Resumo em Português:

RESUMO Modelos matemáticos de qualidade de água têm sido utilizados como ferramentas para o planejamento e a gestão de recursos hídricos em diversos países. Em geral, em rios, as análises são baseadas em simulações considerando condições de escoamento de regime permanente. Entretanto, bacias urbanas apresentam uma intensa dinâmica, consequente de mecanismos de uso e ocupação do solo, capaz de induzir processos de poluição que requerem uma análise que contemple aspectos físicos, químicos e biológicos. A abordagem em estado não-permanente permite descrever de forma mais realista estas características, e associar de maneira consistente as interações de qualidade e quantidade de água, em função da representação hidrodinâmica de um sistema. Esta pesquisa contribui para esse entendimento usando como estudo de caso o rio Iguaçu, localizado na região metropolitana de Curitiba, ao analisar potenciais impactos de avaliações de qualidade baseadas em uma comparação de condições de estado permanente e não-permanente como forma de subsidiar elementos para a gestão do uso da água. O modelo aqui proposto (SIHQUAL), desenvolvido em módulos tradicionais, utiliza métodos de diferenças finitas explícitas para solução das equações de Saint-Venant integradas com a equação de transporte de massa, para demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e oxigênio dissolvido (OD). Para a análise de qualidade da água utilizou-se do conceito de curva de permanência de qualidade da água. Observou-se principalmente que modelos em estado transiente oferecem maior flexibilidade e uma distinta perspectiva para o gerenciamento, em especial quanto à aplicação dos instrumentos de gestão de recursos hídricos, como o enquadramento.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Water quality models have been used as tools for planning and water resources management in many countries. Generally, in rivers the simulations are based on flow conditions under steady regime. However, urbanized basins have an intense dynamics, the consequence of land use and soil occupation mechanisms, able to induce pollution processes that require representation of physical, chemical and biological processes. The unsteady regime approach provides a better description of these characteristics, and a more consistent association of water quality and quantity interactions, based on a hydrodynamic representation of the system. This paper aims to contribute to this understanding using as case study the Iguaçu river, located in the metropolitan region of Curitiba, analyzing possible impacts of quality evaluations based on an analogy between steady and unsteady regime conditions as a manner of supporting water management elements. The proposed model (SIHQUAL), developed in traditional modules, uses explicit finite difference methods to solve the Saint-Venant equations integrated with the mass transport equation, for biochemical oxygen demand (BOD) and dissolved oxygen (DO) concentrations. The frequency curve concept was used to analyze the water quality. It was observed mainly that water quality models under unsteady state offer more flexibility and a different perspective for management, especially regarding the implementation of water resources management instruments, like the framework.

Resumo em Português:

RESUMO Regiões com alta variabilidade hidrológica são, geralmente, abastecidas por reservatórios plurianuais com baixas vazões de regularização, sujeitos, sazonalmente, a grandes vertimentos e a perdas por evaporação em seus períodos de cotas altas. O semiárido brasileiro é uma dessas regiões. Este trabalho levanta a hipótese do aproveitamento da água vertida e/ou evaporada, em regiões com estas características, para suprir demandas não atendidas pela vazão outorgável dos reservatórios, utilizando uma vazão máxima excedente para incrementar a vazão outorgável. Como caso de estudo, foi efetuada a operação de um reservatório de grande porte, localizado no semiárido brasileiro. Por meio de simulação do balanço hídrico e otimização, foi desenvolvida uma curva-guia para operação do reservatório e encontrada a vazão excedente máxima explorável em períodos de cheia. Com os resultados encontrados, pode-se concluir que há a possibilidade de utilizar uma vazão excedente em períodos de grandes afluências sem que o abastecimento em períodos secos seja prejudicado.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Regions with high hydrological variability are usually supplied by reservoirs that regularize discharges inter-annually, with low discharge of regularization, seasonally subject to large overflow and evaporation losses in their periods of high water levels. The Brazilian semiarid is one of such regions. This work looks at the possibility of using water that would be evaporated and/or spilled, in regions with such characteristics, to supply demands that would not be otherwise provided by the maximum legally allowed withdrawal discharge. The proposed method was applied to the operation of a large reservoir, located in the semiarid region of Brazil. Through simulation of the water budget and optimization, a rule curve was developed for reservoir operation for achieving the maximum exploitable reservoir withdrawal in rainy periods. The results show that it is possible to use the excess water in periods of large inflows with no damage to water supply during dry periods.

Resumo em Português:

RESUMO Frente à dificuldade de eleger padrões para o controle da poluição hídrica em atividade de mineração de argila, este trabalho tem como objetivo verificar a possibilidade de uso da mineralogia dos sedimentos fluviais como indicador de poluição da atividade de mineração de argila. O estudo foi desenvolvido na bacia do Córrego Assistência, situada no maior pólo cerâmico das Américas. Ao todo foram realizadas 67 campanhas de campo no ano de 2014 para coleta de água superficial do Córrego Assistência. Este córrego apresentou uma vazão média anual de 0,8 m3.s-1, com descargas anuais sólidas de 3.680 t.ano-1 e, dissolvidas de 4.234 t.ano-1. A análise mineralógica dos sedimentos fluviais indicou a presença de quartzo, montmorillonita, illita e caulinita na fração <53 µm. A caulinita é proveniente da erosão superficial do solo. Contudo, a illita, argilomineral predominante nas rochas exploradas pela mineração, é praticamente ausente no horizonte superficial do solo da bacia do Córrego Assistência. Assim, sua presença entre os sólidos em suspensão transportados pelo Córrego Assistência está associada pela deposição atmosférica da poeira produzida durante as atividades de mineração de argila presentes nesta bacia hidrográfica.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT View of the difficulty to elect standards for water pollution control in clay mining activity, this study aimed to verify the possibility of using the mineralogy of river sediments as a pollution indicator of clay mining activity. The study was carried out in the Assistência Stream basin, located in the largest ceramic pole of the Americas. Surface water samples of Assistência Stream were collected in 67 field campaigns in 2014. This stream showed an average annual discharge of 0.8 m3.s-1 with an annual flux of suspended solids of 3,680 t.year-1 and an annual flux of dissolved solids of 4,234 t.year-1. The mineralogical analysis of fluvial sediments indicated the presence of quartz, montmorillonite, illite and kaolinite in the fraction <53 micrometers. The kaolinite is from the surface soil erosion. However, the illite, predominant clay mineral in the rocks explored by mining, is practically absent in the surface horizon of the Assistência Stream basin. Thus, its presence in the suspended solids transported by Assistência Stream is associated with atmospheric deposition of dust produced during clay mining activities present in this watershed.

Resumo em Português:

RESUMO O monitoramento ambiental de alta frequência está sendo cada vez mais utilizado, devido à disponibilidade de equipamentos e pela resposta rápida gerada. As séries temporais de alta frequência mostram que as respostas de curto prazo, durante e após a ocorrência de chuva não são capturados por programas de monitoramento convencionais. Este trabalho teve por objetivo a avaliação da alteração da qualidade da água de escoamento fluvial em uma bacia hidrográfica em unidade de conservação no bioma Mata Atlântica, com resposta de curto prazo, devido a ocorrência de evento de chuva, monitorado em intervalo de tempo horário. A Bacia do Rio Cubatão do Sul localiza-se na zona Litoral Centro de Santa Catarina, Brasil. Foram monitorados a altura de chuva, por meio de pluviógrafo e parâmetros de qualidade das águas, com o uso de sondas multiparâmetros. Foram monitoradas duas seções fluviométricas, uma no rio Vargem do Braço (FS1), que localiza-se em situação praticamente natural, com predominância de Floresta Ombrófila Densa e outra no rio Cubatão do Sul (FS2) que possui influência de área urbana, agrícola e extração de areia. As curvas de permanência da temperatura e do íon nitrato na FS1 apresentaram valores levemente inferiores no período chuvoso, comportamento oposto foi observado na turbidez. As curvas de permanência da FS2 apresentaram diminuição da condutividade elétrica e íon amônio nos períodos chuvosos. Quando foram comparados os períodos secos e chuvosos estatisticamente, constatou-se diferença para os parâmetros temperatura, condutividade elétrica e turbidez na FS2 e temperatura, condutividade elétrica, pH, nitrato, turbidez e oxigênio dissolvido na FS1. Assim, constatou-se que a qualidade da água da bacia hidrográfica do rio Cubatão do Sul é influenciada pelo escoamento fluvial e possui tempo de resposta de curto prazo, em decorrência de evento de chuva. Adicionalmente, o uso do solo influenciou nas alterações da qualidade da água em decorrência de evento de chuva. A oscilação entre os valores mensurados dos parâmetros nos dois momentos é menor em área preservada com mata nativa do que aquela com uso do solo com ocupação urbana e rural.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT High frequency monitoring in environmental studies is increasingly being used due to the availability of equipment and quick response. With high frequency time series, it is possible to extract short-term responses during and after a rain event, which is not captured by conventional monitoring. The aim of this study is to evaluate the superficial water quality change of a stream in a preserved area in Atlantic Forest by short-term data (hour interval). The Cubatão do Sul watershed is located in the Central Coast region of the state of Santa Catarina in Brazil. Rain height and water quality parameters were monitored using rain gauge and multiparameter probes. Two fluviometric sections were also monitored — one in Vargem do Braço stream (FS1), which is mainly native forest (dense ombrophilous forest), and the other in Cubatão do Sul River (FS2), which is influenced by urban, agricultural and sand extraction uses. The temperature and nitrate ion permanency curve in FS1 showed slightly lower values during rainy events, but an opposite behavior was observed for turbidity. On the other hand, the permanency curves during rainy periods of FS2 presented lower conductivity and ammonium ion. When the dry and rainy periods were statistically compared, there was a significant difference for temperature, conductivity, pH, nitrate ion, turbidity and dissolved oxygen for FS1, and temperature, conductivity and turbidity for FS2. The water quality of the Cubatão do Sul watershed is influenced by stream flow and has a short-term time response considering the rain events. The oscillation of the monitored parameters between two periods, dry and rainy, is smaller in native forest than urban and rural land use.

Resumo em Português:

RESUMO Este trabalho avaliou a qualidade da água da chuva na cidade de Santa Maria - RS, a variação de alguns parâmetros durante a precipitação e os usos mais apropriados para a mesma em função dos padrões vigentes sobre aproveitamento de águas pluviais e de reúso. Amostras de água da chuva foram coletadas diretamente da atmosfera e de um telhado, a fim de analisar as alterações em sua qualidade após a passagem pela superfície de captação. Cada amostrador foi dividido em cinco compartimentos, para coletar e armazenar separadamente os cinco primeiros milímetros de chuva. As características de qualidade da água da chuva foram avaliadas através dos parâmetros: pH, condutividade elétrica, turbidez, DBO5, sólidos totais, sólidos suspensos, sólidos dissolvidos e Escherichia coli. Em alguns eventos foram analisados também: ferro, manganês, fosfato, amônia e nitrato. Observou-se que a qualidade da água da chuva é alterada após sua passagem pela área de captação. No estado bruto as águas pluviais têm potencial para ser utilizadas em fins não potáveis, recomendando-se o descarte de pelo menos 2 mm iniciais. Se for tratada a água de chuva adquire qualidade compatível com usos como descargas de bacias sanitárias e lavagem de veículos. O comportamento de alguns parâmetros mostrou-se sensível às variações nas características da precipitação, ocorrendo variação nos valores relacionados ao aumento ou diminuição na intensidade da precipitação.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This study aimed to evaluate the quality of rainwater in the city of Santa Maria - RS, to assess the variation of some parameters during precipitation, and to identify the most appropriate uses for rainwater depending on the current standards for the use of rainwater and reuse water. Rainwater samples were collected directly from the atmosphere and a roof in order to analyze the changes in quality after passing the catchment surface. Each sampler was divided into five compartments to collect and store separately the first five millimeters of rain. The quality characteristics of rainwater were assessed using the following parameters: pH, conductivity, turbidity, BOD5, total solids, suspended solids, dissolved solids, and Escherichia coli. In some events iron, manganese, phosphate, ammonia and nitrate were also analyzed. It was observed that the quality of rainwater changed after its passage through the catchment. In raw state, rainwater can be used for non-potable purposes, it being recommended to discard at least the initial 2 mm. If treated, rainwater acquires a quality compatible with other uses, such as flushing toilets and washing vehicles. The behavior of some parameters was sensitive to changes in the precipitation characteristics, and there was a variation in the values related to the increase or decrease in the intensity of rainfall.

Resumo em Português:

RESUMO Os corpos hídricos localizados nas zonas costeiras estão submetidos às pressões antrópicas e a perda da qualidade ambiental. O objetivo deste estudo foi avaliar a qualidade ambiental do rio Papaquara, através da qualidade da água e da paisagem ribeirinha, utilizando-se do Índice Trófico (TRIX) e do Protocolo de Avaliação Rápida (PAR). O estudo foi realizado na bacia hidrográfica localizada no norte da Ilha de Santa Catarina, Florianópolis – SC, cujo aumento populacional no veraneio é em torno de 280%. O Índice Trófico e o Protocolo de Avaliação Rápida foram avaliados nos períodos de pré-veraneio, veraneio e pós-veraneio em sete pontos amostrais ao longo das áreas interna (maior adensamento populacional), mediana e externa do rio Papaquara, além de dois pontos em afluentes. O rio Papaquara mostrou-se em estado de forte estresse, sendo classificado como eutrofizado, em 77% das amostras e alterado em 50% da área amostrada, conforme os índices TRIX e PAR, respectivamente. A área interna apresentou-se eutrófica e impactada em todos os períodos analisados. A área mediana e a externa diminuíram sua qualidade da água, devido a atividade de veraneio, enquanto não houve alteração da qualidade ambiental pelo PAR. A correlação significativa entre os índices utilizados indicou que o PAR deve ser usado com cautela para descrever condição de qualidade da água. Esta análise se apresentou mais adequada quando utilizada na escala do rio como um todo, mas não por segmentos isolados.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Water bodies located in coastal areas are subject to human pressures and the loss of environmental quality. The objective of this study was to evaluate the environmental quality of the river Papaquara through water quality and river landscape, using the Trophic Index (TRIX) and Rapid Assessment Protocol (RAP). The study was developed in the watershed located in the north of the island of Santa Catarina, Florianópolis – SC, whose population increase in the summer is around 280%. The Trophic Index and the Rapid Assessment Protocol were evaluated in the pre-summer period, summer and after-summer in seven sample points along the inner areas (higher population density), median and outside the Papaquara river, plus two points in affluent. The river Papaquara showed up in great stress state, is classified as eutrophic, 77% of the samples and changed in 50% of the sampled area, as the TRIX index and RAP, respectively. The internal area registered up eutrophic and impacted in all periods analyzed. The median area and the outer decreased their water quality, due to summer activity, while there was no change in environmental quality by RAP. A significant correlation between the indices used indicated that the RAP should be used with caution to describe the condition of water quality. This analysis has submitted be more appropriate when used in river scale as a whole, but not isolated segments.

Resumo em Português:

RESUMO Mudanças hidrológicas durante secas prolongadas, conforme verificado nas últimas duas décadas no Brasil, podem reduzir o nível dos reservatórios ao ponto de tornar necessário o racionamento de energia. Tais flutuações têm sido complementadas principalmente por termelétricas, que são significativamente mais onerosas e poluentes. Este trabalho aborda a possibilidade de complementar o sistema hídrico com a energia solar. Para isto, foram utilizados dados diários de radiação solar medidos por uma estação meteorológica da cidade de São Paulo durante o período de 1961 a 2012. Os mesmos possibilitaram avaliar a variabilidade da energia solar nas escalas sazonal e interanual. A inserção da energia solar resultante foi aplicada a um modelo híbrido solar-hídrico, em que o fluxo de saída da turbina é reduzido em conformidade com a produção de energia solar. O armazenamento é assim alcançado em longo prazo. A região de estudo é o reservatório de Itumbiara, localizado na bacia hidrográfica do Rio Paraná, Brasil. Os resultados sugerem que este sistema híbrido deve melhorar a capacidade do reservatório para enfrentar a variabilidade climática interanual.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Hydrological changes during prolonged droughts, as verified in the last two decades in Brazil, may reduce the level of hydroelectric reservoirs to the point that energy rationings become necessary. Such fluctuations, have been mainly complemented by thermo power, which is much more expensive and polluting. This work addresses the possibility of complementing the hydro system with solar energy. Daily-accumulated solar radiation from São Paulo, covering the period from 1961 to 2012, is used to evaluate the seasonal and interannual variability of solar power generation. The computed solar energy is applied in a hybrid solar-hydro model, where the turbine outflow is reduced accordingly to the solar power production, so that storage is improved in the long-term. The study region is Itumbiara reservoir in Brazil’s Paraná hydrographic basin. Results suggest that this hybrid system should improve the reservoir ability to confront interannual climate variability.

Resumo em Português:

RESUMO O modelo hidrológico distribuído de grandes bacias MGB–IPH vem sendo aplicado em diversas bacias hidrográficas brasileiras com resultados satisfatórios. Entretanto, a aplicabilidade desse modelo a bacias de rios intermitentes, como é típico da região semiárida brasileira, ainda é questionada e foram realizadas apenas limitadas avaliações. Esta pesquisa analisa o desempenho e a aplicabilidade do modelo MGB-IPH em representar os padrões espaço-temporais dos processos hidrológicos na bacia do Rio Piancó (PB), a montante do posto fluviométrico Piancó (área de drenagem de 4603 km2). O MGB-IPH foi executado para um período de 42 anos (1970 a 2011) a nível diário e com células regulares de 5 × 5 km. O modelo conseguiu reproduzir o comportamento geral do hidrograma observado diário e mensal, com métricas equivalentes às obtidas em estudos de bacias de rios perenes realizados com o mesmo modelo. Essas métricas também foram comparáveis ao desempenho de estudo anterior na mesma bacia, porém realizado apenas com passo de tempo mensal e outros modelos hidrológicos. Duas dificuldades principais foram a simulação dos maiores eventos de cheia e da intermitência do rio. Os processos hidrológicos intermediários à transformação chuva-vazão (evapotranspiração, armazenamento de água no solo e geração de escoamento) se mostraram coerentes em termos de sazonalidade, magnitude e distribuição espacial na bacia.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The large-scale distributed hydrological model MGB-IPH has been applied to several Brazilian watersheds with acceptable results. However, the applicability of this model to watersheds with intermittent rivers, typically occurring in the Brazilian semiarid region, is questioned and limited evaluation has been carried out. This research analyzes the performance and applicability of the MGB-IPH model in representing the spatio-temporal patterns of hydrological processes in the Piancó catchment (PB), upstream from the Piancó streamgauge station (drainage area of 4,603 km2). The MGB-IPH was run for a 42-year period (1970 to 2011) with a daily time step and regular grid cells (5 × 5 km. The model was able to satisfactorily reproduce daily and monthly observed hydrographs, obtaining skill scores equivalent to other model applications for perennial rivers, as well as comparable to the performance of an earlier study developed in this same catchment area (but carried out with a monthly time step and applying different hydrologic models). No systematic error of the model for over- or underestimating the discharges was observed. The hydrological processes intermediate to the rainfall-runoff transformation (evapotranspiration, soil water storage and runoff generation) were coherent in terms of seasonality, magnitude and spatial distribution over the catchment area.

Resumo em Português:

RESUMO Nos últimos anos, um debate relevante tem ocorrido provocado pelo questionamento se as usinas hidrelétricas são de fato de uso não consuntivo dos recursos hídricos. Neste contexto, foi desenvolvido um estudo no reservatório da usina hidrelétrica de Camargos, rio Grande - Minas Gerais, com o objetivo de estimar as taxas de evaporação e caracterizar a pegada hídrica desta usina para o período de 2010 a 2014. A evaporação foi estimada pelos métodos de Linacre, Penman e Penman-Monteith. Em relação à distribuição da evaporação ao longo do ano, todos os métodos apresentaram o mesmo padrão sazonal, condizente com o comportamento das variáveis meteorológicas que influenciam o processo. Apesar de uma evaporação anual média (1329 mm.ano–1) e da pequena área do reservatório (64 km2), por se tratar de um aproveitamento antigo (mais de 50 anos) e com baixa potência instalada, a geração da usina hidrelétrica de Camargos é pequena, resultando, para todos os métodos avaliados, em uma pegada hídrica elevada (média de 130 m3.GJ–1), comparada as estimativas indicadas na literatura para outras usinas hidrelétricas no Brasil e no mundo.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In recent years, a relevant debate has been raised by a question related to if the hydropower plants indeed represent a non-consumptive use of water resources. In this context, this work was developed at the Camargos Hydropower Plant reservoir, Grande river basin, southern Minas Gerais state, aiming to estimate evaporation rates, which allow the characterization of the Water Footprint in this facility, between the years of 2010 and 2014. Evaporation rates were estimated based on Linacre, Penman and Penman-Monteith methods. Regarding the distribution of evaporation throughout the year, all methods showed the same seasonal pattern, consistent with the meteorological elements behavior that influence this physical process. Although an annual average evaporation considered normal for the studied region (1329 mm) and a small reservoir area (64 km2), this hydropower plant has presented low electric energy production as it is an old facility (more than 50 years) and has low installed capacity. Therefore, Camargos Hydropower Plant has presented, by all methods, a high Water Footprint (130 m3.GJ–1 on average) compared to estimates for other hydropower plants in Brazil and worldwide.

Resumo em Português:

RESUMO Este artigo trata da ação dos jatos formados em vertedouros tipo salto esqui sobre bacias de dissipação tipo fossa pré-escavada, dando especial ênfase às pressões hidrodinâmicas e sua caraterização junto ao fundo da bacia. Para estudar experimentalmente a ação dos jatos nas bacias de dissipação, utilizou-se de um modelo físico construído no Laboratório de Obras Hidráulicas do IPH/UFRGS com ensaios de diferentes vazões e cotas de fossas pré-escavadas. As pressões dinâmicas observadas no modelo físico foram comparadas com as calculadas por meio de metodologia teórica com a finalidade de avaliar a sua aplicação em projetos de engenharia, onde se observou grandes diferenças de magnitude da pressão quando em colchões rasos, e diferenças de distribuição de pressão ao longo do fundo da bacia de dissipação, principalmente quando em colchões profundos. No sentido de ajustar a metodologia aplicada, foi proposta a variação de parâmetros que regulam a forma do bulbo de pressões formado pelo jato e a aplicação de um coeficiente de amortecimento de pressões, sendo que assim foi possível melhorar significativamente a distribuição e a magnitude das pressões calculadas devidas à ação dos jatos no fundo da bacia de dissipação. Os resultados se mostram satisfatórios até determinada distância após o pico de pressão provocado pelo jato, porém após este ponto, os efeitos de ressalto hidráulico prevalecem e devem ser pesquisados em estudos futuros.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This paper discusses the action of jets formed in ski jump spillways on pre-excavated stilling basins, with special emphasis on hydrodynamic pressures and their characterization in the bottom of the basin. Experimental trials were performed on a physical model built in the Hydraulic Works Laboratory of IPH (Institute of Hydraulic Research)/UFRGS (Federal University of Rio Grande do Sul), applying different flows and depths, to study the action of the jets in stilling basins. The dynamic pressures observed in the physical model were compared with those calculated by a theoretical model in order to evaluate its application in engineering projects. Large pressure magnitude differences were observed in shallow water beds, while differences in pressure distribution were observed along the stilling basin bottom, especially when in deep water beds. Changes in the values of the parameters that regulate the shape of the pressure bulb formed by the jet were proposed, in combination with the use of a pressure damping coefficient, allowing to significantly improve the distribution and magnitude of the pressures calculated due to the action of jets in the stilling basin bottom. The results were satisfactory until a certain distance after the peak pressure caused by the jet. After this point, the hydraulic jump effects prevail and should be investigated in future studies.

Resumo em Português:

RESUMO A previsão hidrológica por conjunto tem sido reconhecida como uma ferramenta essencial em diversos sistemas operacionais de previsão de cheias. Diferentemente da abordagem determinística, que disponibiliza apenas uma previsão pontual, a previsão por conjunto permite a representação das incertezas associadas e consequentemente a melhoria na detecção de eventos extremos de cheia. Neste contexto, o presente estudo teve como objetivo verificar a qualidade de previsões hidrológicas por conjunto, em curto prazo, na bacia do rio Taquari-Antas/RS, e o seu potencial para fornecer informação adicional a um sistema de alerta. Para tanto, foi utilizado o modelo hidrológico MGB-IPH acoplado ao EPS Regional Eta de alta resolução, com 5 membros de diferentes parametrizações e condições de contorno, além da previsão determinística do Modelo Regional Eta. Durante a avaliação de eventos singulares recentemente ocorridos na bacia, a vazão máxima foi relativamente bem prevista por pelo menos 1 membro em quase todas as previsões realizadas, inclusive com instante de pico próximo ao observado para as antecedências consideradas. Em uma comparação com previsões determinísticas, as previsões por conjunto demonstraram maior acurácia e maior probabilidade de detecção (POD) para os limiares de referência utilizados, mantendo a razão de falso alarme a níveis razoavelmente baixos. Foi identificada também uma tendência geral de subestimativa nas previsões, com a maioria das observações situando-se entre os maiores ranks do conjunto. Além disso, a combinação de previsões defasadas (t-12h) com as mais recentes amplia o espalhamento do conjunto e aumenta a POD dos limiares de alerta, apesar da redução no desempenho em termos de acurácia e viés. Os resultados obtidos sugerem que existe um benefício no uso das previsões hidrológicas por conjunto obtidas com o EPS Eta de alta resolução, podendo dar suporte à emissão de pré-alertas e nortear ações de planejamento internas no escopo da Defesa Civil.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Hydrological Ensemble Prediction Systems (HEPS) play an important role on operational flood forecasting. Unlike in deterministic approach, which relies on a single prediction of future river flows, these systems can represent the forecast uncertainty and provide a better detection of extreme hydro-meteorological events. In this context, the present study aimed to assess both the quality of ensemble flood forecasts on Taquari-Antas basin and its potential to provide additional information to a local Flood Alert System. The hydrological model MGB-IPH was coupled to the high-resolution meteorological EPS Eta model with five members of different parameterization schemes and boundary conditions, as well as to the deterministic version of Eta regional model. On a single event evaluation, the peak discharge was reasonable well predicted by at least one ensemble member, in nearly all forecasts, with a good prediction of the flood timing for the considered lead times. In a comparison with deterministic forecasts, the ensemble ones showed higher accuracy and higher probability of detection (POD) for the reference thresholds, preserving false alarm rates at reasonably low levels. An overall tendency of underestimation was also identified, with most observations falling between the higher ranks of the ensemble. Furthermore, the combination of previous forecasts (t-12h) with the recent ones leads to a slight increase of ensemble spread and POD, despite the performance reduction in terms of accuracy and bias for the ensemble mean. Results suggest that there is a benefit in having hydrological ensemble forecasts obtained from the high resolution EPS Eta model, which can be used as a complementary information to a local Flood Alert System supporting pre-alert issues and Civil Defense internal planning actions.

Resumo em Português:

RESUMO Parabenos e triclosan são usados amplamente na composição de produtos farmacêuticos, cuidado pessoal, alimentos e diversos produtos de uso cotidiano. Após seu uso, o destino final destes contaminantes são os efluentes domésticos e o meio ambiente, caso não seja coletado ou tratado. A presença destes poluentes emergentes podem apresentar efeitos adversos ao meio ambiente. O objetivo desse estudo foi avaliar a ocorrência de parabenos e triclosan em ambientes de uma região subtropical, mais especificamente na Região Metropolitana de Curitiba (sul do Brasil) e avaliar possíveis efeitos desses compostos em ambientes aquáticos, através da avaliação de risco através do quociente de risco (QR). Foram coletadas amostras em 20 pontos em rios da Região Metropolitana de Curitiba, durante quatro campanhas. Para a extração dos compostos, foi utilizada a técnica de extração em fase sólida (SPE), com determinação por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS). Foram observadas elevadas concentrações de parabenos, especialmente MeP (máximo de 2875 ng L–1). Apesar das concentrações elevadas de parabenos a presença dos mesmos apresentou baixo risco para os organismos aquáticos. Quanto ao triclosan, observaram-se também elevadas concentrações (415 ng L–1), sugerindo mais uma vez que esses ambientes encontram-se impactados pela ação humana. O valor de QR permitiu avaliar que o triclosan apresentou um elevado risco para certos grupos de organismos.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Parabens and triclosan compounds are widely used in pharmaceutical products, personal care, food and various products of daily use. After use, the final destinations of these contaminants are domestic effluents and the environment if not collected or treated. The objective of this study was to evaluate the presence of parabens and triclosan in environments in a subtropical region, more specifically in the metropolitan region of Curitiba (southern Brazil) and possible effects of these compounds in aquatic environments through risk assessment through the use of risk quotient (RQ). Samples were collected in 20 points for 4 campaigns. For the extraction of the compounds we used the extraction technique of solid phase extraction (SPE). The determination of the compounds was using gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS). It was observed high concentrations of parabens, especially MeP (up to 2875 ng L–1). Despite high concentrations of parabens, their presence has a low risk to aquatic organisms. Triclosan has been observed at higher concentrations (415 ng L–1), suggesting once again that these environments are impacted by human action. The RQ assessed that triclosan has a high risk for certain groups of organisms.

Resumo em Português:

RESUMO O uso de sistemas eficientes de previsão de afluências nas diversas escalas temporais permite otimizar a operação do conjunto de reservatórios hidrelétricos brasileiros, elevando o grau de segurança no fornecimento de energia elétrica e minimizando os custos operacionais. Entretanto, os modelos atuais de previsão utilizados pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) tendem a ser limitados no horizonte de previsão e na modelagem da dependência existente entre as diversas escalas de tempo, reduzindo a qualidade das previsões. Neste trabalho é proposta uma nova contribuição para os modelos de previsão de afluências em uso pelo ONS a partir do conceito de ponderação bayesiana de modelos (BMA), que permite integrar previsões mensais e semanais de vazões com objetivo de melhorar o desempenho das previsões semanais. As previsões mensais são obtidas por meio de um modelo periódico auto-regressivo exógeno (PARX), que busca captar a persistência das vazões na parte auto-regressiva e a contribuição do escoamento superficial na parcela exógena por meio do uso de informações climáticas de larga escala. Previsões semanais de afluência com até seis semanas de antecedência são obtidas a partir das informações disponibilizadas pelo ONS nos relatórios do Programa Mensal de Operação (PMO). A metodologia proposta é aplicada em séries de afluências semanais aos 28 principais reservatórios hidroelétricos brasileiros. Os resultados de previsão semanal de afluências obtidos com a ponderação das saídas dos modelos de previsão semanal e mensal indicam uma melhoria significativa em indicadores de desempenho de previsões (NS, MAPE e DM) quando comparados com os resultados de previsão oriundos do modelo semanal isolado. Os ganhos obtidos nos indicadores de desempenho são mais significativos a partir da segunda semana de antecedência. A abordagem proposta é flexível em termos de implementação, permitindo integrar outras escalas de previsão assim como diferentes modelos preditivos (por exemplo, modelos de base física).

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The use of efficient streamflow forecast systems at different time scales allows the operational optimization of the Brazilian interconnected hydropower reservoirs, raising the security level of electricity supply and minimizing operating costs. However, current forecasting models used by the National Electric System Operator (ONS) tend to be limited over the forecast horizon and in the modeling of the dependence structure across the various time scales, thus reducing the quality of forecasts. This paper proposes a new contribution to the streamflow forecast models by exploring the concept of Bayesian Model Averaging (BMA), which allows integrating weekly and monthly forecasts in order to improve the skill of weekly predictions. The monthly forecasts are obtained from a periodic auto-regressive exogenous model (PARX), which attempts to capture the persistence of flow in the auto-regressive part and the runoff contribution in the exogenous portion through the use of climate information. Weekly streamflow forecasts with up to six weeks lead time are obtained from information made available by ONS in the Monthly Operational Program (PMO) reports. The proposed methodology is tested using weekly inflow series from the 28 major Brazilian hydropower reservoirs. The weekly streamflow forecasts results obtained from the weighting of the outputs from the weekly and monthly models indicate a significant improvement in skill based on common performance indicators (NS, MAPE and DM) when compared with forecasts derived from the isolated weekly model. The gains in performance indicators are more significant for lead times beyond two weeks. The proposed approach is flexible in terms of implementation, allowing the incorporation of the other forecast scales as well as different forecast models (e.g. physical models).

Resumo em Português:

RESUMO Este trabalho objetivou apresentar a influência na qualidade da água superficial resultante da introdução da atividade de silvicultura de eucalipto em áreas com uso tradicional (pecuária extensiva) no bioma Pampa, por meio da comparação de duas em bacias hidrográficas pareadas e localizadas no município de Rosário do Sul, RS, uma sob uso da silvicultura e outra em condição de campo natural antropizado no bioma Pampa. Para tanto, quinzenalmente, realizaram-se coletas de água e a análise dos parâmetros pH, CE, temperatura, turbidez e as concentrações de: SO4-, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, DBO5,20, SS, SD, alcalinidade, coliformes totais e Escherichia coli em duas bacias hidrográficas pareadas com diferentes usos do solo (campo com pecuária extensiva e silvicultura de eucalipto) durante os meses de agosto de 2011 a agosto de 2012. Após, avaliou-se a sazonalidade e a influência do uso do solo, por meio de comparação de médias por meio do Teste t entre os parâmetros de qualidade de água e o uso do solo. Por meio dos resultados, conclui-se que a introdução da atividade de silvicultura em conjunto com as áreas de proteção ambiental exigidas pela legislação (APP + RL) contribuiu para a redução das concentrações coliformes totais e Escherichia coli e para o aumento das concentrações de condutividade elétrica, sólidos dissolvidos, alcalinidade e cálcio para o período monitorado.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This study aimed to present the effect on surface water quality of the introduction of eucalyptus forestry in areas that were traditionally used for extensive cattle farming in the Pampa biome, by comparing two paired watersheds located in the municipality of Rosário do Sul, one of them used for forestry and the other in an anthropized natural grassland condition in the Pampa biome. For this purpose, every fifteen days the following parameters were collected and analyzed in two watersheds with different land uses (watershed with grassland and extensive livestock farming – GW and watershed with Eucalyptus - EW) between the months of August 2011 and August 2012: pH, EC, temperature, turbidity and concentrations of SO42-, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, BOD5,20, SS, DS, alkalinity, total coliforms and Escherichia coli. Water quality and land use parameters averages were compared using the t-Test to account for the land use and seasonality. It was concluded that the introduction of forestry activity together with the areas of environmental protection required by the Brazilian legislation (Permanent Preservation Areas - PPA plus Legal Reserve - LR), contributed to the increased concentrations of conductivity, dissolved solids, alkalinity and calcium, and the decreased concentrations of total coliforms and Escherichia coli.

Resumo em Português:

RESUMO O método de Chicago é um dos métodos clássicos em hidrologia para definição de hietogramas de projeto com base nas curvas de intensidade-duração-frequência (curvas IDF). O hietograma do método de Chicago apresenta as intensidades por funções contínuas no tempo, uma para antes e outra para depois do pico. O pico é posicionado arbitrariamente em um instante zero e as equações usam tempos contados de forma reversa (antes do pico) ou normal (depois do pico). A duração para antes do pico é determinada por um fator de pico entre zero e um multiplicado pela duração total do hietograma. Para facilitar o emprego do método de Chicago a presente nota técnica apresenta equações com tempo zero na origem do hietograma e valores obtidos de forma cronológica até a sua duração total. As equações aqui apresentadas são de precipitações cumulativas que representam a integral exata no tempo dos volumes das intensidades do Método de Chicago, ou seja, a cada instante de tempo a partir de zero (início da chuva) tem-se o valor exato da lâmina acumulada precipitada. Por desacumulação podem-se obter as lâminas precipitadas sequenciais do hietograma. Há uma vantagem de manuseio dessas equações que as tornam facilmente programáveis em planilhas eletrônicas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The Chicago method is a classical method based on IDF curves for obtaining design hyetographs which present rainfall rates as continuous functions of time, one valid for times before peak and another for after peak. The intensity peak of rainfall is arbitrarily positioned at time zero, the function before peak counting time reversely and the function after peak with time axis normally. The time duration of the hyetograph before peak is determined by multiplying the total duration by a displacement factor with value between zero and one. This technical note presents both equations for before and after peak with the same time axis (time zero at the beginning of hyetograph) to facilitate applications of the Chicago method. The equations presented show cumulated rainfall depths resulting from exact integrals over chronological time of the original Chicago method’s rainfall intensity equations. That is, at every instant of time from the beginning of the hyetograph one has the exact value of cumulated rainfall. Thus, by decumulation, the sequential rainfall hyetograph depths are obtained. There is an advantage in using these equations which are easily introduced in spreadsheets.