Resumo em Português:

RESUMO A variabilidade espaço-temporal da precipitação, a baixa densidade de postos pluviométricos e os problemas operacionais são fatores de complexidade para estudos hidrológicos em países em desenvolvimento como o Brasil, o que pode ser amenizado pelo uso de estimativas de precipitação obtidas por sensoriamento remoto orbital. Esta pesquisa avalia as estimativas de chuva derivadas do produto 3B42 versão 7 do satélite Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) sobre o Estado da Paraíba, no Nordeste do Brasil. Este estudo analisou séries temporais de 212 postos pluviométricos e dados provenientes do TRMM com uma malha espacial de 198 pixels, para um período de 14 anos (1998-2011). As análises foram realizadas tanto ao nível local de cada pluviômetro quanto agregada espacialmente segundo as mesorregiões Mata, Agreste, Borborema e Sertão, considerando chuvas diárias, três dias, sete dias e mensais. Maior concordância entre estimativas do TRMM e medições pluviométricas foi obtida para a região do Sertão (coeficiente de correlação r diário = 0,89 e erro médio absoluto EMA mensal = 16 mm) e menor concordância foi identificada para a região litorânea (r diário = 0,75 e EMA mensal = 31 mm), ou seja, maior concordância para regiões com menores totais precipitados. Chuvas do TRMM subestimaram valores observados nos locais de maior índice pluviométrico (bias mensal de -24 mm na região da Mata) e superestimam nos locais de menor índice pluviométrico (bias mensal de +13 mm no Sertão e +11 mm na Borborema). A caracterização detalhada espacialmente sobre a Paraíba da qualidade das estimativas do TRMM gerada neste trabalho mostra o potencial de aplicação de tais estimativas de chuva no estado, uma vez que conhecer a existência de erros, qual tipo de erro e uma quantificação deles tende a aumentar a confiabilidade do uso das estimativas e permite inclusive o uso de métodos de correção das estimativas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The spatio-temporal rainfall variability, the low-density of rain gauges and operational problems are complexity factors for hydrologic studies in developing countries such as Brazil. This research evaluates rainfall estimates derived from Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) 3B42 product, version 7, over Paraiba state, in Northeast of Brazil. This study analyzed time series of 212 rain gauges) and TRMM data within a spatial grid of 198 pixels, for a 14-years period (1998-2011). Analyses were carried out punctually for each pluviometer as well as spatially aggregated for the mesoregions Mata, Agreste, Borborema and Sertão, considering daily, 3-days, 7-days and monthly rainfall. Largest agreement between TRMM estimates and observed rainfall was obtained for Sertão region (correlation coefficient r daily = 0,89 and absolute average error EMA monthly = 16mm) and smallest agreement for seaside region (r daily = 0,75 and EMA monthly = 31 mm), i.e., the best agreement was obtained for regions with low rainfall rates. TRMM data underestimated observed rainfall in sites with large rainfall amount (monthly bias of -24 mm in Mata region) and overestimated in sites with low rainfall (monthly bias of +13 in Sertão and of +11 mm in Borborema). The spatially detailed characterization over Paraiba of the quality of the TRMM estimates showed in this work illustrates the potential of using such rainfall estimates for this state, because knowing its errors, their types and quantification tends to raise the trust in using them and also allows applying correction methods.

Resumo em Português:

RESUMO O possível impacto das mudanças climáticas sobre os usos múltiplos que envolvem a UHE de Furnas foi um dos objetivos deste trabalho, sendo apresentado uma abordagem metodológica para mitigação destes conflitos. A primeira etapa foi realizar análise de tendência temporal das variáveis hidrológicas, sendo identificadas tendências de aumento significativas em alguns postos pluviométricos, não refletidas nos dados fluviométricos na bacia de estudo. Para representação do clima futuro, foi utilizado o modelo hidrológico (MGB-IPH), alimentado pelo modelo global HadCM3 e regional Eta por meio do cenário A1B do IPCC. Caso os cenários de mudanças do climas se verifiquem, o reservatório pode esvaziar-se intensamente; contudo pelo aprimoramento de uma metodologia que considera a fixação da duração e frequência de transgressão de níveis, os conflitos pelo uso da água podem ser minimizados, sem prejuízos a geração de energia.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The possible impact of climate change on the multiple uses that involve the hydro power plant of Furnas was one of the objectives of this study by proposing a methodological approach to mitigate these conflicts. The first stage of the study was to perform a time trend analysis oh hydrologic variables being identified significant increasing trends in some rain gauges not reflected in streamflow data in the study basin. For representation of the future climate the hydrological model (MGB-IPH) was used inputted by the global model HadCM3 and regional Eta model through the A1B scenario of the IPCC. If the climate changes scenarios are verified, the reservoir can be quickly dumped, however the improvement of a methodology that considers the determination of the length and transgression frequency of levels, conflicts over water use can be minimized without damage to power generation.

Resumo em Português:

RESUMO De acordo com a Resolução do Conselho Nacional de Recursos Hídrico 91/2008, a aprovação do programa de efetivação do enquadramento dos corpos d’água deve ser realizada através de um processo decisório, com a participação do Comitê de Bacia Hidrográfica (CBH). Porém, processos decisórios que envolvem múltiplos atores sociais são suscetíveis a falhas que podem gerar desconfianças entre os membros e falta de compromisso com as decisões aprovadas. Algumas dessas falhas referem-se à ausência de informação, de transparência e desconhecimento do objeto da decisão. Nesse contexto, a utilização de ferramentas tecnológicas para ampliar a participação social vem crescendo consideravelmente. Dentre essas, pode-se citar as Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC). Este artigo apresenta um estudo sobre a utilização de TIC com o objetivo de auxiliar membros de comitês de bacia hidrográfica na tomada de decisão sobre o conjunto de ações para efetivação do enquadramento dos corpos d’água, utilizando como área de estudo a Bacia Hidrográfica do Rio Salitre. Para auxiliar a decisão na seleção do conjunto de ações efetivas foi utilizado o método de análise multicritério Analytic Hierarchy Process (AHP), para a qual foi realizado, dentro da plataforma livre do “facebook”, um curso de Ensino à Distância (EAD). A análise dos resultados demonstrou que as discussões entre os membros de um CBH podem se estender para além das reuniões plenárias, que ocorrem com pouca frequência durante o ano, através da ampliação da comunicação online e da criação de fóruns abertos por meio de sites e redes sociais. A aplicação das TIC apresentou algumas vantagens em relação ao processo decisório no âmbito dos CBH’s: como maior tempo para discussões e obtenção de consensos; aumento do acesso e intercâmbio de informações e experiências; transferência de informação técnica com maior clareza; e solução de problemas como a falta de mobilidade dos membros dos CBH’s.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT According to the National Water Resources Council 91/2008, the approval of the action plan of the framework of water bodies should be carried out through a decision-making process along the participation of the Watershed Committee (CBH). However, decision-making processes involving multiple stakeholders are vulnerable to flaws that can lead to mistrust among members and lack of commitment with the decisions taken. Some of these failures refer to the absence of information, transparency and lack of knowledge of the object of decision. In this context, the use of technological tools as a means to expand social participation has increased considerably. Among these, it is possible to mention the Information and Communication Technologies (ICTs). This paper presents a study about the use of Information and Communication Technologies (ICTs) to aid watershed committee members on deciding about the set of actions for the execution of the framing of water bodies, having the Salitre River Watershed as a study case. To support the decision on selecting the best action plan the Analytic Hierarchy Process (AHP) multi-criteria analysis method was used, for which a Distance Learning course (DL) within the free platform of “facebook” was developed. The analysis of the results showed that through the expansion of online communication and the creation of open forums through websites and social networks, the discussions among the watershed committee members may extend beyond the plenary meetings that occur not very often throughout the year. The application of ICTs presented some advantages regarding to the decision-making process within the CBH, such as: more time to discuss and obtain consensus; increasing access and exchange of information and experiences; transferring of technical information more clearly; and solving problems like inability to travel by the CBH members.

Resumo em Português:

RESUMO A eutrofização de corpos d’água tem causado desiquilíbrios ambientais, alterando dinâmicas populacionais, como o crescimento excessivo de macrófitas aquáticas. Havendo necessidade de controle dessas comunidades, os métodos mecânicos são os mais empregados. O presente trabalho teve o objetivo de avaliar o rendimento operacional conjunto e individual, de um barco removedor e de uma escavadeira hidráulica de braço longo, na retirada de plantas aquáticas flutuantes (e seus conteúdos de Nt e Pt) do Reservatório Piraquara II (Piraquara – PR). Os tempos gastos em 100 ciclos operacionais, no trabalho conjunto dos equipamentos (carregamento, transporte e descarregamento de caminhões), entre outras atividades complementares, foram medidos por cronometragem. A escavadeira hidráulica de braço longo apresentou rendimentos satisfatórios na retirada de macrófitas aquáticas do corpo hídrico, quando comparados com outros trabalhos reportados na literatura. No entanto, o apoio do referido barco aumentou consideravelmente o rendimento (ordem de 115%). O rendimento médio foi de 35,57 ± 0,27 m3/h ou 284,67 m3/dia. Aplicando-se relações de área, massa e volume para o caso avaliado, isto equivale a 3273,7 m2/dia (considerando 11,5 m2/m3) ou a 142,28 t úmidas/dia (considerando a densidade úmida do material = 0,5 ± 0,08; n = 30). Foi constatado que, para situações similares, ambos os equipamentos são recomendados para o controle de infestações de plantas aquáticas em corpos hídricos.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Eutrophication of water bodies has caused environmental imbalance, changing population dynamics, as the excessive growth of aquatic macrophytes. The mechanical methods are the most used to control these communities. The aim of this study was to evaluate the operational yield of a harvesting boat and a long-arm hydraulic excavator (in group and individually) in the removal of floating aquatic weeds (and their Nt and Pt contents) in Piraquara II Reservoir, in Southern Brazil. The duration of each of the 100 operational cycles (including loading, transport and unloading of trucks), besides other activities were measured through timing. The hydraulic excavator presented right yields in the removal of weeds from the water body as compared to other studies reported in the literature. However, the adding of the harvesting boat led to an increase of productivity (about 115%). The average yield was 35.57 ± 0.27 m3/h or 284.67 m3/day. Applying area, mass and volume relations for the studied site, this is equivalent to 3273.7 m2/day (considering 11.5 m2/m3) or 142.28 humid tons/day (humid density of 0.5 ± 0.08; n = 30). Therefore, for similar situations, both equipment (mainly in a joint operation) are recommended to aquatic weed infestation control.

Resumo em Português:

RESUMO Um modelo de simulação de OD e DBO, combinando rios e reservatórios, foi desenvolvido no aplicativo Microsoft Office Excel e aplicado no rio Tietê, trecho entre Pirapora do Bom Jesus e Salto, conhecido por ser poluído devido ao recebimento do aporte de carga orgânica remanescente da Região Metropolitana de São Paulo. Na calibração utilizaram-se dados monitorados e ferramentas de otimização. Foram simulados 12 cenários caracterizados pela combinação das seguintes variáveis: vazão descarregada (700, 411 e 130 m3/s), nível do reservatório (691 e 688 m) e concentração de DBO afluente ao reservatório de Pirapora (37 e 56 mgO2/L). A análise destes cenários permitiu avaliar os possíveis impactos da operação do reservatório na qualidade da água do rio Tietê a jusante deste barramento. Os resultados indicaram que a qualidade da água afluente ao reservatório sobressai perante os aspectos operacionais do mesmo. Diminuir o aporte dessa carga orgânica remete a um planejamento de longo prazo. Uma alternativa de curto prazo para minimizar os impactos é operar o reservatório com descarga baixa (130 m3/s), mantendo o nível normal (691 m). Desta maneira, quando a concentração de DBO afluente é alta (56 mgO2/L), o trecho entre Pirapora do Bom Jesus e Cabreúva fica anóxico e a região de Salto apresenta concentrações de OD e DBO de 3 e 20 mgO2/L, respectivamente. Quando é normal (37mg/L), não é encontrada condições de anaerobiose em todo o trecho simulado e a região de Salto apresenta concentrações de 6 mgO2/L e DBO igual a 17 mgO2/L.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT A simulation model of DO and BOD combining rivers and reservoirs, was developed in the software Microsoft Office Excel and used in the Tietê river, stretch between Pirapora do Bom Jesus and Salto, known to be polluted due to the receipt of the remaining organic load contribution to Metropolitan Region of São Paulo. The calibration used to monitored data and optimization tools. They were simulated 12 scenarios characterized by the combination of the variables: discharged flow (700, 411 and 130 m3/s), level of the reservoir (691 and 688 m), and input concentration of BOD to Pirapora reservoir (37 and 56 mgO2/L). With these analysis of the scenarios was possible to evaluate the impacts of reservoir operation on the water quality of the Tietê River downstream of this dam. The results indicated that the water quality to input on reservoir protrudes towards the operational aspects. Reduce the contribution that organic load refers to a long-term planning. A short-term alternative is to minimize the impacts operate with low discharge reservoir (130 m3/s), while keeping the normal level (691 m). Thus, when the input concentration of BOD is high (56 mgO2/L), the stretch between Pirapora do Bom Jesus and Cabreúva is anoxic and the region of Salto presents DO and BOD concentrations of 3 and 20 mgO2/L, respectively. When normal (37 mgO2/L), is not found anaerobic conditions throughout the simulated stretch and the region of Salto presents concentrations of 6 mgO2/L and BOD equal to 17 mgO2/L.

Resumo em Português:

RESUMO O Hidrograma Unitário Instantâneo Geomorfológico (GIUH) é gerado a partir de dois componentes, um em relação à geomorfologia da bacia hidrográfica e outro em relação às condições hidráulicas de movimento da gota d’água ao longo do canal. A partir desta constatação o objetivo deste trabalho é determinar a relação entre velocidade média no fluxo dos canais (v) e comprimento de canais para cada bacia, utilizando valores de velocidade medidos em campo e precipitação efetiva de sete eventos, distintos, gerando GIUH calibrados. Com os valores de velocidade calibrados para cada bacia, relacionou-se de forma linear e potencial, através de regressão multivariada, os parâmetros de Precipitação média anual (Pma), Geometria Hidráulica (GH) e Geometria Fractal (GF) e determinando uma equação regionalizada de v. Os GIUHs determinados a partir de Pma, GH e GF apresentaram bom desempenho quando comparados com os hidrogramas observados, comprovando que esta metodologia se adequa para representar e estimar vazões em locais com poucos dados e até mesmo sem dados.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The Geomorphological Instantaneous Unit Hydrograph (GIUH) is generated from two components, one in relation to the geomorphology of the watershed and the other in to relation the hydraulic conditions of drop water moment along the channel. From this observation, the objective of the present study is to determine relationship between water flow velocity and length of channels for each basin, using velocity values measured in the field, and effective rainfall of seven distinct events, it was generated calibrated GIUH. With the v values for each basin were related linearly and potential, multivariate regression, the annual rainfall (Pma) parameters, Hydraulic Geometry (HG) and Fractal Geometry (FG) determining a regionalized equation v. The GIUHs determined from Pma, GH and GF performed well when compared to the observed hydrograph, which proves that this methodology is suitable to represent and estimate flows.

Resumo em Português:

RESUMO Normalmente os vertedouros constituem controles hidráulicos cujas características são bem conhecidas. Entretanto o número de vertedouros classificados como de baixa queda vem aumentando a cada dia. Nesses vertedouros a soleira perde sensivelmente a sua capacidade de descarga devido ao afogamento, como aconteceu com o projeto original do vertedouro da UHE Belo Monte. Este vertedouro teve que ser alterado e só se chegou à forma final, não convencional, depois de muitas tentativas feitas em modelo reduzido com o intuito de se chegar a uma capacidade de descarga adequada. As dificuldades encontradas conduziram ao questionamento se os modelos matemáticos poderiam ajudar a otimizar o caminho até a solução, uma vez que são poucas as informações existentes sobre a validação dessas ferramentas. O presente trabalho buscou avaliar a capacidade de uma ferramenta de modelagem matemática, o FLOW 3D®, em reproduzir as principais características do escoamento sobre vertedouros afogados por jusante. Foi feito um estudo adotando o vertedouro da UHE Belo Monte como projeto piloto no qual foram enfocados também os escoamentos controlados por comportas. Foram comparados os perfis de linha de água, a capacidade de descarga e a distribuição de pressões resultantes dos modelos matemático e físico. As simulações matemáticas de escoamentos livres apresentaram bons resultados. Já nas simulações matemáticas de escoamentos através de pequenas aberturas de comportas foram encontradas maiores diferenças na capacidade de descarga. As comparações de distribuições de pressões apontaram resultados muito semelhantes entre os dois modelos. O presente estudo indica que o modelo matemático consegue reproduzir satisfatoriamente os escoamentos desde que tomadas devidas precauções em relação à qualidade da malha garantindo a convergência da solução matemática.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Usually spillways are controls of their discharge, which features are well known. However, the number of low-drop spillways grows each day. In this kind of spillway, the crest loses a great deal of its discharge capability, as it happened on HPP Belo Monte´s spillway. It´s shape had to be altered and the final solution, a non-conventional one, was only found after long studies carried out in a physical model with the goal of achieving the required discharge capability. The difficulties encountered led to the question whether a mathematical model could help optimize the path to the solution, since there are only few information regarding the validation of such tools. Therefore, this article searched to evaluate the capability of a mathematical modeling tool, FLOW 3D®, in properly reproducing the characteristics of the complex flow through such spillways. To fulfill this goal, a case-study was done with HPP Belo Monte´s spillway on which gate controlled operation was also analyzed. Discharge capacity, flow line and pressure distribution from both models were compared. The results of the free-flow simulations indicated a good representation of the flow by the mathematical model. But bigger differences in discharge capability for the gate-controlled simulations were found, mainly regarding small openings. The comparisons of pressure distribution showed a very good similarity between the models. The results indicate that the mathematical model is able to satisfactorily reproduce both types of flows since appropriate measures are taken regarding mesh quality to ensure the convergence of the simulation.

Resumo em Português:

RESUMO Estudos envolvendo vulnerabilidade de cidades à inundações necessitam do mapeamento de perigo e das áreas com potencial para inundação. O objetivo do artigo é desenvolver metodologia para mapeamento de indicadores de perigo e áreas inundáveis na escala de município. A área de estudo é o município de Ipojuca no Estado de Pernambuco com área de 527,11 km2 e uma população de 80.637 habitantes. A primeira metodologia consiste na simulação hidrológica-hidráulica para o baixo curso do rio Ipojuca com uso dos modelos HEC-HMS e HEC-RAS. A vazão gerada no modelo hidrológico do tipo chuva-vazão é utilizada como entrada do modelo hidráulico que simula o perfil da linha d’água no rio para a região de interesse. Com o perfil da linha da água, pode-se determinar a profundidade e a velocidade da água, que são elementos chave para a definição de indicadores de perigo. Com os resultados do modelo hidráulico, geraram-se seis indicadores de perigo: profundidade da água, velocidade do fluxo, combinação profundidade e velocidade, carga de energia, força do escoamento e intensidade (velocidade x profundidade). A outra metodologia procura identificar as áreas inundáveis de todo o território do município. Para isso, faz-se uso do índice topográfico da região e de uma matriz de custo de distância (que utiliza declividade e hidrografia), todos calculados com o modelo digital do terreno. A análise de risco é essencial para o planejamento e intervenção em áreas sujeitas a inundações. Para se avaliar risco, é necessária a caracterização do perigo e da vulnerabilidade. Os resultados do estudo em Ipojuca podem ser utilizados para a caracterização do perigo principalmente.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Studies focusing on urban vulnerabilities due to river floods need the construction of hazard maps and definition of potential flood areas. The objective of this article is to describe the development of a methodology for hazard mapping of river floods and to map areas susceptible to inundation on a municipal scale. The study area is the municipality of Ipojuca – Pernambuco State with area of 527.11 km2 and population of 80,637 inhabitants. The first methodology uses the hydrologic-hydraulic simulation for the lower course of the Ipojuca River using the HEC-HMS and HEC-RAS models. The streamflow calculated in the rainfall-runoff model is used as input for the hydraulic model, to simulate the water surface profile in the river. This makes it possible to calculate the water depth and flow velocity, the key elements for the definition of hazard indicators. The results of the hydraulic model were used to generate the hazard indicators: water depth, flow velocity, combination of depth and velocity, energy head, flow force and intensity (flow velocity x water depth). The other methodology seeks to identify areas with potential for inundation considering the entire territory of the municipality. Topographic index of the region and a distance cost matrix (which uses slope and drainage) are the auxiliary variables for determination of this map. Both variables use the digital terrain model. Analysis of risk is essential for planning and intervention in areas susceptible to inundation. Both characterizations of hazard and vulnerability are needed to evaluate risk. The results of the study in Ipojuca can be used for hazard characterization.

Resumo em Português:

RESUMO A utilização de dejeto líquido de suínos como fertilizantes na agricultura é uma prática comum nas regiões onde há disponibilidade desse material. Contudo, a presença de substâncias químicas, conhecidas como poluentes orgânicos emergentes, nesses dejetos, pode causar a contaminação de corpos de água por meio do escoamento superficial e, ou, lixiviação. Este trabalho teve por objetivo avaliar a ocorrência de antimicrobianos e hormônios no perfil do solo em uma área agrícola experimental com aplicação de diferentes doses de dejeto líquido de suínos. O trabalho foi realizado no décimo segundo ano de condução de um experimento com duas aplicações anuais de dejeto líquido de suínos em Latossolo Vermelho distrófico, nas doses de 0, 50, 100 e 200 m3 ha-1e uma testemunha, com reposição das quantidades de P e K exportados pelos grãos das culturas. Amostras de solução do solo foram coletadas com o uso de lisímetros de sucção instalados nas camadas de 20, 40 e 80 cm de profundidade, sendo determinadas as concentrações de antimicrobianos e hormônios durante um período de 60 dias. As concentrações foram determinadas em cromatografia líquida de alta eficiência. Os resultados demonstraram a ocorrência dos antimicrobianos sulfadimidina, clortetraciclina, oxitetraciclina e doxiciclina e dos hormônios estrona, 17β-estradiol e 17α-etinilestradiol até 80 cm de profundidade, durante o período de coleta. As concentrações de antimicrobianos e hormônios na solução do solo variam ao longo do tempo de amostragem e não foram afetadas pelas doses de dejeto líquido de suíno aplicadas. As concentrações observadas nas diferentes camadas analisadas mostram que a aplicação de dejetos líquidos de suínos em Latossolo Vermelho distrófico apresenta potencial de contaminação das águas subterrâneas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The use of swine slurry as fertilizer in agriculture is a common practice in areas where thematerialis available. However, the presence of chemicals known as emerging organic pollutants in these wastes can contaminatewater bodies through runoff or leaching. In this work,we evaluate the occurrence of antimicrobials and hormones in soil profile in an experimental agricultural area by applying different doses of swine slurry. The work was performed in the twelfth year of an experiment involving two annual applications of swine slurry in an oxisol at doses of 0, 50, 100, and 200 m3ha-1 and a control, to restore the amounts of P and K exported by grain crops. Soil solution samples were collected using suction lysimeters installed in soil layers at average depths of 20, 40, and 80 cm to determine the concentrations of antibiotics and hormones over a period of 60 days.The concentrations were measured by high-efficiency liquid chromatography. The results showed the occurrence of sulfadimidine antimicrobials, chlortetracycline, oxytetracycline, doxycycline, and the hormones estrone, 17β-estradiol, and 17α-ethinylestradiolat depths of up to 80 cm during the collection period. The concentrations of antimicrobials and hormones in the soil solutions varied over the sampling period and were not affected by the doses of swine slurry applied. An analysis of the concentrations observed in different layers showed that the application of swine slurry in an oxisolcan potentially cause groundwater contamination.

Resumo em Português:

RESUMO Como premissas para o planejamento de uma rede de monitoramento têm-se o entendimento das condições geográficas, hidrológicas e as vocações regionais. Neste contexto, o presente artigo visa planejar uma rede de monitoramento de qualidade das águas para a bacia hidrográfica do rio Muriaé, de tal forma que, com os critérios técnicos adotados, o posicionamento das estações atenda às demandas do monitoramento. O rio Muriaé, tributário da margem esquerda do rio Paraíba do Sul, está inserido em uma bacia hidrográfica com 8.161km2 de área de drenagem e entre suas vocações econômicas estão os polígonos de indústria localizados nos distritos de Muriaé-MG e Itaperuna-RJ e as atividades agrícolas desenvolvidas ao longo do rio Gavião e próximas ao exutório da bacia. Quanto à utilização das áreas da bacia para geração de energia verificou-se que não existem aproveitamentos hidrelétricos com áreas inundadas superiores a 3km2, condição mínima para exigência de monitoramento segundo a resolução conjunta ANA/ANEEL 003/2010. Por fim, foram projetados pontos de monitoramento seguindo os critérios de pontos de controle ou estratégicos, os pontos de referência, pontos de impacto e os pontos de monitoramento para atendimento ao setor elétrico. Também foi utilizado o Índice de Qualidade (IDQ) para identificar os pontos com stress hídrico na bacia. As escalas definidas para o trabalho foram hidrografia em 1:250.000, ottocodificação em nível 6 e distribuição da carga orgânica urbana por distritos. Com base nos resultados é possível verificar que, de fato, as estações têm a tendência de se aproximar dos potenciais poluidores da bacia.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Among the premises for planning a water quality monitoring network is understanding of the regional geographic, hydrological and economic conditions. In this context, this article describes the planning of a water quality monitoring network for the Muriaé River Basin, so that based on the technical criteria adopted, the positioning of the stations meets the monitoring needs. The Muriaé River, a tributary on the left bank of the Paraíba do Sul River, has a watershed of 8,161 km2. The leading economic activities in this area are manufacturing, concentrated in two industrial clusters in the municipalities of Muriaé (Minas Gerais state) and Itaperuna (Rio de Janeiro state), and agriculture, mainly along the Gavião River and near the discharge of the basin. Regarding hydropower generation, there are no power plants with inundated areas greater than 3 km2, the lower threshold for required monitoring according to Resolution 003/2010 issued jointly by the National Water Agency and National Electric Energy Agency. Finally, monitoring points were projected following the criteria for control or strategic points, reference points, impact points and potential power generation points. A Water Quality Index (WQI) was calculated to identify the points with water stress in the basin. The scales defined were hydrography of 1:250,000, Otto codification at level 6 and distribution of discharge of organic waste by urban districts. The results indicate that the location of the stations tends to approximate the potential points of pollution in the basin.

Resumo em Português:

RESUMO As projeções de precipitação e temperatura dos modelos globais do Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5, utilizados no quinto relatório do Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC-AR5) são analisadas para a bacia do rio São Francisco para o período de 2011 a 2100 para os cenários RCP 4.5 e RCP 8.5. Além disso, os modelos são avaliados quanto à representação da climatologia da precipitação no período de 1961 a 2000. Para a avaliação, os dados das estações do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) são utilizados. A avaliação baseia-se em dois índices de desempenho: a correlação e o erro quadrático médio. Para a análise das projeções, são calculadas as anomalias das médias anuais divididas em períodos de 30 anos (2011 a 2040, 2041 a 2070 e 2071 a 2100). Para avaliação de tendências e variabilidade são usados: a média móvel de dez anos, regressão linear e o método de Mann-Kendall-Sen. Aproximadamente 28% dos modelos analisados não representam adequadamente a sazonalidade da precipitação. Todos os modelos apresentaram tendência positiva para a temperatura, e apesar da divergência na precipitação, os mesmos projetam anomalias entre -20% e 20% em cada período de 30 anos para essa variável.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Precipitation and temperature projections from global models, made available through the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5), and actually used in the AR5 by Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC-AR5), are assessed here for São Francisco River Basin. RCP 4.5 and RCP 8.5 are considered througout the period 2011 to 2100. Incidentally, global models are evaluated concerning their representativity related to 1961-2000 climatology from Brazilian National Meteorological Institute (INMET) data. Two indexes were evaluated: correlation and square mean error. The analisys of projections was performed through the assessment of yearly average values of 30 years period (2011-2040, 2041-2070 e 2071-2100). Additionally to evaluate trends and variability it was considered 10 year moving averages, linear regression and Mann-Kendall-Sen method. Approximately 28% analyzed models do not capture the seasonal precipitation reliably. All models present positive trend for temperature, and despite of divergence on precipitation, the models projected anomalies between -20 and 20 for each time-slice for this variable.

Resumo em Português:

RESUMO Devido ao atual estado de escassez hídrica na região sudeste do Brasil, resultante não apenas do baixo índice pluviométrico, mas também da gestão ineficiente dos recursos hídricos no país, as companhias de abastecimento vem discutindo soluções para esse problema. Entre as soluções possíveis está a criação de novos reservatórios para o abastecimento público. Nesse sentido, o rio Taquaraçu tem sido alvo de atenção dos gestores municipais e de saneamento da Região Metropolitana de Belo Horizonte por ser um dos rios da Bacia Hidrográfica do rio das Velhas com água de melhor estado qualitativo e quantitativo. Sendo um afluente direto do rio das Velhas aventa-se para a possibilidade que suas águas ajudam a diluir a concentração de poluentes com consequente melhora de sua qualidade de água. Portanto, este trabalho visa avaliar, por meio de testes estatísticos, se o rio Taquaraçu interfere de forma positiva para a melhora da qualidade de água do rio das Velhas. Nas análises foi utilizado o banco de dados do Instituto Mineiro das Águas (IGAM), no período de 1997 a 2015, de pontos localizados no rio Vermelho, no rio Taquaraçu e no rio das Velhas. Foram criados gráficos Box Plots e realizada a Análise de Componentes Principais (PCA) para os períodos denominados de seca e chuva. Os resultados demonstraram, que apesar de receber lançamentos de esgotos de várias cidades do seu entorno, o rio Taquaraçu apresenta boa qualidade de água. Entretanto, os resultados dos PCAs indicaram que o rio Taquaraçu não altera a já atestada má qualidade das águas do rio das Velhas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Southeastern Brazil is experiencing severe water scarcity because of low rainfall and inefficient water resource management. As a consequence, water supply companies have begun discussing potential solutions to this problem. One proposed solution is creation of new public water supply reservoirs. Recently, managers from municipalities in the metropolitan region of Belo Horizonte, along with sanitation companies, have begun to focus their attention on the Rio Taquaraçu. The Taquaraçu lies in the Rio das Velhas Basin and displays both good water quantity and quality within the Belo Horizonte metropolitan area. The Taquaraçu is a tributary of the Rio das Velhas, and it was proposed that the Taquaraçu waters dilute pollutant concentrations entering the Rio das Velhas, thereby improving downstream water quality. This study evaluated statistically the impact of the Rio Taquaraçu on water quality in the Rio das Velhas. For this analysis, we used data collected between 1997 and 2015 from sampling points established by the Minas Gerais Estate Institute of Water Management(IGAM) in the Rio Vermelho, in the Rio Taquaraçu, and in upstream and downstream sites (the Rio Taquaraçu input) of the Rio das Velhas. Box-plots were created for water quality variables and a Principal Component Analysis (PCA) was run for periods referred to as “dry” and “wet.” Despite receiving sewage releases from cities in its watershed, the Rio Taquaraçu maintains good water quality. Nevertheless, our results indicate that inflow from the Rio Taquaraçu is insufficient to mitigate the poor water quality of the Rio das Velhas.

Resumo em Português:

RESUMO Este trabalho envolve a análise de cenários, que prevêem alterações operacionais e estruturais em sistemas de abastecimento de águas - SAA e seu impacto na qualidade da água distribuída.O objetivo deste estudo é avaliar o impacto de alterações estruturais e de gerenciamento propostas para a estação de tratamento de água (ETA) sobre a qualidade da água na rede, com base na simulação do comportamento do cloro residual livre, como também, avaliar a redução dos riscos à saúde dos usuários, através da aplicação do método de análise de risco Failure Mode and Effect Analysis (FMEA), visando um abastecimento seguro para a população de uma cidade de porte médio. A simulação do comportamento da qualidade da água foi desenvolvida no software EPANET 2.0, com malha construída a partir do traçado da rede do SAA de dois bairros de Campina Grande - PB. No cenário atual (C1) um dos bairros apresentou CRL abaixo do mínimo recomendado, em todos os nós; após as alterações, simuladas no cenário 2 (C2) foi observada uma melhoria de 60% na conformidade da concentração do desinfetante com o padrão mínimo. A avaliação de risco para o C2 demonstrou que as alterações proporcionaram uma redução de cerca de 66% dos riscos em relação ao C1. A simulação indicou que há melhoria na qualidade da água, tendo sido concluído, no entanto, que apenas promover alterações na ETA não é suficiente para garantir concentrações iguais ou superiores a 0,2 mgCl2/L, em toda a rede.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This work involving the analysis of scenarios based on the proposition of operational and structural changes in water supply systems and their impacts on the quality of water supplied to the population. The aim of this study is to evaluate the impacts of structural and management alterations proposed for the water treatment plant on water quality in the network, based on the simulation of the behavior of free residual chlorine (FRC), as well as to evaluate the reduction the risks to the health of consumers, through the application of risk analysis method Failure Mode and Effect Analysis (FMEA), aiming a safe supply for the population of a medium-sized city. The simulation of water quality behavior was developed in the software EPANET 2.0, being the network map constructed from the network tracing of water supply network of two places of Campina Grande City, Paraíba state, Brazil. In the current scenario (C1) one of the places presented, on all nodes, FRC below the minimum recommended by the Ordinance of Brazilian Health Ministry; after the changes, simulated in scenario 2 (C2) an improvement of 60% was observed in the disinfectant concentration compliance with the minimumrecommended value. The risk assessment for C2 showed that the changes provided a reduction of about 66% of the risks in relation to C1. The simulation indicated that there is an improvement in the quality of water but it was concluded, however, that only promoting changes in the water treatment plant is not sufficient to ensure the same or higher concentrations of FRC equal or superior to 0.2mgCl2 /L, throughout the network.

Resumo em Português:

RESUMO A recarga natural de águas subterrâneas é uma informação chave à gestão integrada dos recursos hídricos, mas ainda pouco estudada no cerrado - importante zona continental de recarga, responsável pela vazão de base de trechos de alguns dos principais rios brasileiros. Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivos estudar e compreender aspectos chave do referido processo nesse importante bioma: (i) taxas; (i) distribuição espacial; e (iii) fatores determinantes. A área de estudos compreendeu uma bacia experimental localizada na porção oeste do Distrito Federal e a metodologia consistiu na aplicação de modelagem numérica do fluxo em meio saturado. No método proposto, a distribuição espacial da recarga foi mapeada previamente e as taxas das zonas foram estimadas via calibração do modelo numérico. Apesar das limitações do modelo, as taxas simuladas situaram-se próximas à prevista na literatura. As propriedades hidráulicas do meio poroso foram determinantes no estudo do processo, mas o uso/cobertura da terra foi considerado um importante fator regulador da recarga na região. Os resultados obtidos foram considerados válidos, como ponto de partida para a execução de novos estudos em áreas de cerrado, com melhor caracterização do meio aqüífero e uma melhor alternativa metodológica para a caracterização da variabilidade espacial das zonas de recarga.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Natural groundwater recharge is a key information to the integrated water resources management (IWRM), but still not well researched in Cerrado Biome – being as an important continental recharge zone, responsible for tzhe base flow in some stretches in major Brazilian rivers. In this context, the purpose of this study was to research and understand key aspects of this process in this important biome: (i) rates; (i) spatial distribution; and (iii) determining factors. The studied area encompasses an experimental basin located in the western portion of the Federal District and the methodology consisted in the application of Numerical Modeling Flow of Saturated Zone. In the method proposed, the spatial distribution of groundwater recharge was previously mapped, and the rates of the recharge zones were estimated by numerical model calibration. In spite of model limitations, simulated rates were close to that provided by literature. The hydraulic properties of the porous media were overriding in the study process, however, land cover/use was considered as an important regulatory factor in the groundwater recharge process in the area. The results obtained were considered valid as a starting point for further implementations studies in Cerrado biome, showing a better porous medium characterization and a better methodology alternative to characterize the spatial variability of recharge zones.

Resumo em Português:

RESUMO Como o uso do solo na bacia hidrográfica afeta a zona costeira, ambas as esferas devem ser geridas de maneira integrada. Contudo, as políticas brasileiras de manejo dos dois ambientes estão fragmentadas e não há efetiva consideração da zona costeira como parte integrante da bacia hidrográfica. A introdução de uma Zona de Influência Costeira (ZIC) é importante para incluir as relações de causa e efeito entre o uso do solo e da água e a zona costeira durante o processo de gestão, principalmente para aplicação da outorga e do licenciamento. O presente estudo visa testar se a utilização da ZIC baseada em critérios físicos é útil para a gestão costeira integrada. O critério físico utilizado é a propagação da onda de maré no estuário, que é simulada através do módulo de fluxo não permanente do modelo HEC-RAS. O estudo de caso são as bacias dos rios Mampituba, Araranguá, Tubarão e Tijucas, SC. A ZIC foi definida utilizando a vazão mínima afluente, resultando em: até 29 km a montante para o rio Mampituba; 34,4 km no rio Itoupava e 28,8 km no rio Mãe Luzia (afluentes ao Araranguá); 20,7 km no rio Tubarão e 21,25 km no rio Tijucas. O modelo representou de maneira satisfatória a penetração da maré astronômica, porém gerou uma ZIC pequena devido à baixa amplitude de maré nos estuários analisados. A ZIC baseada em critérios físicos se mostra uma ferramenta útil, porém o critério utilizado precisa de adaptações, como a inclusão da linha de 50 km da costa ou a observação da maré meteorológica.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The land use in the basin directly affects the coastal zone as both are connected and must be managed in an integrated manner. However, in Brazil the management policies of both environments are fragmented and there is no effective consideration that the coastal zone is part of the basin. This study aims to test whether the use of a zone of coastal influence (ZCI) based on physical criteria is useful for integrated coastal management. The physical criterion used is the propagation of tidal wave in the estuary, which is simulated by the non-permanent flow module of HEC-RAS model. The case study is the basins of Mampituba, Araranguá, Tubarão and Tijucas rivers, Santa Catarina state, Brazil. The ZCI was set using the minimum affluent flow, which leads to: up to 29 km upstream in the Mampituba River, 34.4 km in Itoupava River and 28.8 km in Mãe Luzia River (both Araranguá River affluents), 20.7 km in Tubarão River and 21,25 km in Tijucas river. The model showed good results for the penetration of the astronomical tide, although the ZCI was small due to low tidal range in the analyzed estuaries. The ZCI based on physical criteria proves to be a useful tool, but the criteria used need adaptations, such as the inclusion of 50 km line from the coast or the propagation of meteorological tide. The ZCI is important to include the cause and effect relationships between land and water use and coastal zone management, especially for the grant of water rights and environmental licensing.