Resumo em Português:

RESUMO Estudos realizados em intervalos curtos de tempo auxiliam no entendimento dos processos biogeoquímicos, que ocorrem relativamente rápido em águas naturais. Os dados de alta frequência revelam maior variabilidade na qualidade da água durante e imediatamente após os eventos de precipitação intensa. Este artigo busca avaliar as alterações dos parâmetros de qualidade de águas superficiais, em bioma de Mata Atlântica, provocadas por eventos de precipitação intensa. O trabalho foi realizado em duas seções fluviométricas da bacia do Ribeirão Concórdia, localizado no estado de Santa Catarina, sul do Brasil. A distribuição espacial do uso do solo demonstra a predominância de Mata Atlântica na seção 1 e pastagem, reflorestamento, Mata Atlântica e agricultura na seção 2. Em cada evento de precipitação intensa selecionado, foi analisada a evolução temporal da altura da precipitação, da cota fluviométrica e de cada parâmetro físico-químico da água. Em todos os eventos a qualidade da água sofreu alterações em virtude da precipitação intensa. Após os eventos, houve aumento da cota e da turbidez em ambas as seções fluviométricas, já o íon amônio teve acréscimo de concentração no rio e o pH diminuiu. A condutividade elétrica apresentou comportamento diferente em cada seção. O nitrato diminuiu sua concentração logo após a precipitação. O oxigênio dissolvido aumentou sua concentração em 19 dos 27 eventos. A componente principal CP1 apresentou correlação com a cota, nitrato e a turbidez, na seção 1 e com cota, turbidez e pH na seção 2.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Studies carried out over short time intervals assist in understanding the biogeochemical processes occurring relatively fast in natural waters. High frequency monitoring shows a greater variability in the water quality during and immediately after heavy rainfall events. This paper presents an assessment of the surface water quality parameters in the Atlantic Forest biome, caused by heavy rainfall events. The work was developed in two fluviometric sections of the Concordia River watershed, located in the state of Santa Catarina, southern Brazil. The spatial distribution of land use shows the predominance of Atlantic Forest in fluviometric section 1 (FS1) and pasture, forestry, agriculture, and Atlantic Forest in fluviometric section 2 (FS2). In each selected heavy rainfall event, the evolution rainfall height, the water level, and physicochemical parameters of water were analyzed. In all events, the water quality changed due to the heavy rainfall. After the events, an increase in water level and turbidity in both fluviometric sections were detected. In addition, the ammonium ion concentration increased in the river, and the pH value and nitrate concentration decreased. The electrical conductivity presented different behavior in each section. The dissolved oxygen concentration increased in 19 of 27 events. The principal component (PC1) correlated with the turbidity in FS1, and it correlated with level, turbidity, and pH in FS2.

Resumo em Português:

RESUMO A estabilidade de humanos imersos em escoamentos superficiais por exemplo resultantes de inundações urbanas provocadas por ruptura de barragens, falhas em sistemas de drenagem ou eventos extremos é um tema de elevado interesse quando se trata de segurança humana e hidráulica de eventos extremos. Os trabalhos propostos neste campo apresentam seus resultados através de grandezas dimensionais, resultados de origem experimental ou formulações aproximadas para avaliação da estabilidade de modelos para o corpo humano. Aqui é apresentada uma análise dimensional que mostra a obtenção dos grupos adimensionais que representam o referido problema. Formulações em termos desses grupos adimensionais foram então desenvolvidas com análise estatística e aproximações fundamentadas em princípios físicos e dados do corpo humano. Destaca-se a boa qualidade dos resultados obtidos com a metodologia proposta, baseada em adimensionais, com elevados coeficientes de correlação e boa concordância entre dados medidos e calculados.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The stability of humans partially immersed in risky open water flows, resulting from urban flooding caused for example by dam breaks, or failures in drainage systems, or natural extreme events, is a topic of increasing interest because it involves the human safety in an environment that is more and more subjected to extreme events of hydraulic nature. The studies in this field of the applied fluid mechanics generally present equations that handle the results through dimensional quantities. These results were generally obtained in specific experiments for the evaluation of the stability of models of the human body. Intending to advance in the direction of a more general formulation, a dimensional analysis for the problem of human stability in open flows is presented here, showing dimensionless groups that represent the mentioned problem. Equations using these nondimensional groups were then developed using statistical analyses and approximations based on principles of physics and on data of the human body. The results obtained with the proposed methodology are of very good quality, presenting high correlation coefficients and good agreement between measured and calculated data.

Resumo em Português:

RESUMO A interação entre águas subterrânea e superficial ocorre naturalmente e depende da dinâmica na zona hiporreica. A zona hiporreica é a interface entre o corpo hídrico superficial e o meio subterrâneo, sendo um sistema que também influencia a qualidade da água. Uma importante característica é a capacidade de fluxo nesta zona. O trabalho objetivou avaliar o fluxo vertical de água na zona hiporreica em dois pontos do rio Beberibe, Olinda - PE, para compreender as características do ambiente hiporreico e a dinâmica do fluxo de água nesta zona, além de identificar a existência de conexão hidráulica entre a água superficial e subterrânea. A fase experimental consistiu em ensaios de infiltração no leito com infiltrômetro de cilindro e leituras da diferença da carga hidráulica com piezômetro diferencial, complementadas com informações granulométricas, para uma avaliação da capacidade de transporte de volumes hídricos entre o rio e o aquífero. Analisando-se o comportamento da interação ao longo do período de 10 meses, verificou-se que o rio Beberibe no seu curso médio contribui para a recarga do lençol freático em boa parte do tempo, sendo a média da taxa de infiltração de 1,02 mm/min no ponto 1 e de 0,85 mm/min no ponto 2. Concluiu-se que há uma variabilidade no sentido do fluxo, que geralmente é de cima para baixo, mas pode sofrer alteração no fluxo apresentando ascendência após longos períodos de chuva. Concluiu-se, ainda, que a distribuição granulométrica dos sedimentos do leito, que são predominantemente arenosos, influencia a condutividade hidráulica da zona hiporreica e consequentemente as taxas de escoamento vertical.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The interaction between groundwater and surface water occurs naturally and is dependent on the dynamics in the hyporheic zone. The hyporheic zone is the interface between the surface water source and the phreatic aquifer and it’s a system that also influences the water quality. An important feature is the ability to flux in this zone. This work aimed to evaluate the vertical hydraulic gradient in the hyporheic zone at two points in Beberibe river, Olinda-PE, to understand the hyporheic environment characteristics and water flow dynamics in experimental area, in addition to identify the existence of hydraulic connection between surface water and groundwater. The experimental phase consisted of infiltration tests in riverbed with cylinder infiltrometer and vertical hydraulic gradients readings with differential piezometer, complemented with grain size information, for an assessment of the water budget between the river and the aquifer. Analyzing the behavior of the interaction over the period of 10 months, it was observed that the Beberibe river (middle course) contributes to the groundwater recharge in most of the time. The average infiltration rate was 1.02 mm/min in point 1 and 0.85 mm/min in point 2. It was concluded that there is a variability in flow direction, which often is top-down, but may undergo change in the stream showing upstream after long periods of rainfall. Another conclusion is that grain size distribution of bed sediment, that is predominantly sandy, influences hydraulic conductivity of hyporheic zone and influences consequently the vertical flow rates.

Resumo em Português:

RESUMO As alterações nos extremos pluviométricos estão sendo observadas em várias localidades, com uma frequência maior de chuvas intensas concentradas em poucos dias e estiagens mais prolongadas, passando a caracterizar novos cenários nas bacias hidrográficas. Estudos específicos vêm atribuindo tais ocorrências às possíveis modificações climáticas. Este artigo analisou a relação existente entre os eventos extremos registrados na Sub-bacia 39, localizada no Nordeste do Brasil, com as anomalias das Temperaturas da Superfície do Mar (TSM) e os sistemas atmosféricos atuantes na região, utilizando os coeficientes de correlação de Pearson entre as variáveis analisadas. Para isso, as tendências da precipitação foram obtidas utilizando o Método dos Mínimos Quadrados, associado à regressão linear e o teste t de Student. Os resultados evidenciaram que devido à posição geográfica da região estudada, tanto os eventos extremos máximos (áreas com tendências positivas) como os eventos extremos mínimos (áreas com tendências negativas) são bem mais dependentes do Dipolo do Atlântico do que das influências do El Niño/Oscilação Sul - ENOS.

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ABSTRACT Changes in extreme precipitation have been observed in regions where frequent rainfalls occur over short periods of time followed by prolonged droughts, creating, as a result, new watershed scenarios. Recent studies have attributed such occurrences to possible climate changes. This paper analyzes the correlation between extreme events recorded in the Sub-basin 39, located in Northeastern Brazil, and the anomalies caused by sea surface temperature - SST and the atmospheric systems operating in the region. Pearson correlation coefficients have been used combined with the variables analyzed. For such, trends in precipitation have been obtained by using the method of least squares together with linear regression and the Student's t test. The results obtained have demonstrated that due to the geographical position of the region investigated, both maximum extreme events (areas with positive trends) and minimum extreme events (areas with negative trends) are more dependent on the Dipole Atlantic than on the effects of El Niño Southern Oscillation - ENOS.

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RESUMO A escolha de eficiências de estações de tratamento de esgotos é complexa quando avaliada no âmbito de bacias hidrográficas, função dos múltiplos lançamentos, de diferentes cargas, dispostos em corpos d’água com diferentes capacidades de assimilação. Esta pesquisa teve como objetivo avaliar modelos de otimização aplicáveis à determinação de eficiências mínimas de tratamento de esgotos no âmbito de uma bacia hidrográfica. Os modelos de otimização avaliados consideraram a minimização do somatório das eficiências e a minimização da inequidade entre os esforços de tratamento de esgotos. Um modelo matemático de qualidade de água e o Algoritmo Genético foram combinados no ambiente computacional do software MatLab, o que permitiu a obtenção de eficiências mínimas de tratamento de esgotos a partir dos modelos de otimização utilizados. A bacia hidrográfica do rio Pardo, afluente do rio Itapemirim – importante curso d’água da porção sul do estado do Espírito Santo – constituiu a área de estudo. Os resultados indicaram que os modelos de otimização que incorporam medida de equidade como restrição do problema não apresentam respostas consistentes, função da grande variação de carga orgânica bruta existente nos efluentes produzidos na bacia hidrográfica do rio Pardo. Os modelos que incorporaram medidas de equidade na função objetivo apresentaram desempenho satisfatório e permitiram a obtenção de conjuntos de eficiências de tratamento de esgotos próximos entre si.

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ABSTRACT Determination of sewage treatment plants pollutant removal efficiencies, considering the protection of water resources, is very difficult because it involves complex analysis that must take into account multiple discharges into watercourses presenting different self depuration capacities. The research aimed to evaluate different optimization models for determination of minimum sewage treatment efficiencies for plants located in a watershed. The analyzed optimization models involves minimization of the sum of treatment efficiencies and minimization of inequity between sewage treatment efforts. Water quality mathematical model and Genetic Algorithm were combined in a MatLab software computing environment. The Pardo river watershed is the study area. Pardo river is a tributary of the Itapemirim river, important watercourse located in the southern part of Espirito Santo State, in Brazil. The results indicate that the optimization models that incorporate measurement of equity as a problem restriction did not generate consistent answers, probably because of the wide range of sewage loads values considered in the Pardo river watershed. The models that incorporate equity measures in the objective function showed satisfactory performance and resulted in very close values for minimum sewage treatment efficiencies.

Resumo em Português:

RESUMO O uso de modelos hidrodinâmicos para a determinação das vazões em cursos d’água tem crescido nos últimos anos devido aos problemas relativos à utilização do método da curva-chave para monitoramento das vazões. Este trabalho tem por objetivo desenvolver um método para determinação das vazões em canais abertos utilizando algoritmos evolucionários multiobjetivos (NSGA-II) e medições de nível da superfície livre associadas a um modelo hidrodinâmico. Dados obtidos de ensaios em um canal experimental de laboratório foram utilizados para calibração e validação do modelo. O algoritmo de otimização NSGA-II apresentou excelentes resultados, obtendo-se coeficientes de Nash-Sutcliffe superiores a 0,99 tanto para a calibração quanto para a validação do modelo hidrodinâmico. As vazões calculadas pelo modelo hidrodinâmico apresentaram uma variação de até 150% para um mesmo nível quando comparadas às vazões estimadas pela curva-chave, o que demonstrou que o uso da curva-chave para medição de vazão em regime variável apresenta erros elevados.

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ABSTRACT The use of hydrodynamic models to determine stream discharges has been grown in recent years due to the problems regarding the use of rating curve method for discharge estimating. This study aims to develop a method for determining discharges in open channels using multiobjective evolutionary algorithms (NSGA-II) and free surface level measurements associated with a hydrodynamic model. Data obtained from experiments on a laboratory experimental channel have been used for model calibration and validation. NSGA-II optimization algorithm presented excellent results and Nash-Sutcliffe coefficients greater than 0.99 have been obtained for both calibration and validation of the hydrodynamic model. Discharges calculated by the hydrodynamic model showed variations of up to 150% for the same level when compared to the discharges estimated by the rating curve, which showed that the use of rating curve for discharge measurements during transient flows results in high errors.

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RESUMO Os reservatórios de regularização são os únicos mananciais confiáveis para atendimento à demanda de água em boa parte do semi-árido brasileiro. Além do conhecimento da hidrologia e clima locais, a disponibilidade hídrica destes mananciais depende fundamentalmente da informação sobre a geometria do reservatório, expressa usualmente por meio da curva cota-área-volume. Entretanto, na maior parte dos reservatórios do semi-árido, esta informação se encontra muito desatualizada ou inconsistente, seja por imprecisões nos levantamentos originais ou por assoreamento do manancial. Neste trabalho, propõe-se uma forma barata de cubar reservatórios de regularização, estimando-se sua curva cota-área-volume com base em uma sequência de imagens de satélite e nos dados de nível d’água. Dois métodos para quantificar o intervalo de confiança decorrente dessa estimativa são avaliados. Os resultados foram validados com base em um reservatório que dispõe de batimetria mais atualizada, e a metodologia foi usada para estimar o volume do reservatório do Bico da Pedra (MG), cuja capacidade é objeto de incertezas importantes.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Artificial reservoirs are the only reliable source of water resources in most of the brazilian semiarid region. Their water availability depends on the hydrology and the climate, but also on the geometry of the reservoir, expressed usually in terms of Depth-Area-Volume (DAV) curves. However, for most public reservoirs in northeastern Brazil, this information is often outdated or inconsistent, because of reservoir silting and the lack of systematic updating and assessment of actual storage capacity. . In this work, we present a quick and low-cost statistical procedure to assess reservoir volume, based on temporal sequences of satellite imagery and water level monitoring. Two methods are evaluated to quantify the confidence intervals from these estimates. The results were validated for a reservoir where a recent and reliable bathymetry is available. The approach was then used to estimate the volume of a reservoir in northern Minas Gerais, which storage capacity is uncertain.

Resumo em Português:

RESUMO A erosão do solo é um dos processos de degradação ambiental mais impactantes, no qual seu mapeamento e avaliação consiste em uma importante ferramenta para atividades de manejo e gestão dos recursos naturais em bacias hidrográficas, permitindo aos gestores implementar políticas de uso e ocupação do solo de forma sustentável. O presente trabalho teve por objetivo a aplicação da Equação Universal de Perda de Solo Revisada (RUSLE) em ambiente SIG, na Bacia Hidrográfica do Alto Rio Iguaçu (BHARI), localizada no Estado do Paraná / Brasil, afim de avaliar a vulnerabilidade à erosão hídrica bem como a concentração dos sólidos dissolvidos em suspensão para estimar a descarga solida e a taxa de aporte de sedimentos, permitindo identificar áreas mais suscetíveis à erosão hídrica. Os resultados mostraram que mais de 23,52% da BHARI apresentou perdas de solo abaixo de 2,5 t ha–1 ano–1, significando baixo potencial atual de erosão. Em relação a descarga sólida, a bacia apresentou valores variando de baixo a muito alta, levando também a elevados valores para a taxa de aporte de sedimentos. A identificação de áreas de risco associadas à erosão acelerada, realizadas neste estudo, fornecem subsídios importantes para medidas associadas ao manejo, conservação e planejamento do uso do solo nesta bacia, a qual é altamente relevante para predição de desenvolvimento de cenários variados para o Estado do Paraná por seu potencial hidroelétrico.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Soil erosion is one of the most striking environmental degradation processes, which its mapping and assessment is an important tool for management activities and natural resource management in river basins, allowing managers to implement policies and sustainable land use occupation. This work aimed to apply the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) in a GIS environment in the upper Iguaçu river basin, located at Paraná State, in order to assess the vulnerability to water erosion as well as the concentration of dissolved solids in suspension to estimate the solid discharge and sediment delivery rate, allowing the identification of more susceptible areas to water erosion. The results showed that over 23.52% of the upper Iguaçu river basin presented soil losses below 2.5 t ha–1 yr–1, meaning current low potential for erosion. Regarding the solid discharge, the basin has values ranging from low to very high, also leading to high values for sediment delivery rate. The identification of risk areas associated with accelerated erosion, carried out in this study provide important information for measures associated with the management, conservation and planning of land use in the basin, which is highly relevant for predicting development of various scenarios for the state Paraná for its hydroelectric potential.

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RESUMO O processo de interceptação é responsável pela redistribuição espacial e temporal da água da chuva que é interceptada antes de chegar no solo. O contato da água da chuva com o dossel e os troncos das árvores altera a qualidade da mesma, aumentando a concentração de diversos nutrientes na chuva interna (Tf) e no escoamento pelo tronco (Sf). Este trabalho tem por objetivo analisar a influência do processo de interceptação na qualidade da água da chuva em uma bacia coberta por floresta Ombrófila Mista. O monitoramento da chuva externa (P) foi realizado com dois pluviômetros instalados fora da bacia. Seis pluviômetros foram instalados dentro da floresta para o monitoramento da Tf. O monitoramento do Sf foi realizado em noves árvores. Em todos os pontos foram medidos os parâmetros de cor aparente, condutividade, pH, turbidez e teor de sólidos totais. As concentrações de íons de Nitrato (NO3-), Cloreto (Cl -), Fosfato (PO43-), Sulfato (SO42-), Acetato (CH3CO2-) e Cálcio (Ca2+) foram monitoradas em cincos pontos, i.e., um ponto de P, dois pontos de Tf e dois pontos de Sf. A P foi de 652,1 mm, a Tf foi de 584,5 mm (89,6% da P) e o Sf foi de 2,6 mm (0,4% da P). A perda por interceptação da copa foi de 65 mm, correspondendo a 10% da chuva externa. As maiores concentrações dos parâmetros físico-químicos analisados ocorreram no Sf e na Tf. O pH monitorado foi menor no Sf, decrescendo com o diâmetro na altura do peito. Não foi encontrada nenhuma relação significativa entre os parâmetros físico-químicos e o índice de cobertura do dossel. As análises mostraram que o processo de interceptação tem influência significativa na qualidade da água da chuva.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The interception process is responsible for the spatial and temporal redistribution of the precipitation that reaches the ground. The contact of the precipitation with the canopy influences on the water quality, increasing the concentration of various nutrients in the throughfall (Tf) and stemflow (Sf). The objective of this study was to assess the influence of the interception process on the precipitation quality in a catchment covered by Mixed Ombrophilous Forest. The precipitation (P) monitoring consisted of two rain gauges installed outside the basin. Six gauges were installed within the basin for Tf monitoring. The Sf monitoring was conducted in nine trees. Water sampled at all points was analyzed for color, conductivity, pH, turbidity, and total dissolved solids. The concentrations of Nitrate (NO3-), Chloride (Cl-), Phosphate (PO43-), Sulfate (SO42-), Acetate (CH3CO2-) and Calcium (Ca2+) ions were measured in five points, i.e., one precipitation, two throughfall and two stemflow. Measured precipitation, throughfall and stemflow during the period were 652.1 mm, 584.5 mm (89,6% P) and 2.6 mm (0,4% P), respectively. Total interception loss was 65 mm, corresponding to 10% of the total precipitation. The highest values of the physicochemical parameters were found in the Sf and the Tf. The pH was lower in the Sf, and it decreases with the diameter at breast height. There was no significant relationship between the physicochemical parameters and the canopy cover fraction. The analysis shows the significant difference in the water quality of the precipitation that reaches the ground after being intercepted.

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RESUMO Neste trabalho, se propôs estudar uma pequena bacia de drenagem urbana, a bacia piloto de Mirassol (BPM), em Natal, RN, que tem como exutório uma Lagoa de Detenção e Infiltração (LDI). Os processos de transformação da chuva em vazão, a acumulação de água na LDI e o processo de infiltração e percolação no perfil do solo até o lençol freático foram modelados e, através de observações dos eventos chuvosos, níveis de água na lagoa e do lençol freático, assim como levantamento de parâmetros, possibilitaram a modelagem desses processos combinados. A modelagem matemática foi realizada com o uso de um modelo distribuído chuva-vazão e a elaboração de um modelo de percolação em meio insaturado. Foi realizada a simulação contínua ao longo de um período de dezoito meses, com intervalos de tempo de um minuto. Os hidrogramas gerados foram transformados em volumes afluentes à lagoa e então, realizado o balanço hídrico nesses intervalos de tempo, considerando-se a infiltração e percolação de água no perfil do solo. Como resultado, obteve-se a avaliação da LDI no processo de armazenamento de água, assim como a infiltração, redistribuição de água no solo e a recarga ao aquífero freático, possibilitando simular a sequência temporal de distribuição. Com as simulações realizadas, verificou-se o bom desempenho da LDI na absorção de cheias e sua contribuição no processo de recarga do aquífero local.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In this paper, we proposed studying a small urban drainage catchment, named Pilot Basin of Mirassol (PBM) in Natal, RN - Brazil whose outlet is a detention and infiltration reservoir (DIR). The rainfall-runoff transformation processes, water accumulation in DIR and the process of infiltration and percolation in the soil profile until the free aquifer were modeled; and, from rainfall event observations, water levels in DIR, free aquifer water level measurements, and also, parameter values determination, it was able to calibrate and modeling these combined processes. The mathematical modeling was carried out from the use of a distributed rainfall-runoff model, and besides, we developed a model to simulate the soil percolation in an unsaturated porous media. Continuous simulation was run over a period of eighteen months in time intervals of one minute. The generated hydrographs were transformed into inlet volumes to the DIR and then, it was carried out water balance in these time intervals, considering infiltration and percolation of water in the soil profile. As a result, we obtain an evaluation on the storage water process in DIR as well as the infiltration of water, redistribution into the soil and the groundwater aquifer recharge, in continuous temporal simulation. We found that the DIR has good performance in order to storage storm water (floods) and contributing to the local aquifer recharge process.

Resumo em Português:

RESUMO A sensibilidade de um sistema hidrológico e sua capacidade de recuperação após períodos de estiagem são questões determinantes para estimar o impacto potencial de secas. A quantificação dos tempos de resposta (TR) de componentes desse sistema em relação às secas possibilita antecipar futuros impactos. Neste contexto, o presente trabalho propõe a utilização de métodos estatísticos não-paramétricos para estimar TR entre mudanças meteorológicas, medidas por meio do índice de precipitação padronizado (SPI), e respectivas alterações no sistema hidrológico, medidas por meio de séries de vazão (Q) e de armazenamento em reservatórios. Para o desenvolvimento deste trabalho, foram estimados os pontos de mudanças das séries temporais de (i) SPI e volume de armazenamento mensal equivalente de 32 reservatórios da bacia do Rio Paraná; e de (ii) SPI, vazão e volume de armazenamento no reservatório da usina hidrelétrica de Furnas. Com base nas respostas dos métodos empregados, o TR para o caso (i) varia de 0 a 6 meses, enquanto que, para o caso (ii), os resultados indicam que mudanças significativas na vazão devido a mudanças na precipitação ocorrem em menos de 1 mês. Os resultados também mostram que os fatores antropogênicos (operação dos reservatórios) contribuíram menos para depleção dos reservatórios na seca de 2014 do que em 2000/2001. Este trabalho reforça a importância da otimização na operação de reservatórios visando o melhor equilíbrio entre fatores naturais e antropogênicos como estratégia de combate aos efeitos das secas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Hydrological system’s sensibility and resilience to dry periods are crucial for estimating the potential impacts of droughts. Quantifying response times (RT) of this system’s components relative to droughts allows one to develop a predictive understanding of future impacts. In this context, this study proposes the use of non-parametric statistical methods to estimate RT between meteorological shifts, given by the Standardized Precipitation Index (SPI), and the respective changes in the hydrological system, measured by river discharge (Q) and reservoir storage time series. Change point (CP) analyses were applied to time series of (i) SPI and accumulated storage relative to 32 reservoirs within the Paraná basin; and (ii) SPI, Q and reservoir storage relative to Furnas hydroelectric power plant. Based on the responses from CP analyses, RT in case (i) varied from 0 – 6 months, whereas, in case (ii), results indicate that significant changes in Q occurred in the same month of changes in rainfall. Results also suggest a minor role of anthropogenic factors (dam operation) compared to natural forcing in reservoir depletion during the 2014 drought than that in 2000/2001. This study reinforces the importance of an optimized reservoir management, considering the balance between anthropogenic and natural forcing as a strategy to combat droughts impacts.

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RESUMO Neste trabalho propõe-se avaliar o conhecimento e a dinâmica do Comitê/Conselho nas discussões e deliberações sobre a cobrança pelo uso da água, no Brasil, e sobre a Taxa de Recursos Hídricos (TRH), em Portugal. A comparação se limita à avaliação de um Comitê e um Conselho e não reflete, necessariamente, o funcionamento de outros CBHs (estaduais e federais) e nem de Conselhos. Foram analisadas as atas das reuniões do Comitê da Bacia Hidrográfica do rio Paraíba (CBH-PB) e do Conselho de Recursos Hídricos da Região do Alentejo (CRH-Alentejo) assim como realizadas entrevistas com membros dos dois organismos colegiados. Para o caso brasileiro, verifica-se que os membros do CBH-PB discutiram e deliberaram sobre os valores e mecanismos para a cobrança. Em Portugal, a definição dos valores e a forma de aplicação da TRH foi realizada em nível central, sem que o CRH-Alentejo tenha tido possibilidade de se pronunciar, não cumprindo a sua competência de emitir um parecer sobre a TRH, enquanto órgão consultivo de gestão das águas. Faz-se necessário que as Políticas de Recursos Hídricos sejam reforçadas, promovendo a participação pública através de formatos de discussão capazes de envolver os atores chaves e criando condições para o desenvolvimento de relações de cooperação.

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ABSTRACT This paper proposes to assess the knowledge and dynamics of Committees/Councils in the discussions and deliberations on the raw water charges in Brazil and in Portugal. The comparison is limited to the evaluation of a Committee and Council and not necessarily reflect the operation of other CBHs, in Brazil, or Councils, in Portugal. It was analyzed the minutes of the meetings of the Paraíba River Basin Committee (CBH-PB) and the Alentejo River Basin Council Region (CRH-Alentejo) as well as interviews with members of the two collective bodies. For the Brazilian case, it appears that CBH-PB members discussed and deliberated on the values and mechanisms for raw water charges. In Portugal, the definition of values and the way of application of the raw water charge (TRH) was held at the central level, without the CRH-Alentejo having the opportunity to argue, not fulfilling its role as a consultative body water management. Water Resources Policies have to gain strength by promoting public participation through discussion formats and being able to engage key stakeholders as well as creating conditions for the development of cooperative relations.

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RESUMO O aumento na demanda pela água no mundo estimulou a aplicação da cobrança na busca pelo uso racional dos recursos hídricos. A fixação da tarifa de água para um determinado uso não é fácil, dado que ela deve ter um valor elevado o bastante que incentive o seu uso racional, porém não elevado o suficiente que comprometa ou impeça o desenvolvimento de atividades produtoras. Este estudo avalia diferentes valores de tarifa sugeridos e aplicados ao setor da carcinicultura no Ceará no período de 2003 a 2016 e analisa a sensibilidade do setor a esses valores. Foram considerados os resultados zootécnicos da atividade, bem como os custos de produção e receitas auferidas pelos produtores no ano de 2008. O estudo mostrou que o único valor de tarifa que torna o setor financeiramente atraente para este uso é o de R$ 1,00/1.000m3, valor bem abaixo do inicialmente proposto pelo Estado (R$ 31,20/1.000m3), o qual foi reduzido em anos posteriores. Neste contexto, foi desenvolvido um modelo para fixação de tarifas para a carcinicultura, o qual considera a capacidade de pagamento dos empresários e o custo de produção dos camarões.

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ABSTRACT The increase of global water demand has stimulated the application of water charging to seek its rational use. However, the establishment of the water tariff for a certain use is not an easy task, given that this tariff must have an elevated value, sufficient to encourage the rational use, but not so elevated, in a manner that compromises or prevents the development of production activities. The present study aimed to evaluate different water tariff values proposed and applied to the shrimp farming industry in Ceará, from 2003 to 2016, and analyze the sensitivity of the industry to these values. The analyses considered the productive performance of the shrimp farming observed by the producers, production costs for the activity, and incomes earned by the producers in 2008. The present study demonstrated that the only tariff value that makes the sector financially attractive is R$1.00/1,000m3, a lower value than the one previously proposed by the state of Ceará (R$ 31.20/1,000m3), which was reduced in the following years. In this context, a model was developed to fix tariffs for shrimp farming, which considers the payment capacity of the entrepreneur and the production costs to cultivate shrimp.

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RESUMO A operação de grandes reservatórios pode alterar toda a dinâmica fluvial natural de um curso d’água, sendo necessária uma melhor compreensão das influências destas interferências em busca de um gerenciamento adequado, minimizando impactos negativos. Diante disto, este trabalho buscou identificar as alterações ocorridas no regime de vazões dos principais rios da bacia do rio Piracicaba, principalmente em decorrência da implantação dos reservatórios do Sistema Cantareira. As análises foram feitas com base nas séries de vazões médias diárias de quatro postos fluviométricos localizados nos rios Atibaia, Jaguari, Piracicaba, os quais tem seu regime de vazões influenciados pela operação dos reservatórios do Sistema Cantareira, e no rio Camanducaia, que encontra-se na mesma bacia hidrográfica e não sofre influência desse sistema, para efeito de comparação. Foi utilizado o software IHA (Indicators of Hydrologic Alteration), que calcula alterações em 33 parâmetros hidrológicos relevantes ecologicamente, que caracterizam a magnitude, o tempo, a frequência, a duração e a taxa de flutuações das vazões. Foi constatado que, a partir das décadas de 1970 e 1980, para os rios sob influência do Sistema Cantareira, no geral, houve uma diminuição nas vazões médias, de aproximadamente 24% no rio Atibaia, 50% no rio Jaguari e 14% no rio Piracicaba, sendo que o decréscimo das vazões ocorreu principalmente na estação seca (abril a setembro), além da redução no valor da mediana das vazões mínimas anuais de 7 dias consecutivos em 25%, 56% e 15%, respectivamente. Também foi constatado diminuição na duração das vazões mais altas. As mudanças mais significativas ocorreram no rio Jaguari, seguido pelo rio Atibaia e foram menos significativas no rio Piracicaba, o qual se encontra mais distante dos reservatórios. Já para o rio Camanducaia, após a década de 1970, não houve mudança no valor da mediana das vazões mínimas anuais de 7 dias consecutivos e constatou-se, no geral, um aumento nas vazões médias de aproximadamente 21%, assim como o aumento na frequência de ocorrência das vazões máximas. Porém, as mudanças não foram tão significativas como nos demais rios.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The large reservoirs operation can change all the natural fluvial dynamics of a river, requiring a better understanding about the influences of these interferences to an appropriate management, minimizing negative impacts. Faced with this, the aim in this paper was to identify the alterations in the flow regime of the main rivers of Piracicaba River basin, mainly due to the implementation of Cantareira System reservoirs. The analyzes were based on the average daily flow series from four fluviometric stations in the rivers Atibaia and Jaguari and Piracicaba (influenced by Cantareira System) and Camanducaia (in the same basin but without influence from Cantareira System), for comparison, using the IHA (Indicators of Hydrologic Alteration) software, which calculates the hydrological alteration factors of the 33 hydrological parameters ecologically relevant, that characterizes the magnitude, timing, frequency, duration and rate of flow change. For the rivers influenced by Cantareira System was observed that from the 1970s and 1980s, overall, there was a decrease in the mean flow, approximately 24% in Atibaia River, 50% in Jaguari River, and 14% in Piracicaba River, where in the decrease in the flows was mainly in the dry season (April to September), besides a decrease in the median of the annual seven days minimum flows by 25% and 56% and 15%, respectively. There also an increase in the frequency and duration of the lower flows and a decrease in the duration of high flows. The most significant changes occurred in Jaguari River, followed by the Atibaia River and were less significant in the Piracicaba River, which is the farthest from the reservoirs. For the Camanducaia River, after the 1970s, there was no change in the median of the annual seven days minimum flows and it was observed, overall, an increase in the mean flow by 21%, as well as an increase in the frequency of the maximum flows. However, the changes were not as significant as in the others rivers.

Resumo em Português:

RESUMO Diferentes sistemas hidráulicos instalados em barramentos têm sido utilizados como Mecanismos de Transposição de Peixes (MTP’s) e se constituem em uma alternativa para o movimento migratório de peixes para reprodução (“piracema”). A variação da declividade do MTP influencia a extensão do mesmo e consequentemente o custo final do mecanismo. Para determinar a melhor declividade do sistema, é necessário verificar parâmetros que influenciam a migração dos peixes, como campos de velocidades, níveis de dissipação de energia e tensão cisalhante de Reynolds nos tanques além do conhecimento de variáveis biológicas das espécies aquáticas a serem transpostas. No entanto, esses parâmetros não são avaliados conjuntamente, e alguns deles são avaliados pela média do escoamento em todo o tanque. Este trabalho apresenta uma análise dos principais parâmetros hidráulicos em tanque um tanque de um mecanismo do tipo escada com ranhura vertical em duas declividades, 6% e 12%, que se encontram próximo aos limites adotados nesse tipo de projeto. Os mapas dos parâmetros hidráulicos mostram que a declividade de 6% é a mais indicada para o projeto desse tipo de MTP, pois os seus níveis de velocidades, dissipação de energia e de tensão cisalhante de Reynolds são mais compatíveis com as condições ideais para a passagem de peixes. Para a declividade de 12% ocorre limitação de área possível de passagem do peixe devido a dissipação de energia e tensão cisalhante de Reynolds locais.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Several fish transposition systems (MTP´s) have been employed to allow the fish upstream migration through river dams for spawning. The design of MTP´s of the type of vertical slot fishways requires not only the analysis of the pool hydraulic behavior to evaluate the velocity fields, the energy dissipation levels, and the Reynolds shear stress distributions, but also the study of biological characteristics of aquatic species impacted by the river dams. However, these parameters are not evaluated together, and some of them are valued at the average of the tank. This work deals with an analysis of the main hydraulic characteristics of a slot vertical fishway at two channel slopes, 6% and 12%. The hydraulic characteristic graphs obtained in this work show that a slope of 6% is preferable for the design of this kind of fishway, since the associated velocity magnitudes fits better to the ideal conditions for the safe fish passage. The slope of 12% creates restrictions in terms of the available area for fish passage due to power dissipation and shear stresses conditions.

Resumo em Português:

RESUMO Para a elaboração do plano de bacia se faz necessária a realização de estimativas da resposta hidrológica. Sendo assim, o objetivo desse estudo foi de avaliar a simulação do comportamento hidrológico da bacia hidrográfica do Alto Canoas localizada em Santa Catarina, através de redes neurais artificiais Multi Layer Perceptron (MLP), bem como de analisar a contribuição das variáveis de entrada para a modelagem. Foram testados doze tratamentos com combinações de variáveis de precipitação, evapotranspiração (ET0) e vazão, além de transformações e deslocamentos temporais dessas, a fim de determinar as variáveis que promovessem o melhor desempenho da modelagem da vazão. A MLP foi treinada em modo open-loop utilizando parte das vazões observadas. As vazões foram simuladas em open-loop e closed-loop para o período de teste, sendo em closed-loop utilizado a vazão simulada no passo de tempo anterior como entrada. O algoritmo de aprendizado utilizado foi o de Levenberg-Marquardt. O tratamento que apresentou melhor desempenho (Nash e Sutcliffe (NS) = 0,9119, Raiz do Erro Médio Quadrático (RMS) = 14,29 m3/s) empregou a precipitação diária das quatro estações pluviométricas (Urubici, Vila Canoas, Lomba Alta e Anitápolis), precipitação das quatro estações com tempo de resposta de -2 dias, e vazão simulada do dia anterior. Apesar do baixo RMS, a vazão modelada pela MLP foi, em geral, superestimada.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Estimatives of hydrological responses are needed for the watershed planning. The aim of this study was to evaluate the hydrological behavior simulation of the Upper Canoas basin using artificial neural networks Multi Layer Perceptron (MLP) method, as well as to analyze the contribution of the input variables for modeling. It were tested 12 treatments with combinations of variables such as precipitation, evapotranspiration (ET0) and discharge, as well as transformations and temporal displacements of these variables, in order to determine the variables that promoted the better performance on discharge modeling. The MLP was trained in open-loop mode using part of the observed discharges. The discharges for the whole series were simulated in closed-loop, using the discharge simulated on the previous time step as input. The learning algorithm used was the Levenberg-Marquardt. The treatment with the best performance (NS = 0.9119, RMS = 14.29 m3/s) employed the daily precipitation of the four rainfall stations (Urubici, Vila Canoas, Lomba Alta e Anitápolis), precipitation of the four stations with -2 days of response time, and simulated discharge from the previous day. Despite the low RMS, the modeled discharge using MLP was generally overestimated.

Resumo em Português:

RESUMO Para conhecer o sistema aquífero na área de Proteção Ambiental do Maracanã foram coletadas amostras de água em quatro campanhas; a primeira no período seco e as outras no período chuvoso seguinte. Foram analisados nas águas amostradas onze parâmetros hidroquímicos CE, Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Cl-, SO42-, HCO3-, NO3-, Fe e P. A análise de agrupamentos separou os poços na área, identificando três grupos distintos que explotam águas com condutividade elétrica nas faixas de 230 a 400 µS/cm, 87 a 210 µS/cm e 22 a 64 µS/cm; os dados mostraram predominância de águas cloretadas sódicas e recarga rápida. Com estes resultados e identificação de processos geoquímicos determinados pelas mudanças nas concentrações de Fe e P foi possível desenvolver um modelo que identificou os aquíferos do sistema de aquíferos explotado por cada poço.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT To better know the aquifer system in the Maracanã Environmental Protection Area were collected samples in four campaigns; the first during the drought season and the others in the following rainy one. The water samples were analised for eleven hydrochemical parameters, CE, Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Cl-, SO42-, HCO3-, NO3-, Fe and P. Cluster analysis separated the wells in the area, identifing three different groups that exploit water with electrical conductivity in the ranges of 230 to 400 μS/cm, 87 to 210 μS/cm, and 22 to 64 μS/cm, respectively. Data show a predominance of sodium chlorinated water. With these results and identification of geochemical processes determined by changes in concentrations of Fe and P it was possible to develop a model that identifies the aquifer of the aquifer system exploited by each well.

Resumo em Português:

RESUMO O objetivo do presente estudo é o de analisar a aplicabilidade de um modelo de transporte e decaimento de carbono orgânico para a simulação da qualidade da água em rios urbanos como subsídio para atividades de planejamento e gestão de recursos hídricos. A abordagem conceitual baseia-se na hipótese de que as frações particulada, dissolvida, lábil e refratária de carbono orgânico, que diferem na sua composição em função de sua origem no sistema, apresentando distintos mecanismos de degradação e, consequentemente, no impacto em termos da depleção da concentração de oxigênio dissolvido na coluna d’água. O desenvolvimento do trabalho consistiu na determinação quantitativa e qualitativa das frações de carbono orgânico no rio Iguaçu, localizado na Bacia do Alto Iguaçu, e no desenvolvimento dos algoritmos de simulação e calibração automática do modelo proposto, denominado ROCS - Model (River Organic Carbon Simulation Model). O modelo foi estruturado em planilhas Excel, com programação estruturada em VBA (Visual Basic for Applications), considerando escoamento unidimensional em condições de regime permanente em rios. O modelo considera múltiplas entradas de cargas difusas e pontuais. A calibração é feita através de um algoritmo de otimização por colônias de partículas (PSO), utilizando como estudo de caso dados de monitoramento de qualidade da água em 6 estações de controle ao longo de 107 km do rio principal, no Rio Iguaçu, localizado em uma área de intensa urbanização da região de Curitiba- PR, com aproximadamente 3 milhões de habitantes em uma área de 3.000 km2. Os resultados indicam que a presente abordagem, considerando a simulação das frações de carbono orgânico, tem potencial para ser aplicado em modelos de gestão de recursos hídricos, como alternativas aos parâmetros de qualidade da água tradicionais previstos na legislação Brasileira.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The main goal of this paper was to develop and evaluate the applicability of an organic carbon simulation model to simulate the water quality in polluted rivers. The methodological approach is based on the hypothesis that different fractions of organic carbon, such as particulate, dissolved, labile and refractory, can differently impact in the oxygen depletion due its origin and composition, and. The study was conducted at Iguassu River, located in Upper Iguassu Watershed, with a quantitative and qualitative monitoring of organic carbon fractions, the model and the automatic calibration routine development. The model was implemented in Excel spreadsheet and VBA language, considering a one-dimensional and permanent flow. Multiple diffuse and point sources can be considered during the simulation. The calibration is based on Particle Swarm Optimization algorithm, with 6 control stations in 107 km river length. The case study was developed at Iguassu River, located in a high urbanized basin in Curitiba-PR, an area about 3.000 km2 with approximately 3 million people. The results indicated that the current approach considering distinct organic carbon fractions simulations have potential to be applied in water resources planning and management models.

Resumo em Português:

RESUMO A atualização em tempo real de modelos de propagação do escoamento em rios é essencial para a redução de erros na previsão hidrológica. As técnicas de atualização recentes encontradas na literatura, apesar de promissoras, são complexas e geralmente aplicadas em modelos cujo desenvolvimento demanda tempo e conhecimento muito especializado, representando desafios para sua utilização em ambientes operacionais. Dado que atualmente existem ferramentas computacionais amplamente difundidas, que reduzem tempo e simplificam a preparação de modelos hidrodinâmicos, torna-se interessante desenvolver técnicas que sejam facilmente acopladas a estas ferramentas de modo a aproveitar um modelo já calibrado e a experiência dos usuários. Neste trabalho é apresentada uma metodologia de atualização em tempo real do modelo HEC-RAS para previsão de vazões, utilizando o algoritmo de otimização Shuffled Complex Evolution - University of Arizona (SCE-UA). O procedimento consiste na atualização simultânea de condições de contorno e parâmetros no modelo hidrodinâmico, através de: (i) geração de um aporte lateral concentrado, definido por uma adaptação do hidrograma unitário adimensional do Soil Conservation Service - SCS e; (ii) estimativa do coeficiente de Manning no trecho simulado. O algoritmo opera em uma janela de otimização com a minimização de uma função-objetivo, que considera a soma ponderada dos erros quadráticos das vazões dando maior peso aos erros nos últimos intervalos com dados observados (início da previsão). Como estudo de caso, a metodologia foi aplicada em um trecho localizado na bacia do rio Iguaçu, entre a UHE Salto Caxias e o posto fluviométrico de Hotel Cataratas. Os resultados mostraram que, com um conjunto relativamente pequeno de soluções candidatas no algoritmo de otimização, é possível melhorar, de forma eficiente, o desempenho do modelo na previsão de vazões e reduzir efeitos negativos causados por erros de fase nos hidrogramas calculados. Uma vantagem da metodologia desenvolvida é que ela permite reduzir tanto a necessidade de manipulações excessivas de arquivos como de ajustes manuais do modelo HEC-RAS, o que é importante quando decisões operacionais devem ser tomadas em tempo relativamente curto.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Real-time updating of channel flow routing models is essential for error reduction in hydrological forecasting. Recent updating techniques found in scientific literature, although very promising, are complex and often applied in models that demand much time and expert knowledge for their development, posing challenges for using in an operational context. Since powerful and well-known computational tools are currently available, which provide easy-to-use and less time-consuming platforms for preparation of hydrodynamic models, it becomes interesting to develop updating techniques adaptable to such tools, taking full advantage of previously calibrated models as well as the experience of the users. In this work, we present a real-time updating procedure for streamflow forecasting in HEC-RAS model, using the Shuffled Complex Evolution - University of Arizona (SCE-UA) optimization algorithm. The procedure consists in a simultaneous correction of boundary conditions and model parameters through: (i) generation of a lateral inflow, based on Soil Conservation Service (SCS) dimensionless unit hydrograph and; (ii) estimation of Manning roughness in the river channel. The algorithm works in an optimization window in order to minimize an objective function, given by the weighted sum of squared errors between simulated and observed flows where differences in later intervals (start of forecast) are more penalized. As a case study, the procedure was applied in a river reach between Salto Caxias dam and Hotel Cataratas stream gauge, located in the Lower Iguazu Basin. Results showed that, with a small population of candidate solutions in the optimization algorithm, it is possible to efficiently improve the model performance for streamflow forecasting and reduce negative effects caused by lag errors in simulation. An advantage of the developed procedure is the reduction of both excessive handling of external files and manual adjustments of HEC-RAS model, which is important when operational decisions must be taken in relatively short times.

Resumo em Português:

RESUMO O crescimento dos centros urbanos no país demanda cada vez mais a adoção de novas opções de mobilidade, e diante desta necessidade foi elaborado e iniciado um projeto que visa construir um corredor fluvial de passageiros em uma parte do rio Capibaribe na cidade do Recife-PE. Para a implantação de um canal de navegação são necessárias dragagens de aprofundamento para definir uma geometria do leito do rio compatível com as necessidades das embarcações que irão percorrer o canal. O acompanhamento das dragagens se faz com os constantes levantamentos batimétricos de onde são retiradas as informações dos volumes de sedimentos dragados, tendo como objetivo também verificar o comportamento temporal dos processos de deposição e erosão. Nesse contexto, o trabalho teve como objetivo avaliar a geometria do leito do rio Capibaribe após as dragagens de aprofundamento, utilizando dados de levantamentos batimétricos em períodos distintos para confeccionar perfis longitudinais e transversais, e criar modelos digitais de profundidade para extração de informações sobre a deposição/agradação ou erosão/remoção de sedimentos e os seus respectivos volumes. O perfil primitivo do rio Capibaribe apresentou suave declividade e heterogeneidade nas formas do fundo, principalmente após o quilômetro cinco, com tendências de deposição/agradação a jusante da região de confluência com tributário advindo do açude de Apipucos e a montante dos trechos sinuosos, nos locais de alargamento da seção transversal, e a montante da bifurcação situada no quilometro nove. Os cenários após as dragagens de aprofundamento indicam locais com predominância dos processos erosivos e em outros, processos de sedimentação. Foram comparados os perfis longitudinais e transversais de duas áreas situadas no canal de navegação oeste, uma com 350 metros e outra com 1000 metros, onde se verificou que na área 1 a erosão/remoção de sedimentos superou a sedimentação/agradação, indicando a ocorrência de dragagens no intervalo entre os dois levantamentos associado aos processos naturais. Na área de estudo 2 o processo de sedimentação/agradação superou o de remoção/erosão, com um volume equivalente a uma camada de 1 cm de espessura. A agradação ocorreu de forma homogênea no canal de navegação, enquanto que a erosão localizou-se nas margens, mais intensamente na margem direita do rio.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The growth of urban centers in the country are increasingly dependent on the adoption of new mobility options, and before this need was developed and initiated a project to build a river corridor passenger in a part of the Capibaribe River in the city of Recife-PE. For the implementation of a navigation channel deepening are needed dredging to define a geometry of the bed of the river compatible with the needs of ships that will traverse the channel. The monitoring of dredging is done with the constant bathymetric surveys where the information volumes of dredged sediments are removed, aiming to also check the temporal behavior of deposition and erosion processes. In this context, the work aimed to evaluate the geometry of the Capibaribe river bed after the deepening dredging, using data from bathymetric surveys at different times for making longitudinal and transverse profiles, and create digital models of depth to extract information about the deposition/aggradation or erosion/removing sediments and their respective volumes. Early Profile Capibaribe river showed mild slope and heterogeneity in the bottom of the form, especially after kilometer five, with trends of deposition/aggradation downstream of the confluence region with tax arising from the weir Apipucos and upstream of the winding sections in local enlargement of the cross section, and the amount of the fork located at kilometer nine. The scenarios after the dredging to deepen indicate places with predominance of erosion and other sedimentation processes. They compared the longitudinal and transverse profiles of two areas located in western shipping channel, one with 350 meters and over 1000 meters, where it was found that the area 1 to erosion/sediment removal exceeded sedimentation/aggradation, indicating the occurrence of dredging the interval between the two surveys linked to the natural processes. In the study area 2 the sedimentation/aggradation exceeded the removal/erosion, with a volume equivalent to 1 cm thickness. The aggradation occur homogeneously in the navigation channel, while erosion was located on the banks, more intensely on the right bank of the river.

Resumo em Português:

RESUMO Em condições naturais, as características das águas superficiais e dos sedimentos fluviais são determinadas pela formação geológica. Estas podem ser alteradas devido a atividades antrópicas e interferir na manutenção da biota aquática. Assim, identificar padrões das águas superficiais e dos sedimentos em domínios geológicos distintos, pode auxiliar na detecção de possíveis alterações e contribuir na orientação para a tomada de decisões no âmbito da manutenção e conservação dos ambientes aquáticos. O objetivo desta pesquisa foi identificar mudanças nas características físicas e químicas da água superficial e na geoquímica de sedimentos em microbacias inseridas em três domínios geológicos no Paraná: domínio metassedimentar carbonático (DMSC), domínio sedimentar terrígeno-carbonático (DSTC) e domínio magmático básico (DMB). Os parâmetros condutividade elétrica, alcalinidade, dureza, concentração de Ca e de Mg na água foram mais elevados no DMSC. A concentração de SiO2 foi mais representativa no DMB e de CO2 no DSTC. Na Análise de Componentes Principais, com os resultados dos parâmetros físico-químicos da água, o primeiro eixo explicou 99,43% da variância entre as estações de amostragem. Na análise geoquímica do sedimento apenas Fe2O3 e CaO apresentaram diferença estatística significante (ANOVA= p<0,05). Os resultados sugerem que as microbacias encontram-se em bom estado de conservação e refletem as condições naturais para cada domínio geológico, demonstrando a necessidade de adequação da legislação inerente a avaliação da qualidade de águas superficiais. Este trabalho pode ser utilizado como referência para estudos futuros e em programas de monitoramento das microbacias avaliadas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In natural conditions, the characteristics of surface water and river sediments are determined by geological formation. These can be changed due to human activities and interfere with maintenance of aquatic biota. Thus, identifying patterns of surface water and sediments in different geological areas can help to detect possible changes in orientation and contribute to decision-making within the maintenance and conservation of aquatic environments. The objective of this research was to identify changes in physical and chemical characteristics of surface water and geochemistry of sediments inserted catchments in three geological areas in Paraná: metasedimentary carbonate domain (MSCD), terrigenous-carbonate sedimentary domain (TCSD) and basic magmatic domain (MBD). The electrical conductivity, alkalinity, hardness, concentration of Ca and Mg in water were higher in MSCD. The concentration of SiO2 is more representative of the MBD and CO2 in the TCSD. In PCA, with the results of physico-chemical parameters of water, the first axis explained 99.43% of the variance between the sampling stations. In geochemical analysis of sediment and only Fe2O3 CaO showed statistically significant difference (ANOVA = p<0.05). The results suggest that the studied catchments are in good condition and reflect the natural conditions for each geological domain, demonstrating the need for adequacy of law inherent in assessing the quality of surface water. This work can be used as a reference for future studies and monitoring programs of the assessed catchments.