inundações bruscas por meio de modelagem hidrogeomorfológica na bacia do arroio Forromeco-RS. Para isso, foi utilizado o modelo CAESAR-LISFLOOD, para representar os processos hidrológicos em escala de bacia e canal. Em escala de bacia foram gerados hidrogramas a partir da criação de chuvas de projeto para diferentes tempos de retorno (TR), considerando como base o maior evento registrado nessa bacia associado a um TR de 22 anos. Esses hidrogramas foram utilizados nas simulações em escala de canal para gerar os diferentes mapas de inundação em termos de profundidade e velocidade do fluxo da água. Para analisar as áreas de perigo de inundação, foram determinados os índices de perigo (IP) associados aos diferentes TR, a partir da profundidade e a velocidade d’água. Através das análises do resultado de IP foi criado o mapeamento final de perigo associado a três tempos de retorno (5, 22, e 100 anos). Além disso, estabeleceu-se três zonas para identificar os níveis de perigo, considerando o cenário mais crítico dos três mapas. Os resultados mostraram que a maior área inundada se encontra em alto perigo, ocupando 77% da área total, o que significa que as pessoas que moram nessa região estão em perigo tanto em casa, como fora delas. Ao mesmo tempo as construções estão em alta possiblidade de serem danificadas. / The increase in the occurrence of hydrological disasters related to flash floods has begun to be more important for several organs at different scales in order to reduce their magnitude and frequency as much as possible. Precisely because of it, non-structural measures are extremely important measures for preventing such disasters. One of these important measures might be the mapping of flood hazard areas. Therefore, the objective of the present work was to propose and evaluate the flash flood hazard by means of hydrogeomorphic modeling of the Forromeco river basin, Rio Grande do Sul state. Thus, the CAESAR-LISFLOOD model was used to represent the hydrological processes at basin and channel scale. At basin scale hydrographs were generated from the creation of hyetographs for different return periods (RP), considering the largest event recorded in this basin. These hydrographs were used in the channel scale simulations to generate the different flood maps in terms of depth and velocity of water flow. In order to analyze the flood hazard areas, the hazard indexes (HI) associated with the different RPs were determined from the depth and water velocity. Through the IP analysis, the final hazard mapping associated with three RPs (5, 22, and 100 years) was created. In addition, three zones were established to identify the hazard levels, considering the most critical scenario of the three maps. The results showed that the largest flood area is in high degree hazard, occupying 77% of the total area. It indicates that people are in danger both inside and outside houses. At the same time buildings are in high possibility of being damaged.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2016-08-15T12:47:57Z No. of bitstreams: 1 Jose Roberto Lopes da Silva.pdf: 3751979 bytes, checksum: d1e5aa84305eb1d047e5f172594d52cf (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-15T12:47:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jose Roberto Lopes da Silva.pdf: 3751979 bytes, checksum: d1e5aa84305eb1d047e5f172594d52cf (MD5) Previous issue date: 2015-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Financiadora de Estudos e Projetos - Finep / The semiarid region of Brazilian Northeast is characterized by presenting spatio-temporal variability of meteorological and hydrological variables, and in recent years comes to checking an increase of degraded areas in the region because of intensive soil use and absence of conservation practices. The inappropriate use of soil associated with climate change is unleashing and accelerating desertification processes. The characterization of the dynamics of hydrological and sedimentological processes in these regions become essential, since there is great shortage for a database in the semiarid watersheds that can support the management of water resources and soil conservation and provide subsidies for the use of models and generate future scenarios. Within this context the present research aims to evaluate the efficiency of conservation practices alternative and low cost in reducing soil loss and water as well as in maintaining soil moisture and dynamic surface temperature, through the investigation of hydrological and sedimentological processes in plot scale under different conditions of use and vegetation cover in semiarid region, in order to subsidize actions for the management and conservation of water and soil. The research was conducted in the County of Pesqueira, Agreste region of Pernambuco. Moisture dynamics, water loss and soil were evaluated in the following conditions of use: Plot with Natural Cover (PCN), Plot with Bare Soil (PD), Plot with Barrier of forage Palm (PBP) and Plot with Mulching (PCM). The results showed that the use of mulching as compared to bare soil promoted reduction of soil surface temperature during the day and increase overnight. The mulch was effective in reducing runoff and erosion control. The use of the barrier with forage palm was efficient in reducing soil loss, and proved to be a promising technique for conservation region. Among the conditions of covers evaluated the plot with bare soil was the one with the higher correlation between precipitation and runoff. In general the portion with forage palm (PBP) had moisture levels above the other treatments, showing to be a catchment system in situ efficient for the evaluated local conditions, mainly after the establishment of rain. The temporal stability of the moisture has been identified, and the stable points correlated well with the global average, with coefficients of determination (R²) above 0.90, the same can be used accurately to estimate soil moisture measurements in future. The Hydrus-1D model was able to simulate successfully moisture dynamics in the soil over time for the conditions of bare soil and natural cover, at a depth of 20 cm. Based on the analyzed period database it has been possible to present monthly values of soil moisture reference to investigated conditions, and thus subsidize studies of hydrological and sedimentological modeling in the region. / A região semiárida do Nordeste Brasileiro é caracterizada por apresentar variabilidade espaço-temporal das variáveis meteorológicas e hidrológicas, e nos últimos anos vem-se verificando um aumento de áreas degradadas na região em função do uso intensivo do solo e ausência de práticas de conservação. O mau uso do solo associado às variações climáticas vem desencadeando e acelerando os processos de desertificação. A caracterização da dinâmica dos processos hidrológicos e sedimentológicos nessas regiões tornam-se essenciais, uma vez que existe grande carência de um banco de dados em bacias hidrográficas do semiárido, que possam dar suporte à gestão de recursos hídricos e a conservação do solo, e fornecer subsídios para utilização de modelos e geração de cenários futuros. Dentro deste contexto a presente pesquisa visa avaliar a eficiência das práticas conservacionistas alternativas e de baixo custo na redução da perda de solo e água, bem como na manutenção da umidade do solo e dinâmica de temperatura superficial, através da investigação dos processos hidrológicos e sedimentológicos em escala de parcela sob diferentes condições de uso e cobertura vegetal em região semiárida, a fim de subsidiar ações voltadas para o manejo e conservação da água e do solo. A pesquisa foi desenvolvida no Município de Pesqueira, região Agreste do Estado de Pernambuco. A dinâmica de umidade, as perdas de água e solo foram quantificadas nas condições de: Parcela com Cobertura Natural (PCN), Parcela com solo Descoberto (PD), Parcela com Barramento de Palma forrageira (PBP) e Parcela com Cobertura Morta (PCM). Os resultados encontrados mostraram que o uso da cobertura morta em comparação ao solo descoberto promoveu redução da temperatura da superfície do solo durante o dia e acréscimo durante a noite. A cobertura morta foi eficiente na redução do escoamento superficial e no controle da erosão. O uso do barramento com palma forrageira apresentou eficiência na redução da perda de solo, e mostrou ser uma técnica conservacionista promissora para a região. Dentre as condições de coberturas avaliadas, a parcela com solo descoberto foi a que apresentou a maior correlação entre a precipitação e o escoamento superficial. De forma geral a parcela com barramento de palma forrageira (PBP) apresentou níveis de umidade acima dos demais tratamentos, mostrando-se ser um sistema de captação in situ eficiente para as condições locais avaliadas, principalmente após o estabelecimento da chuva. A estabilidade temporal da umidade foi identificada, e os pontos estáveis apresentaram boa correlação com a média global, com coeficientes de determinação (R²) superiores a 0,90, podendo os mesmos ser utilizados de forma precisa na estimativa da umidade do solo em medições futuras. O modelo Hydrus-1D foi capaz de simular de forma satisfatória a dinâmica de umidade no solo ao longo do tempo para as condições de solo descoberto e cobertura natural, na profundidade de 20 cm. Com base no banco de dados do período analisado foi possível apresentar valores mensais de referência da umidade do solo para condições investigadas, e desta forma subsidiar estudos de modelagem hidrológica e sedimentológica na região.

Os atuais e persistentes cenários de enchentes da Região Metropolitana de São Paulo, e suas consequências em seu espaço e cotidiano, evidenciam a complexidade dessa problemática. A recorrência das enchentes sugere que, mesmo diante da adoção de medidas de controle, combate e mitigação, tais ações demonstraram-se insuficientes, estando associadas a limitações das metodologias e dos modelos a serem abordados. Este estudo relaciona-se a esta última proposição, testando e aplicando formas de integração das abordagens geomorfológicas, às abordagens oriundas da hidrologia e da hidráulica. O objetivo foi analisar as variabilidades temporal e espacial dos resultados de simulações hidrológicas e hidráulicas e compará-los aos mapeamentos obtidos pela Geomorfologia Antropogênica a partir da cartografia geomorfológica evolutiva na bacia hidrográfica do córrego Três Pontes (SP), de modo a identificar potenciais de complementariedade e integração dessas metodologias. Primeiramente, realizou-se a fotointerpretação e reconstituição das morfologias originais (1962) e das formas antropogênicas (2011), gerando cartografias de perturbação que assumiram diferentes graus de susceptibilidades às inundações e ao escoamento superficial concentrado. Em seguida, modelos hidrológicos (Ven Te Chow SCS e Hidrograma Unitário SCS, pelo ABC6) e hidráulico (pelo HECRAS) foram aplicados nos cenários reconstituídos anteriormente, determinando o aumento da vazão de pico e das áreas inundadas entre os anos estudados para tormentas de diferentes tempos de retornos. Os resultados das modelagens hidrológicas e hidráulicas demonstraram aumento significativo da vazão de pico e uma ampliação expressiva da área inundada na BHTP entre 1962 e 2011. Comparados os limites de áreas inundadas obtidos pela modelagem hidráulica à cartografia de vulnerabilidade à inundação, constatou-se uma compatibilidade de resultados. Por um lado, foram identificadas e discutidas limitações relacionadas aos pressupostos, parâmetros e coeficientes de ambas as metodologias; por outro lado, foram assinalados potenciais de integração entre elas. De modo geral, pode-se afirmar que os resultados obtidos contribuem ao conhecimento hidrológico e geomorfológico urbanos, em especial à área de estudo, e constitui um esforço interdisciplinar de aproximar duas especialidades fundamentais ao planejamento territorial urbano. / The current and persistent flooding scenarios in the Metropolitan Region of São Paulo, and their consequences on its space and life, point out to the complexity of this issue. The recurrence of flooding suggests that, even though policies of control, ordering and mitigation were adopted, its measures demonstrated not to be enough, associated with limitations of the methodologies and hydrological and hydraulic forecast models. This research is related to this last proposition, testing and applying ways in which the approaches of geomorphology, hydrology and hydraulics, can be integrated. Therefore, the study aims to analyze the temporal and spatial variability of hydrologic and hydraulic simulations results and to compare them with the mappings obtained by Anthropogenic Geomorphology from evolutionary geomorphological mapping at the stream Três Pontes basin, in order to identify the dialogues and potentials of integration between these methodologies. Firstly, airphotos and satellite images were interpreted and the original morphologies (1962) and anthropogenic forms (2011) reconstructed and mapped, from which disturbance maps were produced considering different susceptibilities to flooding and concentration of discharges. Afterwards, hydrological models (Ven Te Chow-SCS and Unit Hydrograph-SCS using ABC6 ) and hydraulic models (using HEC-RAS ) were applied considering the same scenarios previously reconstituted and, as a result, the increase on peak discharge and of flooding areas, between 1962 e 2011, were determined for different recurrence intervals. When compared, the boundaries of flooded areas obtained through the hydraulic modeling and the flood susceptibility cartography, demonstrated the compatibilities between the results. Limitations of some parameters, coefficients and assumptions related to both methodologies were identified and discussed, as well as, the potential of integration between the two. As a whole, the obtained results contribute to the urban hydrological and geomorphological knowledge, especially in the studied area, and constitute an interdisciplinary effort to approximate two fundamental territorial planning fields.

Vários trabalhos relacionados ao tema produção de água estão sendo realizados, tendo em comum a associação da cobertura florestal com o escoamento em bacias hidrográficas. Entretanto, não existem estudos onde foram verificados os locais onde esta cobertura tem efeito ótimo, pois, este é dependente das condições edafoclimáticas de cada bacia. O objetivo deste trabalho é avaliar as alterações na produção de água ocasionadas pela posição das áreas com cobertura florestal em relação às de solos rasos em uma bacia hidrográfica. Os estudos foram realizados na Bacia Hidrográfica do Ribeirão dos Marins em Piracicaba, SP, Brasil, por meio da modelagem hidrológica utilizando o modelo distribuído GSSHA. Para a calibração foram utilizados dados meteorológicos, fluviométricos e pluviométricos dos anos de 1999 e 2000, além da obtenção, em laboratório, da condutividade hidráulica e da curva de retenção dos solos da bacia. Foram realizadas sondagens SPT e testes de infiltração de água no solo para determinar a espessura dos solos na bacia e a condutividade hidráulica da zona saturada (lençol freático) desta. A espessura dos solos foi representada por um modelo numérico, elaborado a partir das espessuras medidas e da utilização do modelo HAND. A profundidade do lençol freático foi representada por outro modelo numérico, elaborado a partir da espessura do solo e da profundidade deste lençol medida em campo. Uma nova metodologia que, a partir do coeficiente CN, estima o coeficiente de rugosidade de Manning foi utilizada, apresentando resultados satisfatórios. Nos processos de calibração e validação o modelo apresentou coeficientes de índices de correlação adequados. Foram feitas simulações hidrológicas para 15 anos em três cenários de uso e ocupação do solo, que foram elaborados de modo a comparar uma mesma área de cobertura florestal em diferentes posições da bacia, em função da presença de solos rasos nas proximidades dos cursos d\'água. Foram analisados, entre os cenários para todo o período simulado: o escoamento total e o de base; parâmetros dos hidrogramas (em eventos selecionados da série histórica); posição do lençol freático; umidade do solo; e, curva de permanência. Os resultados permitiram concluir que na área de estudo não há influência da posição da cobertura florestal em relação aos solos rasos para a produção de água. Devido à existência de poucos trabalhos a campo e, também, de modelagem que abordem o efeito da localização da cobertura florestal na produção de água, incentiva-se a realização de novas pesquisas, necessárias, entre outras razões, para a determinação dos locais prioritários a reflorestar ou manter florestado em programas de conservação ambiental. / Several works related to the theme of water production are being made, having in common the association of forest cover with runoff in watersheds. However, no studies were found where the places where this land cover has optimum effect, because it is dependent on climatic and physiographic conditions of each watershed. The objective of this study is to evaluate changes in water yield caused by the spatial distribution of forest cover in relation to the shallow soils in a watershed. The studies were conducted in the watershed \"Ribeirão dos Marins\" in Piracicaba, SP, Brazil, through the hydrologic modeling using the distributed model GSSHA. For calibration were used data of meteorological, rainfall and stream flow to the years 1999 and 2000, in addition of the hydraulic conductivity and soil water retention curve obtained in laboratory. SPT tests and water infiltration tests were conducted to determine the thickness of the soils and hydraulic conductivity of the saturated zone (water table) in the watershed. The thickness of the soil was represented by a numerical model, based on those thicknesses measures and the model HAND. The depth of the water table was represented by another numerical model, drawn from the soil thickness and depth of field measured. A new methodology that estimates the Manning coefficient from the CN coefficient was used with satisfactory results. In the processes of calibration and validation of the model, the coefficients showed adequate correlation indexes. Hydrological simulations were made for 15 years in three land cover and land use scenarios, which have been prepared in order to compare the same area of forest cover in different positions of the basin, due to the presence of shallow soils near watercourses. Were analyzed, among the scenarios simulated for the entire period: total flow and baseflow; parameters of hydrographs (in selected events of the series); position of the water table, available water content; and flow duration curves. The results showed that in the study area there is no influence of the position of forest cover in relation to shallow soils to the water yield. Because there are few studies that address the effect of the location of forest cover in water yield is encouraged to conduct further research, among other reasons, for the determination of the priority sites to the reforestation in environmental conservation programs.

Neste trabalho foi proposta uma estratégia de modelagem hidrológica para a transformação chuva vazão da Bacia do Ribeirão da Onça (B.R.O) utilizando-se técnicas de auto calibração com análise de incertezas e de ponderação de modelos. Foi utilizado o modelo hidrológico Soil and Water Assessment Tool (SWAT), por ser um modelo que possui uma descrição física e de maneira distribuída dos processos hidrológicos da bacia. Foram propostas cinco diferentes séries de precipitação e esquemas de interpolação espacial a serem utilizados como dados de entrada para o modelo SWAT. Em seguida, utilizou-se o método semiautomático Sequential Uncertainty Fitting ver.-2 (SUFI-2) para a auto calibração e análise de incertezas dos parâmetros do modelo e produção de respostas com intervalos de incerteza para cada uma das séries de precipitação utilizadas. Por fim, foi utilizado o método de ponderação bayesiana de modelos (BMA) para o pós-processamento estocástico das respostas. Os resultados da análise de incerteza dos parâmetros do modelo SWAT indicam uma não adequação do método Soil Conservation Service (SCS) para simulação da geração do escoamento superficial, juntamente com uma necessidade de maior investigação das propriedades físicas do solo da bacia. A análise da precisão e acurácia dos resultados das séries de precipitação em comparação com a resposta combinada pelo método BMA sugerem a última como a mais adequada para a simulação chuva-vazão na B.R.O. / This study proposed an approach to the hydrological modeling of the Ribeirão da Onças Basin (B.R.O) based on automatic calibration and uncertainty analysis methods, together with model averaging. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) was used due to its distributed nature and physical description of hydrologic processes. An ensemble, composed by five different precipitation schemes, based on different sources and spatial interpolation methods was used. The Sequential Uncertainty Fitting ver-2 (SUFI-2) procedure was used for automatic calibration and uncertainty analysis of the SWAT model parameters, together with generation of streamflow simulations with uncertainty intervals. Following, the Bayesian Model Averaging (BMA) was used to merge the different responses into a single probabilistic forecast. The results of the uncertainty analysis for the SWAT parameters show that the Soil Conservation Service (SCS) model for surface runoff prediction may not be suitable for the B.R.O, and that more investigations about the soil physical properties at the Basin are recommended. An analysis of the accuracy and precision of the simulations produced by the precipitation ensemble members against the BMA simulation supports the use of the latter as a suitable framework for streamflow simulations at the B.R.O.

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No caso da gestão de cheias em bacias hidrográficas, os dados de vazão são substanciais na compreensão do comportamento hidrológico quando da ocorrência de um evento de chuva intensa. Esta carência de dados hidrológicos tem resultado no desenvolvimento de modelos para estimativa de hidrogramas de escoamento superficial direto (ESD) resultantes de eventos de precipitação. O ESD é o componente mais importante para análise de vazões decorrentes de eventos extremos de chuva. Dentre as técnicas de modelagem de ESD, deve ser destacada a teoria do Hidrograma Unitário (HU) e do Hidrograma Unitário Instantâneo (HUI). O objetivo deste trabalho foi avaliar os modelos de HU Triangular (HUT), HU Adimensional (HUA), HUI de Nash (HUIN), HUI de Clark (HUIC), HUI de Nash Geomorfológico (HUING) e HUI de Clark Geomorfológico (HUICG) para determinação do hidrograma de ESD decorrentes de eventos de precipitação em uma bacia hidrográfica localizada no Rio Grande do Sul e outra em Minas Gerais. As informações básicas para utilização de tais modelos de HU e HUI foram as variáveis topográficas extraídas dos modelos digitais de elevação e dados hidrológicos de cada bacia. Foi estabelecida a curva-chave de cada seção de controle no intuito de converter dados linimétricos em dados de vazões. Com base nos eventos chuva-vazão escolhidos para cada bacia, pôde-se constituir o hietograma de cada evento e o hidrograma correspondente. A separação de escoamento foi realizada usando o método das inflexões, enquanto a determinação das precipitações efetivas (Pe’s) foi realizada pelos métodos do Índice , CN e CN modificado. Foi possível constatar que: i) as suposições da técnica de HU e de HUI foram válidos para a modelagem do hidrograma de ESD para as duas bacias hidrográficas analisadas; ii) houveram diferenças nos hidrogramas de ESD estimados nas duas bacias pelos modelos de HU e HUI empregados; iii) além de ter sido verificado o impacto das diferenças de características fisiográficas entre as bacias, especialmente aquelas vinculadas ao solo, na modelagem de cheias, também foi constatado que a diferença do padrão de chuvas entre as duas regiões exerceu influência na referida modelagem; iv) o método de determinação de Pe exerceu influência significativa sobre os resultados dos diferentes modelos de HU e HUI, especialmente quando da estimativa de vazões de pico; e v) o modelo HUIC foi o que estimou os hidrogramas de ESD para as duas bacias hidrográficas de forma mais satisfatória, seguido do HUIN, sendo que ambos apresentaram substancial superioridade em relação aos modelos de HU tradicionalmente empregados (HUT e HUA) e também aos modelos de HUING e HUICG. / Heavy rainfall events in conjunction with increase in population, intensification of agricultural activities and inappropriate land use, have resulted in countless problems related to floods in watersheds. Water resources management is considered challenging and hydrological monitoring has been a fundamental tool. However, this type of monitoring is a limiting factor such that practitioners and engineers have to commonly deal with the inexistence or lack of information in the site of interest. Streamflow data sets are essential for flood management in watersheds in order to allow the understanding of hydrological behavior due to the occurrence of a heavy rainfall event. Such lack of hydrological data has culminated in the development of models for estimation of direct surface runoff (DSR) hydrographs resulting of rainfall events. DSR is the main component when analyzing stream flows originated from extreme rainfall events. Among the existing techniques available for DSR modeling, it should be highlighted the theory of Unit Hydrograph (UH) and of Instantaneous Unit Hydrograph (IUH). The objective of this study was to evaluate the Triangular UH (TUH), Dimensionless UH (DUH), Nash IUH (NIUH), Clark IUH(CIUH), Geomorphological Nash IUH (GNIUH) and Geomorphological Clark IUH (GCIUH) for estimation of DSR hydrographs resulting of extreme rainfall events in a watershed situated in Rio Grande do Sul State and another located in Minas Gerais State. The basic information for use of the aforementioned UH and IUH models were topographical variables extracted from digital elevation models and hydrological data (rainfall and water level). The stage-discharge rating curve of each outlet was obtained in order to convert water levels into streamflow records. Based on the rainfall-streamflow events, which were chosen for each watershed, it was possible to develop the hyetograph of each event and the corresponding hydrograph. DSR separation was performed through the inflexion method, while the determination of effective rainfalls (Pe’s) was done by means of the methods known as  index, CN and Modified CN. The main results and conclusions were: i) the suppositions of UH and IUH were valid for DSR modeling in the studied watersheds; ii) differences among DSR hydrographs estimated by the different models of UH and IUH were found; iii) there was impact of the differences in physiographical characteristics between watersheds, especially those parameters associated with soil, on flood modeling, and it was also observed that the difference in the rainfall patters between watersheds exerted influence on flood modeling; iv) the method for determination of Pe had substantial influence on the results obtained through the different UH and IUH models, especially when analyzing the estimation of peak stream flows; and v) CIUH was the most satisfactory model to estimate DSR hydrographs for the watersheds, followed by NIUH, and both presented substantial superiority in relation to the UH models, which are traditionally employed (TUH and DUH), and to the GNIUH and GCIUH.