ABSTRACT With the impermeabilization of urban soils and the increase in the frequency of heavy rains, conventional drainage systems have become obsolete, resulting in the occurrence of floods. In this sense, the aim of this study was to evaluate the impact of implementing urban drainage compensatory techniques in Ressaca stream basin - Belo Horizonte - MG. For this, scenarios were proposed that contemplate the current condition of occupation of the basin, verifying the possible techniques to be adopted, and a future situation, which envisages a new pattern of urban development and an equation IDF that incorporates non-stationarity conditions. The increase in peak flow rates observed when comparing the scenarios that contemplate the different perspectives of IDF, although quite expressive, could be attenuated with the implementation of techniques that contribute to reducing runoff volume. This study findings evidence the hydrological benefits that compensatory techniques could promote in the face of a scenario of changes in rainfall patterns.

RESUMO Com a impermeabilização dos solos urbanos e o aumento da frequência de chuvas intensas, os sistemas convencionais de drenagem tornaram-se obsoletos, resultando na ocorrência de enchentes. Nesse sentido, o objetivo deste estudo foi avaliar o impacto da implantação de técnicas compensatórias de drenagem urbana na bacia do córrego Ressaca - Belo Horizonte - MG. Para isso, foram propostos cenários que contemplam a condição atual de ocupação da bacia, verificando as possíveis técnicas a serem adotadas, e uma situação futura, que contempla um novo padrão de desenvolvimento urbano e uma equação IDF que incorpora condições de não estacionariedade. O aumento das vazões de pico observadas na comparação dos cenários que contemplam as diferentes perspectivas do IDF, embora bastante expressivo, poderia ser atenuado com a implantação de técnicas que contribuam para a redução do volume de escoamento. Os achados deste estudo evidenciam os benefícios hidrológicos que as técnicas compensatórias podem promover diante de um cenário de mudanças nos padrões de chuva.

RESUMO A concepção dos sistemas de drenagem de águas pluviais como separador absoluto é uma característica marcante na gestão das águas urbanas, no entanto não é o reflexo da realidade de tal sistema na maioria das cidades brasileiras, onde frequentemente esgotos e águas pluviais escoam pelos mesmos condutos. Diante disso, o objetivo do presente trabalho foi investigar as contribuições de contaminação fecal dos canais de drenagem afluentes ao Canal do Prado, pertencentes ao sistema de macrodrenagem de águas pluviais da cidade de Campina Grande, na Paraíba. Para a realização da pesquisa de campo, foram definidos sete pontos de monitoramento ao longo do canal e, como indicadores de contaminação fecal, coliformes termotolerantes, Escherichia coli e os ovos dos helmintos Ascaris lumbricoides, Taenia sp, Hymenolepis nana, Hymenolepis diminuta, Enterobius vermicularis, Ancilostomideo sp e Trichuris sp. Os resultados apontaram que ovos de Ascaris lumbricoides foram os que apresentaram maior frequência nos pontos de monitoramento, relacionados à maior descarga de esgotos sanitários. Tais descargas também foram verificadas por elevados valores médios de coliformes termotolerantes que atingiram até 1,6 x 107 UFC.100 mL-1, valor típico de esgoto sanitário. Escherichia coli ocorreu em mais de 90% das amostras coletadas em todos os pontos de monitoramento.

ABSTRACT The design of rainwater drainage systems as an absolute separator is a significant feature in urban water management, however, this is not a reflection of the reality of such a system in most Brazilian cities, where sewage and rainwater often run along the same path. Therefore, the aim of this study was to investigate contributions of fecal contamination from tributary drainage channels to Canal do Prado, belonging to the urban macro-drainage system of rainwater in the city of Campina Grande, Paraíba State. For the fieldwork, seven monitoring points were set along the channel object of this study, determining thermotolerant coliforms, Escherichia coli, and helminth eggs of Ascaris lumbricoides, Taenia sp, Hymenolepis nana, Hymenolepis diminuta, Enterobius vermicularis, and Trichuris sp, as fecal contamination indicators. The results pointed out that eggs of Ascaris lumbricoides were those with the highest frequency in monitoring points, being this related to the increased discharge of sewage. Such discharges were also verified by high mean values of thermotolerant coliforms that reached up to 1.6 x 107 CFU.100 mL-1, typical value of domestic sewage. Escherichia coli was present in over 90% of all samples collected from monitoring points.

RESUMO O estudo de mudanças em séries de dados hidrológicos é de grande importância científica e prática para os sistemas de recursos hídricos, uma vez que estes são normalmente projetados a partir da suposição de que a série temporal seja estatisticamente estacionária. Entretanto, tal suposição pode não ser verificada quando são considerados aspectos como alterações ou variabilidade climática. Dessa forma, esta pesquisa buscou identificar tendências em intensidades máximas de chuva em Belo Horizonte (MG) e propor, diante dos resultados observados, uma nova curva intensidade-duração-frequência (IDF) sob a ótica da não-estacionariedade para a cidade. Para a análise de tendências, foram utilizados testes estatísticos, e para quantificar as intensidades de chuva e ajustar uma curva IDF, foi proposta uma adaptação do conceito “Minimax Design Life Level”. Como resultados, foram detectadas diferentes tendências, sendo observado para durações iguais ou inferiores a 1 hora um aumento nas intensidades de chuva a partir do ano 2000. No que se refere ao ajuste da IDF, foram obtidas intensidades de chuva até 48% superiores às estimativas atuais. Ressalta-se, então, a necessidade de revisões periódicas das relações IDF a fim de evitar sub ou superestimativas no dimensionamento de obras hidráulicas.

ABSTRACT The study of changes in hydrological data series is of great scientific and practical importance for water resources systems, since these are normally projected based on the assumption that time series is statistically stationary. However, such assumption may not be verified when aspects as changes or climatic variability are considered. In this sense, the present study sought to identify trends in maximum rainfall intensities in Belo Horizonte (MG) and propose, in view of the observed results, a new intensity-duration-frequency (IDF) curve from the perspective of non-stationarity. For the trend analysis, statistical tests were applied, and an adaptation of the concept “Minimax Design Life Level” was proposed to quantify rainfall intensities and fit a non-stationary IDF curve. As a result, different trends were detected, with an increase in rainfall intensities for durations equal to or less than 1 hour starting in 2000. Regarding the IDF relationships, the obtained rain intensities were up to 48% higher than current estimates. Our results emphasize the need to periodically review IDF relationships in order to avoid under or overestimation in the design of hydraulic structures.

RESUMO As consequências ambientais, econômicas e sociais das rupturas de barragens são catastróficas e demandam seu conhecimento prévio para minimização dos riscos. Essas consequências estão diretamente relacionadas às brechas de ruptura, cujos parâmetros de tempo de formação e geométricos – largura, altura e declividades dos taludes laterais – devem ser adequadamente representativos de uma ruptura real, para que se possa obter um hidrograma de ruptura representativo (evolução temporal, volume e vazão de pico). Esta representação se torna mais fidedigna quanto mais próxima das consequências reais de uma ruptura, criando condições para respostas à emergência mais adequadas. Assim, esta pesquisa determina os parâmetros de formação de brecha para ruptura hipotética, especificamente para o caso de reservatórios em cascata (em série ou em cadeia). Para que possam ser determinados estes parâmetros, a metodologia utiliza modelos físicos reduzidos e modelagem numérica procurando representar duas barragens justapostas em cascata, baseadas em um caso de referência, determinando os parâmetros resultantes em cada barramento após os eventos de ruptura simulados.

ABSTRACT The environmental, economic, and social consequences of dam breaks are catastrophic and require their prior knowledge to minimize risks. These consequences are directly related to rupture breach parameters, such as formation time and breach geometry (width, height, and lateral slopes). These parameters must be adequately representative of a real rupture to obtain a rupture hydrograph also representative (temporal evolution, volume, and peak flow). This representation becomes more reliable as the closer to the actual consequences of a rupture it is, thus creating conditions for an adequate emergency action plan. This research evaluates the parameters of breach formation for a possible rupture, specifically for the case of reservoirs in a sequence, also called cascade reservoirs. The adopted methodology uses physical reduced models and numerical modeling to define these parameters, trying to represent two cascade dams, based on a reference case, determining their values in each dam after the simulated rupture events.

RESUMO Eventos climáticos extremos são considerados uma das principais manifestações de mudança climática, sendo que a minimização dos impactos decorrentes passa pelo estudo da magnitude e frequência de suas ocorrências. Neste sentido, a presente pesquisa busca identificar tendências em eventos extremos de precipitação na Região Metropolitana de Belo Horizonte, à luz da crescente preocupação com o aumento de sua ocorrência na região. As tendências da precipitação foram estudadas, principalmente, por meio dos índices estabelecidos pela ETCCDMI, incluindo séries temporais do número anual de dias chuvosos acima de um certo limiar estabelecido, considerando quatorze estações pluviométricas. A fim de estimar o valor de precipitação limiar, que acarretaria potenciais impactos, foi realizada uma busca de alagamentos ocorridos na região, para que estes fossem associados aos dados de precipitação nos dias de sua ocorrência. A análise efetuada não permitiu a detecção de um padrão regional nos índices analisados, no entanto, a estação localizada em Belo Horizonte apresentou aumento dos eventos de precipitação diária iguais ou superiores a 10, 20, 30 e 40 mm, na precipitação acumulada em cinco dias consecutivos, na intensidade diária e no total anual precipitado. Foram também registradas mudanças abruptas nas séries de precipitação. Os resultados indicaram que Belo Horizonte pode ser impactada pelo aumento de chuvas extremas, fato que pode estar associado a mudanças identificadas nas séries de temperatura.

ABSTRACT Extreme weather events have emerged as one of the main manifestations of climate change, being that the mitigation of the elapsed impacts demand studies of the magnitude and frequency of their occurrence. This study aims to identify the trends of extreme precipitation events in the Metropolitan Region of Belo Horizonte, especially concerning their frequency. The trends of precipitation were studied with especial regard to the indices set by ETCCDMI (Expert Team on Climate Change Detection Monitoring and Indices), including time series of annual number of rainy days above a certain threshold recorded at fourteen rainfall gauging stations. One stage of this study consisted in surveying the flood occurrence in the area, besides analyzing the precipitation data corresponding to date of flood occurrences, in order to establish a threshold value beyond which an event would entail potential impacts. No regional index pattern could be set based on such results, although the rainfall station located in the city of Belo Horizonte reported a statistically significant increase in daily precipitation events above 10, 20, 30 and 40 mm, in maximum precipitation recorded over five consecutive days, in daily intensity, and in total annual precipitation. Abrupt changes in rainfall series were also recorded. The results have indicated that the city may be potentially impacted by extreme rainfall increase, probably associated to changes in temperatures on regional and local scales.