Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-02-08T16:17:33Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 6182702 bytes, checksum: b0debc9cf8e3c2e2e9811d5905d8e473 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-08T16:17:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 6182702 bytes, checksum: b0debc9cf8e3c2e2e9811d5905d8e473 (MD5) Previous issue date: 2002-12-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Desenvolveu-se uma metodologia que permite realizar o balanço hídrico de bacias hidrográficas e obter, a partir do modelo digital de elevação do terreno, o hidrograma de escoamento superficial, a vazão máxima e seu tempo de ocorrência, e o volume escoado superficialmente, considerando escoamento em encostas ou em canais. Para a utilização do modelo, o usuário deve fornecer imagens relativas ao modelo digital de elevação do terreno, à rede de drenagem e às direções de escoamento na bacia hidrográfica e de informações relativas à precipitação, à interceptação pela cobertura vegetal, ao armazenamento superficial, à rugosidade do terreno e do solo. A taxa de produção de vazão de cada célula da bacia é obtida pela diferença entre a precipitação e a infiltração, obtida por meio da equação de Green-Ampt modificada por Mein-Larson. A modelagem do escoamento superficial é realizada utilizando o modelo de ondas cinemáticas. Uma vez informado o local para o qual se deseja obter o hidrograma, o modelo identifica se o escoamento é em canais ou na encosta. O hidrograma resultante de cada célula é obtido pela soma dos hidrogramas advindos da área de contribuição com o hidrograma gerado na mesma. Para a avaliação do modelo, instrumentou-se uma bacia hidrográfica na localidade de Palmital, Viçosa-MG, monitorando-se a precipitação e o escoamento superficial. Visando facilitar a utilização da metodologia elaborou-se um software no ambiente de programação Delphi. A fim de se realizar a análise de sensibilidade do modelo, procedeu-se a simulações considerando variações nos valores de interceptação pela cobertura vegetal, armazenamento superficial, rugosidade do terreno, condutividade hidráulica do solo saturado, umidade de saturação e potencial matricial na frente de umedecimento. Os valores obtidos nas simulações realizadas com o modelo foram comparados com os valores obtidos na bacia, com o Método do Número da Curva, com o Método Racional e com o WEPP. Os resultados das simulações apresentaram diferenças em relação aos valores obtidos na bacia. Os resultados obtidos mostraram a sensibilidade do modelo em relação aos fatores citados. / The developed methodology allows the obtaining of the water balance in watersheds, and, based on a digital model of ground elevation, of the runoff hydrogram, the maximum outflow, its duration, and of the surface runoff volume, considering runoff down slopes or concentrated in channels. To use the model, images relating to the digital model of ground elevation, the drainage system, and flow direction within the watershed are required as well as information on rainfall, interception of the canopy, surface storage, and the soil and ground roughness. The overland flow production rate of each watershed cell is obtained by the difference between rainfall and infiltration, calculated by the Green-Ampt equation, modified by Mein-Larson. The runoff is modeled with the kinematic wave model. Once information on the location of the required hydrogram is provided, the model identifies whether the runoff occurs in channels or down the slopes. The hydrogram of each cell is obtained by the sum of hydrograms derived from the catchment area by the hydrogram created by the same. For an evaluation run of the model, rainfall and runoff were measured in a watershed in Palmital, Viçosa, State of Minas Gerais. Software of the Delphi programming line was worked out to facilitate the use of the methodology. For the sensitivity analysis of the model, simulations were set up that considered variations in the values of interception by the canopy, surface storage, ground roughness, saturated hydraulic conductivity, saturation moisture and matric potential in the wetting front. The simulation values obtained by the model were compared to the values observed in the watershed, by the Curve Number Method, the Rational Method and the WEPP. Simulation results presented differences in relation to the values obtained in the watershed. Results confirmed the sensitivity of the model in relation to the mentioned factors. / Tese importada do Alexandria

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:12:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PGEF14MA025.pdf: 2303517 bytes, checksum: 586e9244351171fd190567a253c95e82 (MD5) Previous issue date: 2014-02-26 / Nowadays the hydrological modeling is an important tool for obtaining hydrological data flows, commonly used to predict future events, giving support to make decisions in the process of public politics. From the late 1950s, several models with physical basis started to be used to provide information about water deficits and excesses in a region. The TOPMODEL (Topography Based Hydrological Model) is one of these, which is characterized by being a rainfall-runoff developed for this purpose, with the particularity to consider the topography as the main factor in generating runoff and attach the concept of variable area of contribution. In Brazil, the TOPMODEL has been applied in small and medium basins (Silva and Kobyama, 1996), based on this, the main objective of this study was to evaluate the performance of TOPMODEL at the level of a major river basin (1979 km²) in which the hypothesis was that, despite its size, there would be the possibility to calibrate the model due to a probable significant influence of topography in the generation of flows in outfall. Additionally, this study seeks to contribute to the analysis of the influence of different spatial resolutions DMT (Digital Terrain Model) in the distribution of the topographic index and the efficiency of the model in estimating flow rates. The basin was used to study the basin of the Alto Canoas, in an area of 1979 km². It was discretized in the resolution of 0.005 % of the total area. The model was calibrated for the biennium 1996-1997 and validated for the biennium 1998-1999. The model showed good adhesion between the observed and estimated flows, obtaining a Nash-Sutcliffe index of 84.4 % in the validation period. Formonthly series, the model showeda good fitduring the calibration period(Nash Index81.1%) anda low settingfor validation(50.1%) which is acceptableif we consider the difference between the hydrological series. Regarding the analysis of the influence of spatial resolution, it was found that for each spatial resolution of the DMT for obtaining topographic index, there is a set of optimal parameters that best represents the flow. The simulation results indicated the potential of the application of the model in the study area, especially when working with floods / A modelagem hidrológica é hoje uma importante ferramenta para obtenção de dados hidrológicos de vazões, sendo útil para prever eventos futuros, auxiliando no processo de tomada de decisão das políticas públicas. A partir do fim da década de 1950, diversos modelos de base física passaram a ser utilizados para fornecer informações sobre excessos e déficits hídricos em uma região. O TOPMODEL (Topography Based Hydrological Model) é um modelo de base conceitual simplificada, o qual se caracteriza por ser um modelo chuva-vazão, com a particularidade de considerar a topografia como fator principal na geração do escoamento e acoplar o conceito de área variável de contribuição. No Brasil, o TOPMODEL vem sendo estudado em pequenas e médias bacias. O objetivo principal do presente estudo foi avaliar o comportamento do modelo TOPMODEL no nível de uma grande bacia hidrográfica , na qual a hipótese foi de que, apesar de suas dimensões, haveria a possibilidade de calibrar o modelo em razão de uma provável influência significativa do relevo na geração das vazões no exutório. Além disso, esse estudo busca contribuir com a análise da influência de diferentes resoluções espaciais do MDT (Modelo Digital de Terreno) na distribuição do índice topográfico, bem como na eficiência do modelo na estimativa das vazões. A bacia utilizada para o estudo foi a bacia hidrográfica do Alto Canoas, discretizada na resolução de 0,005% da área total. O modelo foi calibrado no biênio 1996-1997 e validado no biênio 1998-1999, utilizando séries diárias e o quinquênio 1980-1984/1985-1989 utilizando séries mensais, respectivamente. Para as séries diárias, o modelo apresentou boa representatividade das vazões observadas, com um Índice de Nash-Sutcliffe de 84,4% no período de validação. Para as séries mensais, o modelo apresentou um bom ajuste no período de calibração (81,1 %) e um baixo ajuste no período de validação (50,1%). Com relação à influência da resolução espacial, verificou-se que para cada resolução espacial do MDT visando à obtenção do índice topográfico, existiria um conjunto ótimo de parâmetros que melhor representa a vazão no exutório da bacia. Os resultados da simulação indicam o potencial de aplicação do modelo na região estudada, principalmente quando se objetiva trabalhar com eventos extremos de precipitações

Com 6 milhões de km2, a bacia Amazônica é o maior sistema hidrográfico do mundo, com descarga estimada de 209.000 m3 s-1, e a maior extensão contínua de floresta tropical. Porém, esta região é alvo de constantes ameaças, seja das pressões por desmatamento, ou por alterações climáticas. Neste contexto, compreender o funcionamento do sistema é essencial, seja para auxiliar na tomada de decisões ou estudos de cenários futuros. Este trabalho teve como objetivo avaliar e adaptar o modelo hidrológico de grandes bacias Variable Infiltration Capacity Model (VIC v.4.0.5), para as condições tropicais. Foram utilizados dados de descarga, precipitação, temperatura e velocidade do vento, e informações sobre tipo de solo e cobertura vegetal, para simular o ciclo hidrológico em 6 grandes bacias situadas na Amazônia: Santo Antônio do Içá, Japurá, Juruá, Negro, Madeira e Purus. O modelo foi calibrado a partir das descargas mensais, de 1980 a 1990, e seu funcionamento foi verificado para o período de 1990 a 2006. Não foi possível simular o ciclo hidrológico para as bacias com grande contribuição dos Andes, Santo A. Içá e Japurá, uma vez que a estimativa de precipitação nestas regiões é subestimada. Nas outras bacias, o modelo foi capaz de simular corretamente as vazões dos rios, apesar de apresentar problemas na estimativa da evapotranspiração (ET). Foram constatados problemas na partição da ET em seus componentes, transpiração da vegetação e evaporação da água interceptada. Uma possível correção foi avaliada, resultando em uma distribuição mais correta da ET em seus componentes porém, tal modificação resultou em redução da ET média simulada. Uma nova versão do modelo (v.4.1) acaba de ser lançada. Dentre as melhorias, destacam-se modificações na maneira como a ET é calculada, que visa corrigir os problemas aqui relatados. No entanto, tal versão ainda não foi avaliada nas condições tropicais / The Amazon river basin is the largest fluvial system in the world, discharging 209,000 m3 s-1 to the ocean. It also sustains the largest continuous tropical forest system. However, the region is under constant pressure from deforestation and climate change. For such reasons, its crucial to understand how the hydrological cycle functions. Such tools can be used for evaluation of future scenarios and guide decision making. The Variable infiltration Capacity Model (VIC) was evaluated and adapted to tropical conditions. Temperature, precipitation, wind speed, soil type and land cover maps were used to simulate the hydrological cycle in 2 sub-basins inside the Amazon: Santo Antônio do Içá, Japurá, Juruá, Negro, Madeira e Purus, covering the period from 1980 to 2006. The simulation was not possible for basins with large drainage area located in the Andes (Santo A. Içá and Japurá), due to underestimation of the precipitation. For the other basins, simulated discharge agreed with observed records, even though evapotranspiration (ET) estimates showed some problems. The ET partitioning in its components, transpiration and canopy evaporation, showed severe discrepancies. A correction was applied to the model, fixing the partitioning problem but it resulted in reduction of estimate ET. A new version of the model (v.4.1) has just been released, with changes in the way ET is estimated. However, this new version has not yet been tested in the Amazon

Este trabalho discute a composição de campos de precipitação a partir de duas fontes de dados: os pluviômetros e o radar meteorológico. Estudaram-se métodos baseados somente em dados de pluviômetros, somente em dados de radar, e técnicas que combinam as duas fontes de dados. O objeto de estudo é a bacia do rio Jacaré-Guaçu, que conta com 65 postos pluviométricos e um radar meteorológico, do IPMet-Bauru. Foi feita uma comparação direta entre os campos gerados pelas diversas técnicas, onde foi avaliado o comportamento do índice G (razão entre o registro pluviométrico e a média dos registros de radar dos 9 pixels que circundam o pluviômetro), a capacidade destas técnicas de fornecer a chuva pontual e a altura média diária e anual de chuva por área de integração. Os métodos compostos apresentaram valores pontuais de chuva muito elevados e foram introduzidos fatores limitantes para compensar estas super correções. Os resultados obtidos reproduziram qualitativamente os valores da literatura. Ao analisar a média das chuvas diárias para toda a bacia e para todo o período, utilizando como padrão de comparação o método do Inverso do Quadrado da Distância (IQD), constatou que o radar fornece valores 12% menores, e que os métodos mistos apresentam diferenças na faixa de -0,5 a +16%. Nesta forma de análise existe um ganho ao se utilizar as técnicas mistas, porém ao se trabalhar com valores diários, integrados em sub-bacias, as diferenças atingem valores de -45% até +70%. Estes campos de precipitação foram aplicados em um modelo hidrológico distribuído, de embasamento físico, com 19 parâmetros calibráveis. Trabalhou-se com 10 postos fluviométricos e com 6 anos de dados. A calibração foi feita com dois anos e o restante deles foi usado para validação. Para garantir a comparação entre os resultados usou-se rigorosamente a mesma metodologia de calibração, com apoio de algoritmo genético. Foram utilizadas três funções objetivo: uma para verificação dos picos, outra para recessão e a última para avaliar a diferença de volume. Verificou-se que os melhores resultados foram obtidos para os métodos IQD, Brandes com o maior limitador, Radar e Costa. Nestes métodos, o processo de calibração consegue compensar as diferenças dos campos de precipitação. As diferenças observadas nos campos de precipitação foram reproduzidas nos hidrogramas. Os hidrogramas resultantes da aplicação dos dados de radar não reproduziram bem a recessão e os hidrogramas resultantes dos campos gerados apenas por pluviômetros apresentam picos elevados. As técnicas mistas ora atenuam os picos ora intensificam-nos. Sugere-se mais pesquisa para o desenvolvimento de métodos mistos que explorem as vantagens dos dois equipamentos de medida de chuva / This work discusses the composition of precipitation fields using two data sources: rain gauges and weather radar. Methods based solely on rain gauges, on weather radar, and techniques that combine these two measurement instruments were studied. The study object is the Jacaré-Guaçu river basin, with 65 rain gauges and a meteorological radar (IPMet-Bauru). A direct comparison of these fields generated by diverse techniques was made to study the following subjects: G index (reason between the rain gauge register and the average of the 9 pixels radar registers that surround the rain gauge), the capacity of these techniques to supply the point rain and the daily and annual mean rain height over an integration area. The combined methods provides very high point values, therefore some limitations were introduced to compensate these super corrections. The literature results were qualitatively reproduced in this study. The daily mean rain height comparative analyses for all the basin, and for all the period, evidenced that the radar supplies to values 12% minors, and that the composed methods present differences from -0,5 up to +16%; the comparison pattern was the Inverse of Square Distance method (ISD). The study of mean rain height calculated over a great period and to the entire river basin shows a profit when using the combined techniques; however, when daily values integrated in sub-basins are used, the differences reach values from -45% until +70%. These precipitation fields had been applied in a distributed hydrologic model, physically based, with 19 calibrated parameters. There were 10 fluviometric stations and 6 years of data. The calibration was made with two years, and that remain data was used for validation. To guarantee the results comparison, the same calibration methodology was rigorously used, with support of genetic algorithm. Three objective functions were used: one for peaks verification, another for recession analyses and the last one for volume difference evaluation. The best results were achieved by the application of the precipitation fields gotten by ISD, Brandes with high limitation, Radar and Costa methods. For these methods, the calibration process compensated the differences on the precipitation fields. The differences observed in the precipitation fields had been reproduced in the hydrograms. The hydrograms of the radar data applications had not well reproduced the recession curve, and the hydrograms of the precipitation fields based only on rain gauges presented high peaks. Sometimes the composed techniques attenuate the peaks, however, sometimes they intensify them. More research is recommended to develop compoud methods that explore the advantages of the two equipments for rain measure

La demanda de agua en Chilca ha aumentado considerablemente en la última década, debido al aumento de la población y el desarrollo económico en la zona, y a la falta de recursos hídricos disponibles en la cuenca. Esta situación ha incrementado la sobre explotación de los recursos hídricos subterráneos. Estudios actuales revisados arrojaron evidencias de la contaminación del agua extraída. Por lo tanto, esta investigación plantea determinar el grado de extensión de la intrusión marina en la zona costera de Chilca, Lima. Para tal efecto, se modela numéricamente el flujo del agua subterránea con MODFLOW, que incluyen parámetros hidrogeológicos e hidrodinámicos del acuífero. Asimismo, se representa la dinámica de la intrusión marina con el modelo numérico SEAWATER INTRUSION. Se utilizaron datos de cargas hidráulicas en una red de pozos desde el 2005 al 2014, los que se usaron para calibrar el modelo y realizar un análisis de sensibilidad. Con el modelo calibrado, se simuló la intrusión marina en 10, 20 y 40 años. Los resultados muestran que la extensión en longitud de la intrusión podría avanzar hasta 4350 m con respecto al litoral para el año 2057. / The water demand in Chilca has increased considerably in the last decade, due to the increase in population and economic development in the area, and the lack of available water resources in the basin. This situation has increased the overexploitation of groundwater resources. Current studies reviewed showed evidence of contamination of extracted water. Therefore, this research proposes to estimate the extent of the marine intrusion in the coastal zone of Chilca, Lima. For this purpose, first, the groundwater flow is represented using MODFLOW model, which include hydrogeological and hydrodynamic parameters of the aquifer. Second, the dynamics of the marine intrusion is represented with the numerical model SEAWATER INTRUSION. Hydraulics heads from 2005 to 2014 were used from a network wells, which were used to calibrate the model and perform a sensitivity analysis. With the calibrated model, the marine intrusion was simulated in 10, 20 and 40 year-periods. The results show that the extension in terms of length of the intrusion could advance up to 4350 m from the coast line by the year 2057. / Tesis

Redes Neurais Artificiais (RNA's) vem sendo utilizada em diversas áreas do conhecimento inclusive para a previsão de séries temporais. O objetivo deste trabalho é utilizar uma RNA para o diagnóstico e prognóstico de vazão em bacias urbanas da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) com dados do radar meteorológio de São Paulo e os dados telemétricos da bacia do Alto Tietê. Uma RNA do tipo feedforward multicamadas, com aprendizado supervisionado e com o algoritmo de treinamento Linear Least Square SIMplex (LLSSIM, Hse et al. 1996) foram aplicados à bacia do Rio Tamanduateí. Dividiu-se os eventos disponíveis em três grupos; para o treinamento, verificação e previsão ideal com a RNA. Realizou o treinamento e verificação da rede com dados de vazão estimada e nível medido. Os erros de fase e amplitude foram utilizados para avaliar o desempenho da rede em cada uma das configurações empregadas. Estes indicam a importância da memória da bacia para o bom desempenho da RNA. Verifica-se também que nem sempre o aumento do número de camadas escondidas melhoram os resultados, bem como o aumento da quantidade de dados. Comparou-se ainda a performance da RNA contra um modelo auto regressivo sendo a primeira menos dependente da memória da bacia. Por último, realizou previsões do tipo ideal com resultados satisfatórios até 1 hora e 30 minutos de antecedência. Além deste período os erros crescem exponencialmente. / Artificial Neural Networks (ANN) have been widely used in several areas of science for many purposes, including time series forecasting. The objective of this work is to apply an ANN to simulate and to forecast streamflow at the outlet of the Tamanduateí basin. This urban basin is located within the Metropolitan Area of São Paulo (MASP). Radar and telemetric data are input to a multi-layer feedforward ANN. It is trained with the Linear Least Square SIMplex training algorithm (LLSSIM; Hse et al, 1996). Available flood events were divided up in three independent groups for training, verification and forecasting. The training and the verification of estimated streamflow and measured river stage were carried out. Phase and amplitude errors were used to evaluate the performance of the ANN for each configuration. The results indicate a better performance of the ANN when previous streamflow or river stage are input to the ANN. Furthermore, the increase of hidden layers not necessarily improve the results. The ANN was compared to an auto-regressive model. The former is less dependent on the basin memory. The ANN Forecasts yielded satisfactory results up to one and half-hour in advance. For longer time periods the errors tend to grow exponentially.

Devido ao processo de crescimento das cidades e atividade agrícolas há impactos que afetam os recursos hídricos como a escassez, degradação da qualidade de água e consequente conflitos de usos. Neste contexto, os modelos hidrológicos são importantes ferramentas para avaliar o comportamento hídrico de bacias hidrográficas, além de também poderem ser utilizados na previsão de cenários a fim de verificar o impacto do uso e ocupação do solo. Assim, o presente estudo teve como finalidade avaliar o desempenho do modelo Soil and Water Assessment Tool (SWAT) na simulação da vazão na Bacia Hidrográfica do Ribeirão Taquaruçu. A calibração automática foi realizada com o programa SWAT-CUP, em passo diário, com dados de duas estações fluviométricas da BRK Ambiental no período de abril de 2013 a julho de 2014, enquanto os dados de agosto de 2014 a agosto de 2015 foram utilizados no período de validação. A análise de sensibilidade foi realizada com 14 parâmetros selecionados entre aqueles mais significativos para a simulação de vazão em região do bioma Cerrado. Os resultados da análise de sensibilidade indicaram que os parâmetros mais influentes são o SOL_K (condutividade hidráulica saturada do solo) e CN2 (curva número para a condição II). Para avaliação do desempenho do modelo foram utilizadas as funções objetivos Nash-Sutcliffe (NSE) e o coeficiente de determinação (R2) que indicaram, no período de calibração, os seguintes valores: -0,05 e 0,55 (sub-bacia 1); 0,51 (sub-bacia 3), respectivamente. Já no período de validação foram apresentados os seguintes resultados para NSE e R2: 0,44 e 0,54 (sub-bacia 1); 0,24 e 0,29 (sub-bacia 3), nesta ordem. Considerando que o objeto de estudo é importante por ser responsável por grande parte do abastecimento de água do município de Palmas – TO e que o software não conseguiu simular de forma adequada as vazões mínimas, os resultados são considerados insatisfatórios. / Due to the process of city growth and agricultural activity there are impacts that affect water resources such as scarcity, degradation of water quality and consequent conflicts of uses. In this context, hydrological models are important tools to evaluate the hydrological behavior of watersheds, and can also be used to predict scenarios to verify the impact of land use and occupation. Thus, the present study had as purpose to evaluate the performance of the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model in the flow simulation in the Ribeirão Taquaruçu Watershed. The automatic calibration was performed with the SWAT-CUP program, in a daily step, with data from two BRK Ambiental fluviometric stations from April 2013 to July 2014, while data from August 2014 to August 2015 were used in the period of validation. The sensitivity analysis was performed with 14 parameters chosen considering the most significant ones for the simulation of flow in the Cerrado region. The results of the sensitivity analysis indicated that the most influential parameters are the SOL_K (saturated hydraulic conductivity of the soil) and CN2 (number curve for condition II). The Nash-Sutcliffe objective functions (NSE) and the determination coefficient (R2) were used to evaluate the performance of the model, which indicated, in the calibration period, the following values: - 0.05 and 0.55 (sub-basin 1); 0.51 (sub-basin 3), respectively. In the validation period, the following results were presented for NSE and R2: 0,44 and 0,54 (sub-basin 1); 0.24 and 0.29 (sub-basin 3), in that order. Considering that the object of study is important because it is responsible for a large part of the water supply of the municipality of Palmas – TO and that the software was not able to simulate the minimum flows adequately, the results are considered unsatisfactory.

Estudos hidrológicos são extremamente importantes em projetos de obras lineares, nas quais o traçado deve minimizar o risco de instabilidade tanto na fase de construção como na fase de operação. O escoamento superficial, além de ser um parâmetro fundamental para a definição do traçado e dos projetos subsequentes, influencia diretamente a dinâmica dos processos geológico-geotécnicos na área do empreendimento. A presente pesquisa propõe um método para realizar uma estimativa das vazões máximas nas travessias de obras civis lineares, integrando modelos hidrológicos obtidos com Sistema de Informação Geográfica (SIG) e métodos usuais de cálculo de vazões de cheia. O método foi aplicado em um setor do oleoduto São Paulo – Brasília (OSBRA), entre os municípios de São Simão e Cravinhos (SP). O modelo hidrológico foi obtido no software ArcGIS 9.3, a partir da definição de uma área mínima de contribuição de 5 hectares, adequada para a escala da base cartográfica digital (1:10.000) e para as características da área de estudo. As 29 bacias de contribuição delimitadas foram posteriormente validadas na vistoria de campo. A compatibilidade entre as bacias geradas pelo modelo hidrológico e as bacias identificadas visualmente na área de estudo foi satisfatória. As vazões máximas foram calculadas pelo Método Racional (bacias com área inferior a 2 km²) e pelo Método Racional Modificado (bacias com área superior a 2 km²), que abrangeu o Método de McMath, o Método Racional com expoente redutor de área e o Método Racional com coeficiente de retardo, sendo o último o que apresentou os resultados mais razoáveis. O cálculo das vazões de cheia foi realizado para períodos de retorno de 10 e 50 anos, a partir dos quais foram gerados Mapas de Vazões Máximas, que foram utilizados para inferência de riscos de eventos perigosos de natureza geológico-geotécnica causados pela ação das águas pluviais na região do oleoduto. Como o traçado do oleoduto foi posicionado ao longo dos divisores principais, não foram identificados locais críticos. Posteriormente, o traçado do oleoduto foi utilizado como referência para uma aplicação do método proposto em um projeto de drenagem. As bacias com valores de vazões máximas classificados com muito baixos não foram incluídas devido aos fluxos pouco significativos. Para as bacias com valores de vazões de cheia classificados como baixos e médios, sugeriu-se a utilização de dispositivos de drenagem superficial. Para as bacias com vazões máximas classificadas como altas e muito altas, foi proposta a utilização de dispositivos de drenagem de transposição de talvegues. Os resultados obtidos na pesquisa permitiram a consolidação do método proposto para aplicação em outros tipos de obras lineares e em locais com diferentes características ambientais. / Hydrological studies are extremely important in linear constructions projects, in which the routing must minimize the risk of instability both during construction and in operation phase. The surface runoff, in addition of being a fundamental parameter to routing definition and subsequent projects, directly influences the dynamics of geological-geotechnical processes in the enterprise area. The present research proposes a method to estimate maximum flows in crossing locations in linear civil constructions, integrating hydrological models obtained with Geographic Information System (GIS) and usual methods of peak flows calculation. The method was applied in a sector of São Paulo – Brasília (OSBRA) oil pipeline, between the municipalities of São Simão and Cravinhos (SP). The hydrological model was obtained in ArcGIS 9.3 software, from the definition of a minimal area of contribution of 5 hectares, adequate for the scale of the digital cartographic base (1:10.000) and for the study area characteristics. The 29 delimited watersheds were subsequently validated in the field visit. The compatibility between watersheds generated in the hydrological model and watersheds visually identified in the study area was satisfactory. The maximum flows were calculated by Rational Method (watersheds with area less than 2 km²) e by Modified Rational Method (watersheds with area higher than 2 km²), which included McMath Method, Rational Method with reducing exponent area and Rational Method with retard coefficient, and the latter presented the most reasonable results. Peak flows calculation was performed for return periods of 10 and 50 years, from which were generated Maximum Flows Maps, which were used for inference of risks of hazardous events of geological-geotechnical nature caused by rainwater action in the pipeline region. The pipeline routing was positioned along the main dividers, therefore critical locations were not identified. Subsequently, the pipeline routing was used as a reference for application of the proposed method in a drainage project. Basins with maximum flows classified as very low were not included due to its low significance flows. For basins with peak flows values classified as low and medium, it was suggested the use of surface drainage devices. For basin with maximum flows classified as high and very high, it was proposed the use of thalwegs transposition drainage devices. The results obtained in the research allowed the consolidation of the proposed method to application in other types of linear constructions and in locals with different environmental characteristics.

Because of computational advances its evolution in relation to speed and memory capacity in recent years, along with adding the weather, the coupling between atmospheric and hydrological models has been the object of study in several studies in recent decades. The management of large river basins is determined by several variables, with the main system and the volume of river flows. Given volume water in a basin can be affected in different ways and many different factors, as the main factors having the variability in time and space of rainfall that produces immediate changes in the flow of a given system. As the results of large precipitation events directly affect the flow regimes, this work has as main objective the coupling of the hydrological model MGB - HPI with the WRF atmospheric model in an attempt to estimate flow in the basin of the Middle Rio Paraíba,. The rainfall data provided were simulated by WRF model and the observed rainfall and flow observed awarded by the National Water Agency - ANA, for 3 (three) station pluviometric and 4 (four) fluviometric respectively. The flow simulation was carried out hydrological rainfall-runoff model MGBIPH. Analyses were made in two steps: Kriging interpolation in KGM-normal rainfall and observed, and comparison between simulated hydrographs (rain predicted and observed) and observed (gauging stations). In the spatial correlation values were found in the order of 0.54 to 0.92 for normal rainfall and the observed one. The flow simulations with data generated by the WRF, were correlated with Pearson coefficients ranging between 0.46 and 0.56, representative values for this type of meteorological and hydrological study. Pierson coefficients obtained from simulations of flows of the observed data showed best correlations with values between 0.4 and 0.71. The coupling of hydrologic models (rainfall-runoff) and atmospheric models can be considered a useful technique to aid in prognosis prediction of extreme events. There is a perceived need for calibration of the atmospheric model, to become a real and effective tool in developing warning systems for flood basin of the Paraiba do Meio, among others, which will be analyzed later / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / Devido o avanço computacional e sua evolução em relação à velocidade e capacidade de memória nos últimos anos, juntamente com ascendência das previsões meteorológicas, o acoplamento entre modelos atmosféricos e hidrológicos tem sido o objeto de estudo em diversas pesquisas nas ultimas décadas. O gerenciamento de grandes bacias hidrográficas é determinado por inúmeras variáveis, sendo a principal, o regime e volume das vazões dos rios. Como os resultados de grandes eventos de precipitação pluviométrica afetam diretamente nos regimes de vazão, este trabalho tem como o objetivo principal o acoplamento do modelo hidrológico MGB IPH com o modelo Atmosférico WRF na geração de vazão na Bacia do Rio Paraíba do Meio (AL/PE). Os dados de precipitação prevista foram simulados pelo modelo WRF e os de precipitação observada e vazão observada concedidos pela Agencia Nacional de Águas ANA, para 3(três) postos pluviométricos e 4 (quatro) fluviométricos, respectivamente. A simulação de vazão foi realizada no modelo hidrológico precipitação vazão MGB-IPH. As análises foram feitas de duas etapas: interpolação por Krigagem-KGM das precipitações previstas e observadas; comparação entre hidrogramas simulados a partir dos dados de precipitações previstas e observadas. Na correlação espacial foram encontrados valores na ordem de 0,54 para as precipitações previstas e 0,92 para as observadas. As simulações de vazões com dados gerados pelo WRF apresentaram testes significativos, com coeficientes de Pearson variando entre 0,46 a 0,56, valores representativos para este tipo de estudo meteorológico e hidrológico. Os coeficientes de Piaerson obtidos através das simulações das vazões dos dados observados apresentaram correlações melhores com valores entre 0,4 a 0,71. O acoplamento de modelos hidrológicos (precipitação-vazão) e modelos atmosféricos podem ser considerados uma técnica útil no auxilio no prognóstico de vazões elevadas. Há uma necessidade eminente na calibração do modelo atmosférico, para que se torne uma ferramenta eficiente e real na elaboração de sistemas de alertas de cheias para bacia do Paraíba do Meio, dentre outras, que serão analisadas posteriormente

Made available in DSpace on 2016-12-23T13:51:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao - Danilo Costa Fukunaga.pdf: 8515561 bytes, checksum: ba38cee72ad050285f5ea5c0e36c53d6 (MD5) Previous issue date: 2012-08-24 / O aumento da atividade econômica e do número de habitantes no mundo, juntamente com o uso não sustentável dos recursos hídricos, os despejos de efluentes sem tratamento no ambiente e o manejo inadequado das bacias hidrográficas, têm contribuído para diminuição da disponibilidade de água no planeta. Apesar de ser um recurso natural renovável, a água que retorna da atmosfera não ocorre de maneira uniformemente distribuída, nem no espaço geográfico, nem no tempo, tornando a sua boa gestão essencial para diminuição das consequências desastrosas dos eventos extremos de cheia e de escassez. Mas, uma gestão exitosa requer, além de profissionais qualificados, o uso de ferramentas para suporte à tomada de decisão. Neste contexto, a utilização de modelos hidrológicos pode auxiliar no planejamento e avaliação de práticas conservacionistas de solo e água e de manejo de bacias hidrográficas. Do exposto, o presente estudo teve o objetivo de avaliar a aplicabilidade do SWAT para a estimação de vazões em bacias hidrográficas no sul do Estado do Espírito Santo. Foram estudadas: a microbacia do córrego Jaqueira (MBJ), com aproximadamente 22,6 ha, e a sub-bacia do rio Itapemirim, à montante da estação fluviométrica de Rive (BIMR), com aproximadamente 2.237 km². Devido ao alto número de falhas e ao curto período de monitoramento hidrológico, não foi possível calibrar e verificar a aplicabilidade do modelo para a MBJ. Para a BIMR, na análise das vazões médias, estimou-se 45,5 m³ s-1 antes da calibração, e 32,6 m³ s-1 após a calibração, muito próxima da vazão média monitorada de 36,9 m³ s-1. Para o período de validação, a vazão média monitorada foi 22% maior (45,0 m³ s-1), enquanto a estimada foi de 33,9 m³ s-1, permanecendo próxima da vazão média estimada calibrada. Em análise gráfica, observou-se que, antes da calibração, as vazões mínimas estimadas ficaram abaixo das observadas, porém as vazões de pico eram superestimadas. Após a calibração, as vazões mínimas tiveram melhores correlações, enquanto as vazões de pico foram subestimadas. Na análise dos índices estatísticos, o R² passou de 0,74 para 0,76 após a calibração, mas foi reduzido para 0,63 no período de validação. Para o coeficiente de Nash Sufcliffe, houve uma melhora significativa do valor após a calibração, passando de -0,38 para 0,75, permanecendo com um valor aceitável de 0,57 no período de validação. O SWAT foi capaz de simular vazões em bacias hidrográficas do Sul do Espírito Santo, desde que não houvesse muitas falhas nos dados monitorados, sendo capaz inclusive de simular dados de outros períodos para os quais os parâmetros não foram ajustados / The increasing of world economic activity and the number of inhabitants, along with the unsustainable use of water resources, untreated wastewater release into the environment and inadequate watersheds management, has contributed to water availability decrease on the planet. Despite being a renewable natural resource, the water that returns from the atmosphere does not occur evenly distributed, either in geographic space or in time, making its good management essential to reduce disastrous consequences of extreme events of floods and droughts. But a successful management requires, as well as qualified professionals, the use of support decision tools. In this context, the use of hydrological models can assist in planning and assessment of conservation practices for soil and water and watershed management. In this light, the present study aimed to evaluate the SWAT capability to estimate flow in river basins in the southern of Espírito Santo state, Brazil. The Jaqueira stream watershed (MBJ), with approximately 22.6 ha, and Itapemirim river basin, upstream of the Rive fluviometric station (BIMR), with approximately 2,237 km², were studied. Due to the high number of gaps and short-term hydrological monitoring, was not possible to calibrate and verify model applicability for the MBJ. For BIMR, the analysis of the average flow rate was estimated by 45.5 m³ s-1, before calibration, and 32.6 m³ s-1 after calibration, closely to the monitored average flow, that was 36.9 m³ s-1. For the validation period, the average flow monitored was 22% higher (45.0 m³ s-1), while the estimated flow was 33.9 m³ s-1, remaining closely to the average calibrated estimated flow. In graphical analysis, it was observed that before calibration, the estimated minimum flow rates were below those observed, but the peak flows were overestimated. After calibration, the minimum flows had better correlations, while the peak flows were underestimated. In the analysis of statistical indexes, the R² increased from 0.74 to 0.76, after calibration, but was reduced to 0.63 in the validation period. For the Nash Sufcliffe coefficient, was verified a significant improvement of its value after calibration, from -0.38 to 0.75, remaining with an acceptable value in the validation period, 0.57. The SWAT was able to simulate flows in river basins in the southern of Espírito Santo state, since there were not many gaps in the monitored data, and also being able to simulate data from other periods for which the parameters were not adjusted