Abstract in Portuguese:

RESUMO O modelo numérico SWAN (Simulating WAves Nearshore) tem sido usado e validado em vários estudos de regiões costeiras abertas e estuarinas. Sua aplicação em águas interiores ou restritas (reservatório de barragens) não é apenas inovadora e desafiadora, mas também uma importante contribuição científica, preenchendo uma lacuna na literatura. Analisamos o desempenho do SWAN na caracterização da agitação causada pela ação das ondas geradas pelo vento no reservatório da barragem de Ilha Solteira, considerando velocidades de vento medidas e uma complexa batimetria. A área estudada está próxima a um trecho da hidrovia Tietê-Paraná, no Brasil. As condições do vento foram obtidas por um anemômetro sônico 2D instalado no reservatório durante uma das campanhas de medição, por um período de 3 meses. As estimativas da amplitude das ondas geradas no reservatório foram comparadas com as medidas da elevação da superfície livre obtidas por um sensor de pressão Druck instalado no reservatório da barragem, a cerca de 300 m da margem (já em águas intermediárias/profundas), e a 1,0 m de profundidade. Os resultados obtidos (amplitudes e períodos de onda) mostraram-se promissores e, com alturas significativas superestimadas, poderiam ser utilizados em nível de anteprojetos de engenharia.

Abstract in English:

ABSTRACT The SWAN (Simulating WAves Nearshore) numerical model has been used and validated in numerous studies of open coastal and estuarine regions. Its application on inland or restricted waters (dam reservoir) is not only innovative and challenging, but also an important scientific contribution, filling a gap in the literature. We analyze the performance of the SWAN in the characterization of the agitation caused by the action of wind waves in the reservoir of the Ilha Solteira dam, considering measured wind velocities and a complex bathymetry. The studied area is close to a segment of the Tietê-Paraná waterway, in Brazil. Wind conditions were obtained by a 2D sonic anemometer installed in the reservoir during one of the measurement campaigns, for a period of 3 months. The estimates of the amplitude of waves generated in the reservoir were compared with measurements of the free surface elevation obtained by a Druck pressure sensor installed in the reservoir of the dam, about 300 m from the margin (already in intermediate/deep waters), and 1.0 m deep. The results obtained (amplitudes and wave periods) were shown to be promising and, albeit with significative heights overestimated, could be used for engineering preliminary drafts.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Este estudo determina o grau de estresse hidrológico (HS) na bacia do rio Goiana em Pernambuco, um estado do nordeste do Brasil. O índice de estresse hidrológico é obtido comparando-se os valores das licenças superficiais com os limites concedidos pelos gestores. Os resultados apontaram para uma situação de “Alto” estresse hidrológico (HS) na sub-bacia da Nazaré da Mata, com aproximadamente 94,76% da vazão outorgável sendo utilizada. Na sub-bacia do Caricé, o grau de estresse hidrológico foi considerado “Médio”, sendo concedido cerca de 31,77% da vazão disponível. As demais sub-bacias tiveram resultados considerados como “Baixo” estresse hidrológico (entre 0% e 25%). Com os resultados, o estudo ressalta a importância do constante monitoramento dos dados de demanda por usos de água na região e o aperfeiçoamento dos critérios para concessão de outorga pelos órgãos gestores.

Abstract in English:

ABSTRACT This study determines the degree of hydrological stress (HS) on the Goiana River basin in Pernambuco, a state in northeastern Brazil. The hydrological stress index is obtained by comparing the values of the surface permits with the limits granted by the managers. The results pointed to a situation of “High” hydrological stress (HS) in the Nazaré da Mata sub-basin, with approximately 94.76% of the grantable flow being used. In the Caricé sub-basin, the degree of hydrological stress was considered “Medium,” with about 31.77% of available flow being granted. The other sub-basins had results considered to be “Low” hydrological stress (between 0% and 25%). Given these results, this study emphasizes the importance of constantly monitoring data on the demand for water use in the region and improving the criteria management bodies follow when granting permits.

Abstract in Portuguese:

Resumo A fotodegradação é um processo importante para o metabolismo aquático, estando relacionado à transformação da matéria orgânica dissolvida (MOD). Em um reservatório de abastecimento de água, por exemplo, a MOD é um importante parâmetro, pois durante o tratamento de água pode ocorrer a formação de subprodutos de desinfecção. Assim, a compreensão e determinação das taxas de fotodegradação são especialmente relevantes em termos de gestão de recursos hídricos, uma vez que este processo influencia na transformação da MOD na coluna de água. No entanto, apesar de ser um processo relevante, poucos estudos foram realizados no hemisfério sul para a determinação das taxas de fotodegradação em reservatórios com tal característica climática. Sendo assim, realizamos experimentos de campo para caracterizar a MOD e avaliar as taxas de fotodegradação da MOD ‒ em diferentes profundidades e em dois períodos distintos de insolação ‒ por meio da aplicação de técnicas de espectroscopia de absorção na região UV-Vis e matrizes de excitação-emissão de fluorescência (MEE) combinadas com o teor de carbono orgânico dissolvido (COD). Foram encontradas baixas concentrações de MOD natural e de nutrientes no ambiente aquático. Nossos resultados indicam que as taxas de fotodegradação para um reservatório localizado em clima temperado oceânico foram proporcionais à disponibilidade de radiação solar, sendo mais representativas considerando a escala de tempo.

Abstract in English:

Abstract Photodegradation is an important process for aquatic metabolism, related to the dissolved organic matter (DOM) transformation in water. For example, in a water supply reservoir, DOM is an important parameter since it can react and form disinfection by-products during water treatment. Thus, the understanding and determination of photodegradation rates are especially relevant for water resources management since they can influence DOM transformation in the water column. However, besides its relevance, few studies were conducted in the southern hemisphere for photodegradation rates determination. Therefore, we carried out field experiments to characterize and evaluate DOM photodegradation rate ‒ at different depths and in two solar irradiation periods ‒ through the application of absorption spectroscopy techniques in the UV-Vis region and fluorescence excitation-emission matrices (EEM) combined with the dissolved organic carbon (DOC) measurement. Low concentrations of natural DOM and nutrients in the aquatic environment were measured during the field monitoring. Our results indicate that photodegradation rates for a temperate oceanic climate reservoir were proportional to the availability of solar radiation, being more representative considering the time scale.

Abstract in Portuguese:

Resumo A “Linha Média de Enchente Ordinária” (LMEO) é uma linha conceitual adotada pelo Governo Federal do Brasil para delinear terras dentro da planície de inundação sob sua propriedade e jurisdição com importantes implicações sociais. As tentativas passadas de cartografia desta linha encontraram dificuldades de baixa precisão ou de custo excessivo. Neste artigo, propõe-se um método baseado em dados históricos de nível de água para determinar o nível correspondente à LMEO. Imagens de satélite coincidentes com datas anteriores quando o LMEO foi alcançada foram selecionadas e processadas para extrair a superfície da água da qual a LMEO pude então ser produzida. A abordagem foi implementada em um trecho de 600 km do Rio São Francisco, em Minas Gerais, como um projeto piloto. Uma pesquisa de campo serviu para validar os resultados. A precisão posicional do LMEO foi estimada em 24 m, o que foi considerado excelente, pois foram utilizadas principalmente imagens Landsat com resolução espacial de 30 m.

Abstract in English:

Abstract The “Mean Ordinary Flood Line” (MOFL) is a conceptual line adopted by Brazil’s Federal Government to delineate land within the floodplain under its ownership and jurisdiction having major social implications. Past attempts at the cartography of this line have encountered strong difficulties brought either by a low precision or an excessive cost. In this article, we propose a method based on historical water gauge data to determine the water level corresponding to the MOFL. Satellite images coincident with past dates when the MOFL was reached are selected and processed to extract the water surface from which the MOFL can then be produced. The approach was implemented in a 600 km reach of the São Francisco River in Minas Gerais as a pilot project. A field survey served to validate the results. The positional accuracy of the MOFL was estimated at 24 m which was considered excellent since mostly Landsat images with a spatial resolution of 30 m were used.

Abstract in Portuguese:

RESUMO O Mexilhão dourado é uma espécie invasora no Brasil que causa impactos ambientais, remove espécies nativas e modifica condições microecológicas, além de afetar hidroelétricas e sistemas de tratamento de água. O objetivo deste estudo é estabelecer um método que seja ao mesmo tempo eficaz e eficiente para quantificação da população do mexilhão dourado em reservatórios de hidrelétricas, visando o controle populacional do animal. Um modelo matemático bidimensional foi desenvolvido combinando hidrodinâmica e dinâmica populacional para simular a distribuição de mexilhões em um reservatório. Os resultados mostraram que a região da barragem foi progressivamente infestada por mexilhões, e depois de 18 messes de simulação alcançou 80% da sua capacidade suporte. O método se mostrou satisfatório e o mapa de localização dos agrupamentos de mexilhões corresponde a observações in situ. Além disso, o resultado da simulação da densidade das algas correspondeu ao mapa de densidade de clorofila obtido por imagens de satélite. A metodologia pode ser aplicada a novas áreas e deve ser expandida para prever variações populacionais, servindo para guiar medidas de preservação ambiental e de recuperação de reservatórios impactados, apresentando uma ferramenta alternativa para os operadores hidrelétricos, que podem utilizar as informações junto as inspeções locais no planejamento dos intervalos de manutenção antes que a infestação danifique os equipamentos.

Abstract in English:

ABSTRACT Golden mussel is an invasive species in Brazil which impacts local environments, dislocating native species and altering microecological conditions as well as affecting hydroelectric power plants and water treatment systems. The objective of this research is to establish a method that is both effective and efficient to quantify the population of the Golden mussel in hydroelectric power plant reservoirs, with a focus on population control measures. A two-dimensional mathematical model was developed combining hydrodynamics and populational dynamics to simulate the distribution of mussels in a reservoir. The results showed that dam’s region was progressively infested, and after 18 months of simulation it has reached around 80% of its carrying capacity. The method proved to be satisfactory and the generated map of cluster locations for the golden mussel corresponds to field observations. Furthermore, the result of the algae density simulation matched chlorophyll-a density map obtained from satellite images. The methodology can be further applied to new areas and could be expanded to predict population variations in order to guide environmental measures for preservation and recovery of impacted reservoirs, presenting another tool for hydroelectric operators who can use information together with field inspections to plan maintenance intervals before infestation damages equipment.

Abstract in Portuguese:

RESUMO O sistema de codificação de bacias hidrográficas proposto por Pfafstetter (1989) é um importante ponto de referência e adotado pelos principais sistemas de gestão de recursos hídricos do mundo. Essa adoção se deve à simplicidade do método e à relação topológica entre os trechos de drenagem embutidos nos códigos. Porém, o sistema de codificação da bacia de Pfafstetter só pode ser aplicado em hidrografia vetorial representada por um gráfico binário anti-arborescência. Este tipo de representação causa perda de informação hidrográfica devido à simplificação de regiões onde existem áreas anastomosadas, reticuladas, em delta ou que apresentem confluências múltiplas, enlaces ou drenagens desconectadas. Este trabalho propõe melhorias no sistema de codificação da bacias hidrográficas de Pfafstetter, mantendo-o simples, assegurando a relação topológica entre os trechos de drenagem, incluindo a representação da hidrografia com múltiplas confluências, ciclos, deltas, sumidouros, massas de água e drenagens desconectadas.

Abstract in English:

ABSTRACT The coding basin system proposed by Pfafstetter (1989) is an important reference point and adopted by the principal water resources management system in the world. This adoption is due to the method’s simplicity and the topological relationship between the river stretches built-into the codes. Otherwise, the Pfafstetter basin coding system can only be applied in a hydrographic vector represented by an anti-arborescence binary graph. This type of representation causes loss of hydrographic information due to the simplification of regions where there are anabranching, braided or delta areas that implies multiple confluences, cycles or disruptions of the network. This paper proposes improvements to the Pfafstetter basin coding system, maintaining it simple, while keeping the topological relationship between the stretches and including the possibility to represent the hydrography with multiple confluences, cycles, delta mouths, sinks, water masses and disruptions to drainage.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Desde 2010, o governo brasileiro exige que as barragens que se enquadram na política nacional de barragens apresentem um plano de segurança que, entre outros tópicos, deve abordar a definição de hipóteses e possíveis cenários de desastre. Para isso, a mancha de inundação causada pelo possível rompimento deve ser modelada para a classificação da barragem quanto ao Dano Potencial Associado (DPA). A mancha de inundação é resultado de fenômenos hidráulicos complexos e difíceis de caracterizar. Diante da demanda por análises de DPA e da indisponibilidade de dados, a Agência Nacional de Águas (ANA) propôs uma metodologia simplificada para geração da zona de inundação. Este artigo propõe uma implementação em Python para esta metodologia com uma interface gráfica amigável ao usuário para a modelagem simplificada de manchas de inundação causadas pelo rompimento de barragens. Nossa implementação é baseada em software livre e de código aberto. Os resultados são similares aos produzidos pela implementação original e podem ser gerados consideravelmente em menor tempo e com menos interação do usuário.

Abstract in English:

ABSTRACT Since 2010, the Brazilian government has required that dams that fall within the national dam policy must present a safety plan, which, among other topics, must address the definition of the hypotheses and possible disaster scenarios. To achieve it, the flood zone due to an eventual failure must be modeled for the Hazard Potential (Dano Potencial Associado – DPA) classification. The flood zone is the result of complex hydraulic phenomena that are difficult to characterize. Given the demand for DPA analysis and the data unavailability, the National Water Agency (Agência Nacional de Águas - ANA) proposed a simplified methodology for generating the flood zone., This paper proposes a Python implementation for this methodology with a user-friendly Graphical User Interface. Our implementation relies on free and open-source software. The results are similar to those produced by the original implementation and can be generated considerably in less time and with less user interaction.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Mapear áreas com risco de cheias é importante para o gerenciamento de desastres em nível local, regional e nacional. O objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade de modelos de grande escala na obtenção de áreas inundadas com tempos de retorno específicos, em comparação com a mancha de inundação desenvolvida pelo Serviço Geológico do Brasil (CPRM). Foram avaliadas as manchas para os municípios de Uruguaiana, Montenegro e São Sebastião do Caí, no Rio Grande do Sul. Observou-se que os resultados gerados pelo MGB são mais abrangentes espacialmente (áreas maiores que 50km2), com um custo de obtenção menor para grandes escalas. A taxa de acerto das versões do modelo MGB regional e continental com os mapas da CPRM variaram desde cerca de 40% até 90% nas diferentes cidades, sendo que a taxa de acerto, entre o modelo regional e o mapa da CPRM aumentou com o aumento do TR. Já a compatibilidade do modelo continental foi similar para todos os TRs analisados. Os resultados sugerem a capacidade, em termos de taxa de acerto, dos modelos hidrológico-hidrodinâmicos de larga escala para avaliar o risco de inundação.

Abstract in English:

ABSTRACT Mapping flood risk areas is important for disaster management at the local, regional, and national scales. The aim of this study was to evaluate the ability of large-scale models to obtain flood hazard maps. The models were compared to the estimates developed by the Brazilian Geological Survey (CPRM) for different return periods (RP). The floods were evaluated for the municipalities of Uruguaiana, Montenegro and São Sebastião do Caí in the Rio Grande do Sul state. It was shown that the flood mapping generated by MGB covers larger areas (greater than 1000 km2; Siqueira et al. 2018), with a lower cost of obtaining for large scales. The - Hit Rate of the regional and continental MGB model versions with the CPRM maps ranged from about 40% to 90% in different cities, and the Hit Rate between the regional model and the CPRM map increased with the increased return period floods. The continental model compatibility was similar for all analyzed RPs. Our results suggest the agreement in terms of Hit Rate of current large-scale hydrological-hydrodynamic models to assess flood hazard.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Para mitigar os impactos da urbanização no ciclo hidrológico, as técnicas de baixo impacto de desenvolvimento (LID), especialmente os microrreservatórios, são utilizadas em todo o mundo. Apesar de seu uso frequente, o conhecimento público sobre essas técnicas e gestão de águas pluviais é insuficiente, principalmente na América Latina. A compreensão do público sobre a gestão de águas pluviais e das técnicas de LID leva a mais aceitação e engajamento. Nesse sentido, o objetivo deste artigo é apresentar os resultados de entrevistas sobre a percepção local dos moradores sobre a gestão de águas pluviais em Belo Horizonte/Brasil. Os resultados indicam que o sexo masculino e os entrevistados com mais de 40 anos possuem mais conhecimento sobre gestão de águas pluviais, assim como os entrevistados com nível socioeconômico mais elevado. Embora o uso de microrreservatório seja percebido positivamente, um maior conhecimento sobre águas pluviais urbanas não leva a uma maior disposição de coparticipar na gestão de águas pluviais. Os resultados fornecem uma visão geral da percepção dos habitantes sobre a gestão municipal de águas pluviais e têm grande potencial para ajudar os gestores da cidade.

Abstract in English:

ABSTRACT To mitigate urbanization impacts on the hydrological cycle, Low Impact Development techniques, especially On-site Stormwater Detention - OSD, are applied worldwide. Besides their frequent use, the public knowledge about these techniques and stormwater management is insufficient, particularly in Latin America. Public comprehension about stormwater management and LID techniques lead to more acceptance and engagement. In this sense, the aim of this article is to present the results of interviews about local’s perception on stormwater management in Belo Horizonte/Brazil. The results indicate that males and respondents older than 40 years old have more knowledge about stormwater management, as well as higher socioeconomic interviewees. Although the use of OSD is positively perceived, a greater knowledge on urban stormwater does not lead to a greater willingness to co-participate in the stormwater management. Our results provide an overview of city inhabitants’ perception of municipal stormwater management and have great potential to help managers.

Abstract in Portuguese:

RESUMO As vazões máximas são frequentemente estimadas a partir de análises de frequência de inundação, por meio de ajustes estatísticos de uma distribuição teórica de probabilidades aos dados de vazões máximas anuais. Entretanto, em razão das limitações impostas pela prática da medição da vazão in loco, são aplicados modelos empíricos como a curva chave para estimar vazão. Essas curvas são aproximações das vazões reais e incorporam diferentes fontes de incertezas, em especial nas porções de extrapolação. Tais incertezas são propagadas nas análises de frequência e influenciam nos quantis estimados. Para melhor compreender e descrever a influência das incertezas da cota-descarga neste processo, foi combinado os resultados da modelagem Bayesiana da curva chave, que considera o conhecimento físico da estação de medição como conhecimento a priori, com a análise de frequência Bayesiana de inundação sob a teoria assintótica de valores extremos. O método foi aplicado na estação de fluviométrica de Acorizal, localizada no interior do estado de Mato Grosso – BR. Os principais resultados sugeriram que, embora as incertezas da curva chave possam ser relevantes na estimativa de quantis de vazões máximas, as incertezas decorrentes de séries históricas amostrais podem exercer maiores impactos nos intervalos de credibilidade da vazão mesmo para tamanhos de amostras moderadas.

Abstract in English:

ABSTRACT Maximum flows are often estimated from flood frequency analysis, by means of the statistical fitting of a theoretical probability distribution to maximum annual flow data. However, because of the limitations imposed by the practice of at-site flow measurement, empirical models are applied as the rating curve for estimating streamflow. These curves are approximations of the actual flows and incorporate different sources of uncertainty, especially in the extrapolation portions. These uncertainties are propagated in the frequency analysis and influence the estimated quantiles. For better understanding and describing the influence of the stage-discharge uncertainty in this process, the results of Bayesian rating curve modeling, which considers the physical knowledge of the gauging station as prior information, were combined with Bayesian flood frequency analysis under asymptotic extreme value theory. The method was applied to the Acorizal stream gauging station, located in the interior of the state of Mato Grosso - BR. The main results suggested that, although the uncertainties of the rating curve can be relevant in the estimation of maximum flow quantiles, the uncertainties arising from finite-sample inference might exert greater impacts on the flow credibility intervals even for moderate sample sizes.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Com o objetivo de determinar a presença de contaminantes emergentes em corpos aquáticos e avaliar respostas dos grupos dominantes da macrofauna bêntica foram amostrados sete pontos distribuídos ao longo de três rios de mananciais em três campanhas amostrais, na bacia do Alto Iguaçu, Brasil. Foram detectadas concentrações de etinilestradiol, fenofibrato, ibuprofeno e triclosan na água e no sedimento. A fim de correlacionar os padrões de distribuição e abundância da fauna bêntica com os contaminantes encontrados, uma análise de redundância (RDA) foi aplicada e mostrou relações positivas entre grupos taxonômicos indicadores de estresse (como Tubificinae) e alguns dos contaminantes emergentes (como ibuprofeno e etinilestradiol). A análise mostrou, também, que as variáveis mais influentes na distribuição da fauna eram exclusivamente antropogênicas, o que mostra que estes compostos podem ser nocivos e que os rios destinados ao abastecimento recebem cargas poluentes.

Abstract in English:

ABSTRACT To determine the presence of emergent contaminants in aquatic environments and to evaluate responses of the dominant taxa of benthic macrofauna, seven stations were sampled along three rivers that serve as public water suppliers in three sampling campaigns, in the Upper Iguassu Basin, Brazil. Concentrations of ethinylestradiol, fenofibrate, ibuprofen and triclosan were detected in the water and sediment. To correlate patterns of distribution and abundance benthic fauna with the various contaminants found a redundancy analysis (RDA) was applied and showed positive relationships between faunal groups, that indicate stress (such as Tubificinae), and emerging pollutants (such as ibuprofen and ethinylestradiol). The analysis also showed that the most influential variables in the distribution of the fauna were exclusively anthropogenic, which shows that these compounds can be harmful and that the rivers destined for the supply are receiving pollutant loads.

Abstract in Portuguese:

RESUMO As áreas urbanas em regiões semiáridas estão sob estresse hídrico crônico. Nesse cenário, expandir o abastecimento de água com fontes descentralizadas que colaboram com um Projeto Urbano Sensível à Água (WSUD) pode ser relevante, como sistemas de aproveitamento de água de chuva (RWH). Assim, este estudo teve como objetivo analisar o potencial de aproveitamento da água da chuva em edificações públicas no semiárido brasileiro, integrando três aspectos: viabilidade (ambiental e econômica), sazonalidade e confiabilidade. Os resultados fornecem evidências substanciais sobre os benefícios do uso da água da chuva, tanto do ponto de vista ambiental quanto econômico. Esse uso pode reduzir significativamente o consumo anual de água do abastecimento público, o que reduziria a pressão sobre os corpos hídricos. Também foi demonstrado que existe uma variação considerável no potencial de economia de água potável ao longo do ano, mas que ainda assim, os sistemas fornecem confiabilidade.

Abstract in English:

ABSTRACT Urban areas in semi-arid regions are under chronic water stress. In this scenario, expanding water supply with decentralized sources that collaborate with Water-Sensitive Urban Design (WSUD) may be relevant, such as rainwater harvesting (RWH) systems. In this respect, this study aimed to analyze the potential for the use of rainwater in public buildings in the Brazilian semi-arid region, integrating three aspects: environmental and economic feasibility, seasonality, and reliability. The results provide substantial evidence on the benefits of using rainwater, both from an environmental and an economic point of view. This use can significantly reduce the annual consumption of water from the public supply, which would reduce the demand from water bodies. It has also been found that there is considerable variation in the potable water savings potential throughout the year; the systems, however, still provide reliability.

Abstract in Portuguese:

RESUMO O presente estudo teve como objetivo aplicar e avaliar um filtro exponencial que calcula a umidade do solo na zona da raiz usando dados de superfície do satélite soil moisture and ocean salinity (SMOS), assim como avaliar a umidade do solo simulada em modelos de superfície de bases de dados globais. O índice de água do solo (obtido após a aplicação do filtro exponencial) e a umidade do solo simulada com modelos de superfície terrestre (GLDAS-CLSM, GLDAS-Noah e ERA5-Land) de bancos de dados globais foram comparados com dados in situ para avaliar sua eficiência na estimativa do teor de água do solo em diferentes profundidades. As medições de superfície do satélite SMOS permitiram estimar a umidade do solo nas profundidades de 20 e 40 cm por meio da aplicação do filtro exponencial. Em ambas as profundidades, a aplicação do filtro exponencial melhorou significativamente a estimativa da umidade do solo medida pelo satélite SMOS. O modelo GLDAS-Noah apresentou os melhores valores de erro quadrático médio, enquanto os modelos GLDAS-CLSM e ERA5-Land superestimaram a umidade do solo. No entanto, a variação sazonal foi bem representada por todos os modelos de superfície.

Abstract in English:

ABSTRACT The present study aimed to apply and assess an exponential filter that calculates the root-zone soil moisture using surface data from the soil moisture and ocean salinity (SMOS) satellite, as well as to assess soil moisture simulated in land-surface models from global databases. The soil water index (obtained after application of the exponential filter) and soil moisture simulated using land surface models (GLDAS-CLSM, GLDAS-Noah, and ERA5-Land) from global databases were compared with in situ data to evaluate their efficiency in estimating soil water content at different depths. Surface measurements from the SMOS satellite allowed the estimation of soil moisture at depths of 20 and 40 cm by applying the exponential filter. At both depths, the application of the exponential filter significantly improved the estimation of soil moisture measured by the SMOS satellite. The GLDAS-Noah model had the best root mean square error values, whilst the GLDAS-CLSM and ERA5-Land models overestimated the soil moisture. Nevertheless, the seasonal variation was well represented by all land surface models.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Nascentes da bacia hidrográfica do rio Vacacaí-Mirim, no bioma Mata Atlântica, são protegidas por lei porque prestam um serviço ambiental por meio da provisão de água. Nenhum estudo proveu identificação, avaliações e informações sobre a sazonalidade da resiliência de água e condições ambientais dessas nascentes, que abastecem a região central do estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Este estudo monitorou o volume de vazão de cabeceira e interpretou os resultados através da sazonalidade e uso da curva de permanência da vazão, caracterizando as nascentes e mostrando a capacidade de produção de água. Como resultados, as nascentes apresentaram contrastes de curvas de duração de vazão maiores. Considerando tempo de monitoramento consistente, diferenças de características de vazão ocorridas das nascentes analisadas permitiram qualificar com base em sua persistência, vazão temporária ou efêmera, mostrando quais nascentes são mais resilientes. A forma da curva de permanência da vazão foi diferente para cada nascente na bacia. O estudo foi capaz de determinar a curva de duração de fluxo e confirmar a resiliência e a realidade de uma cabeceira da bacia do rio Vacacaí-Mirim, sendo mais preciso e necessário do que estimativas de fluxo de nascentes.

Abstract in English:

ABSTRACT Springs of the Vacacaí-Mirim river basin, in the Atlantic Forest biome, are protected by law because they provide an environmental service through water supply. No study provided identification, estimates and information about the seasonality of water resilience and environmental conditions of these springs, which supply the central region of the state of Rio Grande do Sul, Brazil. This study monitored headwater flow volume and interpreted the results through seasonality and use of the flow duration curve, characterizing the springs and showing the water production capacity. As a result, the springs presented higher flow duration curve contrasts. Considering consistent monitoring time, differences in flow characteristics occurred in the analyzed springs allowed to qualify based on their persistence, temporary or ephemeral flow, showing which springs are more resilient. The shape of the flow permanence curve was different for each spring in the basin. The study was able to determine the flow duration curve and confirm the resilience and reality of a headwater of the Vacacaí-Mirim river basin, being more accurate and necessary than estimates of flow from springs.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Os padrões de variabilidade espacial e temporal da qualidade da água foram avaliados através de coletas mensais de amostras de água (superfície, subsuperfície e fundo) de 2005 a 2012. A Análise de Componentes Principais foi utilizada para definir a importância relativa de cada variável e Anova (bidirecional) para analisar a significância das diferenças na qualidade da água no eixo longitudinal do reservatório. As variáveis: turbidez, transparência de Secchi, tempo de residência e temperatura têm maior importância na qualidade da água. Foram observados gradientes espaciais e temporais, relacionados aos processos de circulação, sedimentação e ressuspensão, e a influência da baixa vazão, alto tempo de residência e mistura invernal da coluna d'água na ciclagem de sólidos e nutrientes pode explicar a variação desses processos. A utilização de métodos de análise estatística multivariada forneceu informações importantes para a compreensão desses processos, auxilia na interpretação de dados complexos para melhorar o monitoramento e uso das informações para os tomadores de decisão.

Abstract in English:

ABSTRACT Spatial and temporal variability patterns of water quality were evaluated through monthly collection of water samples (surface, sub-surface and bottom) from 2005 to 2012. Principal Component Analysis was used to define the relative importance of each variable and Anova (two way) to analyze the significance of differences in water quality in the longitudinal axis of the reservoir. The variables: turbidity, Secchi transparency, residence time and temperature have greater importance on water quality. It was observed spatial and temporal gradients, related to the circulation, sedimentation and resuspension processes, and the influence of low flow, high residence time and winter mixing of water column on the cycling of solids and nutrients may explain the variation in these processes. The use of multivariate statistical analysis methods provided important information to understand these processes, it helps the interpretation of complex data to improve monitoring, and use of information to decision makers.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Esta pesquisa visa avaliar os efeitos da presença de obstáculos na hidrodinâmica das correntes de turbidez. Nove simulações físicas de uma mistura mal selecionada de água e carvão (Cvol = 5%; D50 = 47 μm) foram executadas em um canal de acrílico medindo 4.00 x 0.49 x 0.24 m. Foram utilizadas três vazões de injeção (5, 10 e 25 L.min-1) em três configurações topográficas diferentes: canal sem obstáculos, canal com três obstáculos de 3 cm de altura e canal com três obstáculos de 6 cm de altura. Os resultados mostraram que quanto maior a altura dos obstáculos, maior o bloqueio do escoamento, causando alterações nos perfis verticais da forma, da velocidade, do regime de escoamento (supercrítico para subcrítico), da geometria e da zona de recirculação entre os obstáculos. A redução da altura em 50% (3 cm) indica que a corrente de turbidez desenvolveu um comportamento semelhante à condição sem obstáculos. Após ultrapassar a sequência de obstáculos, o escoamento tende a regenerar sua própria estrutura hidrodinâmica da mesma forma que a condição imediatamente anterior aos obstáculos.

Abstract in English:

ABSTRACT This research aims to evaluate the effects of the presence of obstacles on turbidity currents hydrodynamics. Nine physical simulations of a poorly sorted mixture of water and coal (Cvol = 5%; D50 = 47 μm) were run in a laboratory test channel with three flow discharges (5, 10 and 15 L.min-1) in three different topographic configurations: runs without obstacles; runs with three 3 cm-high obstacles and runs with three 6 cm-high obstacles. The results showed that greater height of obstacles leads to greater blockage of the flow, causing changes on vertical profiles of velocity shape, flow regime (supercritical to subcritical), geometry and flow circulation in the zone between obstacles. Obstacle height reduction by 50% led to similar behavior of the turbidity current as the no-obstacles condition. After passing over the sequence of the obstacle, the turbidity current tended to regenerate a hydrodynamic structure comparable to the no-obstacles conditions.

Abstract in Portuguese:

RESUMO A maior parte das infraestruturas hídricas foram projetadas para condições climáticas e demandas que estão mudando rapidamente. Neste estudo, foi investigada a magnitude das inundações e a segurança de barragens em cenários de mudanças climáticas, utilizando um conjunto de modelos climáticos do CMIP6, acoplados a um modelo hidrológico. Foram comparadas as condições climáticas históricas e futuras de uma bacia hidrográfica do Ceará, Nordeste do Brasil. Os modelos revelaram uma ampla gama de níveis de risco de inundação e falha hidrológica. Metade dos cenários climáticos indicaram uma redução no período de retorno das cheias. Uma inundação associada a uma chuva de 1000 anos teve sua probabilidade de ocorrência cerca de 12 vezes maior, quando comparado o cenário SSP5 8.5 com as condições históricas. No cenário mais críticos, a lâmina d’água ultrapassou a altura da crista da barragem. Ao considerar a cheia associada a uma chuva decamilenar, o risco de colapso da barragem foi aumentado. As mudanças climáticas podem aumentar o risco de falha da infraestrutura hidráulica, que precisa ser adaptada para garantir a segurança das partes interessadas do sistema hídrico.

Abstract in English:

ABSTRACT Most water infrastructure was designed for climate conditions and demands that have been rapidly changing. In this study, we investigate flood magnitude and dam safety under climate change, using an ensemble of CMIP6 climate models, coupled to a hydrological model. We compare historical and future climate conditions of a watershed in Ceará, Northeast Brazil. Climate models revealed a wide range of risk levels of flood and hydrological failure. Half of the climate scenarios indicated a reduction in the flood return period. A flood associated with a 1000-year storm had an occurrence probability about 12 times higher when comparing the SSP5 8.5 scenario with historical conditions. In one more critical scenario, the water depth exceeded the height of the dam's crest. When considering a flood associated with a decamillennial storm, dam collapse risk was increased. Climate change might increase the risk of water infrastructure failure, which needs to be adapted to ensure the safety of the water system stakeholders.

Abstract in Portuguese:

RESUMO A caracterização geoquímica de águas salinas em reservatórios localizados em regiões semiáridas é uma questão importante a ser abordada, pois permite compreender a deterioração da qualidade da água causada pela evaporação. Neste estudo, o diagrama de Gibbs, razões iônicas e modelagem geoquímica foram empregados para decifrar os processos geoquímicos que afetam a evolução química da água de três reservatórios salinos localizados no semiárido do estado de Sergipe, Nordeste do Brasil. Os principais processos geoquímicos envolvidos na composição química da água dos reservatórios foram a dissolução do sal marinho, intemperismo dos silicatos, troca iônica, com uma contribuição limitada da dissolução de carbonatos. A modelagem geoquímica confirmou que a evaporação-cristalização é o principal mecanismo que controla a composição química da água, levando ao aumento das concentrações de Na+, Mg2+, Ca2+ e Cl-, e redução do HCO3- pela precipitação de calcita e dolomita. Além disso, os modelos simulados reproduziram a tendência observada nos dados hidroquímicos reais e indicaram excelente concordância entre as concentrações iônicas simuladas e as concentrações iônicas reais, para a maioria dos íons maiores. O maior desvio foi observado para o HCO3-, cujas concentrações reais foram muito mais elevadas que as previstas pela modelagem e isso tem sido atribuído a restrições cinéticas na precipitação da calcita.

Abstract in English:

ABSTRACT The geochemical characterization of saline water in reservoirs located in semi-arid regions is an important issue to be addressed, as it allows us to understand the deterioration of water quality caused by evaporation. In this study, the Gibbs diagram, ionic ratios and geochemical modeling were employed to decipher the geochemical processes that affect the chemical water evolution of three saline reservoirs located in the semi-arid region of Sergipe state, Northeastern Brazil. The reservoirs geochemical processes mainly include sea salt dissolution, silicate weathering, ion exchange, with a limited contribution from the dissolution of carbonates. Geochemical modeling confirmed that evaporation-crystallization is the main mechanism that controls the chemical composition of water, leading to increased concentrations of Na+, Mg2+, Ca2+ and Cl-, and reduction of HCO3- by precipitation of calcite and dolomite. Furthermore, the simulated models reproduced the trend observed in the real hydrochemical data and indicated excellent agreement between the simulated ion concentrations and the real ion concentrations for most of the larger ions. The highest deviation was observed for HCO3 whose actual concentrations were much higher than those predicted by the modeling, attributed to kinetic restrictions concerning calcite precipitation.

Abstract in Portuguese:

RESUMO O conhecimento da taxa de infiltração de água no solo é fundamental para estudos hidrológicos, planejamento e projeto de sistemas de irrigação e drenagem, entre outras aplicações. Diversos trabalhos têm sido realizados em parcelas com e sem cobertura vegetal, objetivando identificar a influência da cobertura no processo de infiltração de água no solo. Porém, poucos trabalhos tem abordado a relação entre as taxas de infiltração com e sem cobertura vegetal. Avaliamos, neste trabalho, a capacidade de iteração entre as taxas de infiltração com e sem cobertura vegetal, buscando identificar potenciais correlações. O objetivo principal deste trabalho foi de propor um modelo empírico inovador, de fácil utilização, que permita a conversão de taxas de infiltração em sistemas com cobertura vegetal em taxas de infiltração sem cobertura e vice versa. A base de dados foi composta por 142 testes, sendo 71 testes com cobertura e 71 testes sem cobertura vegetal, compreendendo 6 diferentes tipos de solo e 18 tipos de coberturas e manejo. O modelo proposto tomou como base o modelo Kostiakov-Lewis, apresentando desempenho semelhante a outros modelos de infiltração, sendo eficaz em qualquer sistema de plantio e cobertura vegetal.

Abstract in English:

ABSTRACT Soil water infiltration rates are essential for hydrological studies, planning and design of irrigation and drainage systems, among other applications. Various studies have been carried out in plots with and without vegetation cover, aiming to identify the influence of the cover on the water infiltration process in soil. However, a few works have addressed the relationship between infiltration rates of a plot with and without vegetation cover. Here we investigated the ability to iterate between infiltration rates with and without vegetation cover, seeking to identify potential correlations. We propose an innovative and easy-to-use empirical model that allows the conversion of infiltration rates in systems with vegetation cover into infiltration rates without coverage and vice versa. Altogether, we used a dataset comprising 142 rainfall simulation experiments under plots with and without cover, including 6 different types of soil and 18 types of land cover and management. The proposed model was based on the Kostiakov-Lewis model, presenting performance similar to other infiltration models, which is effective in a variety of planting and vegetation cover systems.

Abstract in Portuguese:

RESUMO A estimativa de fluxo descarga é um componente essencial do planejamento e da tomada de decisões. Está altamente correlacionado com muitas atividades de desenvolvimento envolvendo recursos hídricos. O estudo do transporte de sedimentos nos rios nos ajudará a desenvolver políticas e planos de conservação do solo, controle de enchentes, irrigação, navegação e problemas de biodiversidade aquática. Usando modelos baseados em dados, como Redes Neurais Artificiais (ANNs), a modelagem de vazão e do transporte de sedimentos é frequentemente adotada devido à sua aplicabilidade e capacidade de resolução de problemas. Este estudo utilizou três algoritmos de treinamento como Gradiente Conjugado Escalonado (SCG), Regularização Bayesiana (BR) e Levenberg-Marquardt (LM) para simular o fluxo de vazão e a concentração de sedimentos suspensos (SSC). Depois de otimizar o melhor algoritmo de treinamento baseado nos parâmetros de eficiência do modelo, o modelo LM-ANN foi utilizado para prever o fluxo vazão por dois anos e a modelagem de sedimentos suspensos foi validada com a ajuda de dados observados. O resultado mostrou que os resultados simulados acompanharam o fluxo de vazão, bem como o SSC com a precisão desejada com base nos parâmetros de eficiência do modelo, como coeficiente de determinação (R2), Nash Sutcliffe Efficiency (NSE), Root Mean Square Error (RMSE) e Root Mean Square Deviation (RMSD). Os resultados do estudo revelam que no fluxo de córregos a concentração de sedimentos suspensos é significativamente afetada pelo material de rocha base, geleiras cobertas por detritos e gelo carregado de detritos não consolidados. O transporte dos sedimentos é alto na bacia de Alaknanda em comparação com as outras bacias e os estudos anteriores. Isso pode acontecer devido às severas atividades antropogênicas na bacia circundante.

Abstract in English:

ABSTRACT The estimation of stream discharge is an essential component of planning and decision-making. It is highly correlated with many development activities involving water resources. The study of transportation of sediments in the rivers will help us to develop policies and plans for soil conservation, flood control, irrigation, navigation, and aquatic biodiversity problems. Using data-driven models such as Artificial Neural Networks (ANNs), modeling of streamflow and sediment transport is frequently adopted due to their applicability and problem-solving ability. This study has used three training algorithms such as Scaled Conjugate Gradient (SCG), Bayesian Regularization (BR), and Levenberg-Marquardt (LM) to simulate the streamflow and Suspended Sediments Concentration (SSC). After optimizing the best training algorithm based on the model efficiency parameters, L-M based-ANN model has been used to predict streamflow for two years and the modeling of suspended sediments was validated with the help of observed data. The result shows that the simulated results tracked the streamflow as well as SSC with the desired accuracy based on the model efficiency parameters such as coefficient of Determination (R2), Nash Sutcliffe Efficiency (NSE), Root Mean Square Error (RMSE), and Root Mean Square Deviation (RMSD). The study's outcomes reveal that in the streamflow the concentration of suspended sediments is significantly affected by the base rock material, glaciers covered by debris, and moraine-laden ice. The transportation of the sediments is high in the Alaknanda basin as compared to the other basins and the previous studies. This might happen due to the severe anthropogenic activities in the surrounding basin.

Abstract in Portuguese:

RESUMO É apresentado um algoritmo capaz de calcular a rota ótima para adutoras que atravessam terrenos com ou sem restrições de deslocamento adicionais às diferenças de cota e às perdas de carga a serem vencidas por bombeamento. O critério empregado, tanto na definição do diâmetro da adutora, como no cálculo das rotas viáveis é o da minimização da despesa anual, resultante da soma dos (i) custos anualizados referentes à aquisição da tubulação com os (ii) custos de pagamento pela energia elétrica para funcionamento do sistema ao longo de sua vida útil. A geometria das rotas mais curtas no espaço multidimensional de busca é calculada pelo algoritmo proposto, denominado BAGDA (Busca pelo Ajuste Geométrico da Despesa Anual), obtendo-se assim a combinação ótima entre comprimento e altura manométrica da adutora. As aplicações realizadas evidenciam a eficiência do algoritmo em fornecer traçados isentos de subjetividades e sensíveis às variáveis mais importantes consideradas no projeto de sistemas adutores.

Abstract in English:

ABSTRACT This paper presents an algorithm capable of calculating the optimal route for pipelines that traverse terrain with or without additional displacement constraints to the difference in ground elevations and head losses to be overcome by pumping. The criterion used to determine the pipeline diameter and calculate feasible routes was minimizing the annual cost, which results from the sum of (i) annualized costs related to the acquisition of the pipeline and (ii) costs of payment for electric power to operate the system throughout its useful life. The geometry of the shortest routes in the multidimensional search space is calculated by the proposed algorithm, called BAGDA (Busca pelo Ajuste Geométrico da Despesa Anual, in Portuguese, or Search for the Annual Cost of Geometric Tuning, in English), thus obtaining the optimal combination of length and manometric head of the pipeline. The performed applications show the efficiency of the algorithm in providing subjectivity-free routes sensitive to the most important variables considered in the design of piping systems.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Neste estudo, utilizamos uma técnica de redes neurais conhecida como Mapa Auto Organizável (SOM, em inglês), para identificar e agrupar padrões espaço-temporal de precipitação. Esses grupos foram comparados com o regime de precipitação de dez principais sub-bacias hidrográficas do Brasil. Sessenta anos de dados de precipitação diária foram obtidos de uma rede de 389 estações meteorológicas no Brasil onde foram utilizados como entrada de dados para o SOM, com um número de seis grupos pré-definidos através dos métodos de Elbow e Silhoette. Os seis padrões espaço-temporal de precipitação foram identificados pelo SOM o qual conseguiu identificar condições sinóticas típicas como o Sistema de Frentes Frias (FF) Sistema de Monção da América do Sul (SMAS) e a Zona de Convergência Intertropical (ZCIT). Assim, concluímos que o SOM teve um bom desempenho utilizando dados interpolados de precipitação para identificar padrões espaço-temporal de precipitação, sendo que essa técnica de SOM pode ser promissora para monitorar os padrões espaço-temporal de precipitação que causam consideráveis impactos nas bacias hidrográficas e usinas hidroelétricas no Brasil.

Abstract in English:

ABSTRACT In this study, we used neural networks known as self-organizing maps (SOMs) to identify clusters of spatial synoptic precipitation patterns. These clusters were compared with the precipitation regime of the ten main hydrographic sub-basins in Brazil. Sixty years of daily precipitation data obtained from over 389 weather station in Brazil were used as input data for the SOMs, with a number of six clusters being prescribed as the optimal number according to the elbow and silhouette methods. The six precipitation patterns identified by the SOMs reflect the typical synoptic conditions associated mainly with the cold frontal systems (CF), South American Monsoon System (SAMS) and Inter-tropical Convergence Zone (ITCZ). In conclusion, SOMs perform well using interpolated precipitation data as the input data to identify synoptic precipitation patterns, which could be used to monitor the spatial distribution of precipitation, which affects the hydrographic basins in Brazil and hence hydropower plant performance.

Abstract in Portuguese:

RESUMO O uso da temperatura como traçador natural em hidrologia é observado desde a década de 1960. Nos últimos anos, foi possível observar um resgate do uso desta propriedade física na investigação do ciclo da água. As principais razões são a redução de custos na medição de temperatura e o desenvolvimento da medição de temperatura distribuída. A partir deste contexto, este trabalho apresenta um estudo da interação rio-aquífero, na Bacia do Ribeirão da Onça (afloramento do Sistema Aquífero Guarani), a partir do uso de dados de vazão do curso principal e utilizando a temperatura como traçador natural. Duas calhas Parshall foram instaladas a uma distância de 1,2 km entre si, de forma a quantificar a vazão do curso principal e determinar a contribuição de água subterrânea. Um cabo de fibra ótica foi empregado para identificar regiões de contribuição da água subterrânea ao curso superficial, assim como uma sonda de temperatura, com termistores, foi utilizada para medir o gradiente de temperatura vertical e estimar as taxas de troca entre estes meios. Os resultados indicam uma diferença de vazão de ~250 m3.h-1 entre as calhas, o que pode ser interpretado como contribuição do fluxo de base ao rio. O sistema de medição distribuído de temperatura (DTS) permitiu a identificação de regiões de contribuição de água subterrânea, em virtude da diferença de temperatura entre água subterrânea e superficial. Taxas de descarga de 200 a 300 mm.dia-1 foram obtidas a partir das medições pontuais de temperatura, que concordam com os valores obtidos a partir da medição de vazão. O trabalho demonstra que a temperatura pode ser utilizada como um traçador natural, mesmo em áreas tropicais, em que a temperatura da água subterrânea é superior à da água superficial, especialmente nos períodos de inverno.

Abstract in English:

ABSTRACT The use of temperature as a natural tracer in hydrology is noticed since the 1960s. In recent years, there has been a revival of the use of this physical property in the investigation of water cycle. The main reasons are the cost reduction of temperature measurements and the development of distributed temperature sensing. Here, we present a study of the groundwater-surface water interaction in the Onça Creek Watershed (Guarani Aquifer System outcrop) using stream discharge data and temperature as a natural tracer. Two Parshall flumes were installed 1.2 km apart to quantify stream discharge and determine groundwater contribution. We used an optic fiber cable to identify interaction locations and a probe with thermistors to measure the vertical temperature gradient and estimate flux rates. The results show a discharge difference of ~250 m3.h-1 between both flumes, which we interpret as baseflow contribution. The distributed temperature sensing allowed the identification of regions with gaining behavior. Discharge rates between 200 and 300 mm.day-1 were determined from vertical temperature measurements, which agrees with the streamflow data. The study demonstrated that temperature is attractive as natural tracer in tropical conditions, where the groundwater temperature is higher than the surface water temperature, especially during the winter.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Um dos dilemas que caracterizam o final do serviço ativo das pequenas centrais hidrelétricas (PCHs) é quanto ao destino das barragens. É o caso da PCH Pandeiros, localizada em Minas Gerais, Brasil. Diversas alternativas estão sendo consideradas para viabilizar seu descomissionamento, como a abertura da comporta de descarga de fundo e a remoção do dique de contenção do reservatório. No entanto, em revisão de pesquisas recentes na bacia, constatou-se a presença de mais de 200 voçorocas ativas a montante da barragem, contribuindo para o assoreamento do reservatório e do Pantanal Mineiro, um extenso pantanal a jusante da PCH que é vital para a biodiversidade da região. Seguindo um movimento mundial para reuso dessas estruturas, propõe-se a dragagem periódica de parte dos sedimentos retidos no reservatório, convertendo-o em armadilha para diminuir o assoreamento do pantanal por parte do sedimento de montante, bem como criar um volume de reservação para água necessária para agricultura e consumo humano.

Abstract in English:

ABSTRACT One of the dilemmas that characterizes the end of active service of small hydroelectric plants (SHPs) is regarding the destination of the dams. This is the case of the Pandeiros SHP, located in the state of Minas Gerais, Brazil. Several alternatives are being considered to make its decommissioning feasible, such as opening the bottom discharge gate and removing the reservoir containment dike. However, in a review of recent research in the basin, more than 200 active gullies were found upstream of the dam, contributing to the silting up of the reservoir and of the Pantanal Mineiro, an extensive wetland downstream of the SHP that is vital to the biodiversity of the region. Following a worldwide movement to reuse such structures, periodic dredging of part of the sediment retained in the reservoir is proposed, converting it into a trap to reduce the silting of the wetland by the upstream sediment, in addition to the creation of a reserve volume of water needed for agriculture and human consumption.

Abstract in Portuguese:

RESUMO O Complexo Estuarino Lagunar Mundaú-Manguaba (CELMM) é um sistema composto por duas lagunas costeiras do tipo sufocadas, que estão conectadas por canais estreitos e compartilham uma única embocadura, que muda de posição dinamicamente. Este estudo avalia os efeitos que as alterações morfológicas na embocadura do CELMM provocam na qualidade da água usando o Sistema Hidrodinâmico Ambiental (SisBaHiA®) e o Índice de Estrado Trófico (TRIX). Os resultados mostraram que, no interior das lagunas, as concentrações dos parâmetros avaliados são influenciadas principalmente pelo aporte fluvial, não sendo verificadas grandes alterações nos valores médios das concentrações na região das embocaduras nos três anos simulados (2006, 2014 e 2017). O índice TRIX apresentou maiores alterações no período chuvoso, observando-se redução dos valores de TRIX com o aumento da vazão nas porções noroeste e central da laguna Mundaú e, aumento dos valores de TRIX com o aumento da vazão na laguna Manguaba.

Abstract in English:

ABSTRACT The Mundaú-Manguaba Estuary Lagoon Complex (CELMM), located on the coast of Alagoas state in Northeastern Brazil, consists of two choked coastal lagoons connected to the Atlantic Ocean by a series of narrow channels, establishing a single tidal inlet, which dynamically alters their position. This study uses the modeling system SisBaHiA® (in Portuguese, Sistema Hidrodinâmico Ambiental) and Trophic Index (TRIX) to evaluate how morphological changes in the CELMM can influence the water quality of the lagoons. The results showed that water quality is mainly influenced by river discharge regimes, with no major changes in the region of the tidal inlet for the three simulated years (2006, 2014 and 2017). Trophic index showed greater changes in the rainy season, with a decline in values as river discharge increases, mainly in the northwest and central portions of the Mundaú Lagoon. In the Manguaba Lagoon an opposite pattern was found, namely a rise in the Trophic index with increased river discharges.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Aracati, município do Estado do Ceará, apresenta problemas hídricos. A escassez de água é agravada pelas irregularidade de chuva e, também, pela falta de gestão desses recursos. O trabalhou realizou um diagnóstico da disponibilidade hídrica no município fornecendo suporte no planejamento hídrico municipal. Utilizou-se os dados secundário de índices pluviométricos e poços de águas subterrâneas. O Google Earth Pro® foi usado para mapear as massas d'água. O município apresenta forte seca e baixa relação água-terreno. A avaliação de produção diária dos 19 poços ativos, destinados ao consumo humano, têm capacidade para abastecer 65% da população local. Outros 23 poços encontram-se desativados, causando um déficit de mais 20% da oferta hídrica subterrânea. Quanto a qualidade da água, 52% dos poços apresentam água salobra; 25%, água salgada; e 23% água doce. Portanto, ressalta-se a importância de gerir e promover iniciativas de uso sustentável dos mananciais hídricos.

Abstract in English:

ABSTRACT Aracati, a municipality in the State of Ceará, is experiencing water shortages. The unpredictability of rainfall and a lack of management of these resources worsen water scarcity. The work diagnosed water availability in the municipality to aid municipal water planning. The secondary data was precipitation, drilling wells, and water bodies mapped in Google Earth Pro®. The municipality presents a severe drought and has a poor water-to-land ratio. The 19 operating wells intended for human use have a daily output estimate sufficient to supply water to 65% of the local population. A further 23 wells are inactive, contributing another 20% to the groundwater supply deficit. Concerning water quality, there is fresh water in 23% of the wells, saline water in 25%, and brackish water in 52% of the wells. Therefore, it is critical to focus on managing and supporting projects for the sustainable use of water resources.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Este trabalho visa apresentar como o monitoramento contínuo e sistemático de bacias representativas e experimentais pode contribuir para formação de profissionais e pesquisadores qualificados em recursos hídricos, a partir de um estudo de caso da Bacia do Ribeirão da Onça (BRO). Por meio de um levantamento histórico da rede de monitoramento e dos trabalhos desenvolvidos na área, buscou-se identificar as pessoas e mapear sua localização geográfica e profissional, a fim de analisar o impacto e a importância desta área para a comunidade de recursos hídricos. Foi possível quantificar 90 trabalhos científicos já desenvolvidos na BRO, que permitiram a formação de 22 mestres e 4 doutores, além de envolver outros 33 colaboradores externos. Considerando os profissionais formados, observa-se que 85% deles seguem exercendo funções relacionadas aos recursos hídricos, em instituições públicas e privadas, espalhadas pelo Brasil e no exterior. Destaca-se ainda a importância do suporte financeiro de agências de fomento e outros órgãos de pesquisa, tanto para a expansão da rede de monitoramento quanto para o apoio aos alunos de pós-graduação. Acredita-se que o envolvimento de programas de pós-graduação da área de recursos hídricos pode ser uma forma de aumentar o número de bacias experimentais e representativas monitoradas no Brasil.

Abstract in English:

ABSTRACT This study aims to present how continuous and systematic monitoring in representative and experimental watersheds can help form high-level professionals and researchers in water resources, based on a case study of the Onça Creek Watershed (OCW). Through a historical survey of the monitoring network and the scientific studies carried out in the area, we identified people and map their geographical and professional location, to analyze the impact and importance of this area for the water resources community. We identified 90 scientific studies already developed at the OCW, which resulted in 22 masters and 4 Ph.D. students formed, involving another 33 external collaborators. We observed that 85% of the trained professionals continue to exercise functions related to water resources, in public and private institutions, throughout Brazil and abroad. We highlight the importance of financial support from research and development agencies, both for the monitoring network expansion and the training students' scholarships. We believe that the involvement of water resources graduate programs can be a way to increase the number of experimental and representative watersheds monitored in Brazil.

Abstract in Portuguese:

RESUMO A grande cheia de 1941 continua a ser o evento de inundação mais impactante e traumático da história de Porto Alegre. Esse evento foi causado por uma combinação da grande precipitação na bacia nos dias anteriores ao pico da cheia, e do vento ocorrido durante a cheia. Entretanto, a influência do vento sobre o nível máximo da cheia, embora frequentemente mencionado, não é bem conhecida. Isto ocorre em grande parte porque não existem dados sistemáticos de medição de velocidade e direção do vento em 1941. Portanto, o presente trabalho tem como objetivo estimar a vazão e a cota máxima da cheia na cidade de Porto Alegre e em outros pontos relevantes da bacia utilizando a modelagem hidrológica-hidrodinâmica e, a partir daí, analisar o possível papel do vento durante a cheia, através da simulação de cenários hipotéticos de vento. Os resultados mostraram que as vazões e níveis foram representados razoavelmente bem com o modelo MGB em diversos locais da bacia. Em relação ao evento de 1941 e os cenários montados, a contribuição do vento para o pico da cheia foi da ordem de poucos a dezenas de centímetros, evidenciando o potencial papel do mesmo apesar das limitações do modelo.

Abstract in English:

ABSTRACT The great flood of 1941 remains the most impactful and traumatic flood event in the history of Porto Alegre. This event was caused by a combination of heavy rainfall in the basin in the days prior to the peak of the flood, and the wind that occurred during the flood. However, the influence of wind on the maximum flood level, although frequently mentioned, is not well known. This is largely because there are no systematic data for wind speed measuring and direction in 1941. Therefore, the present work aims to estimate the discharge and the maximum flood level in the city of Porto Alegre and in other relevant points of the basin. using hydrological-hydrodynamic modeling and, from there, analyze the possible role of the wind during the flood, through the simulation of hypothetical wind scenarios. The results showed that the discharges and levels were represented reasonably well with the MGB model at several locations in the basin. In relation to the 1941 event and the scenarios created, the contribution of the wind to the peak of the flood was of the order of a few to tens of centimeters, showing its potential role despite the limitations of the model.

Abstract in Portuguese:

RESUMO A curva de regularização é obtida a partir das séries históricas de vazão e determina as demandas possíveis de serem atendidas para diferentes volumes dos reservatórios. Contudo, como efeito da não estacionariedade as estatísticas relacionadas às séries históricas podem variar com o tempo, o que reflete em uma alteração no risco de operação dos reservatórios. Este estudo explora a questão analisando dois conjuntos de dados: (i) energias naturais afluentes a reservatórios equivalentes e (ii) séries de vazões afluentes a quatro usinas hidrelétricas em operação. Simulações de Monte Carlo são utilizadas para a obtenção de faixas de confiabilidade das curvas. Os resultados mostram que as séries temporais das regiões Sul e Nordeste do Brasil apresentaram tendências de aumento e redução, respectivamente. Consequentemente, a capacidade de regularização do reservatório ao Sul decaiu, mas somente em termos relativos. Por outro lado, o reservatório no Nordeste apresentou uma perda na capacidade de regularização por efeito do decaimento na vazão média.

Abstract in English:

ABSTRACT The reservoir storage-yield-reliability (S-Y-R) curve defines the required volume to meet a specific yield. It is typically obtained through the historical streamflow time series; however, as an effect of nonstationarity, the statistical properties of a streamflow series may vary, which might lead to a change in the reservoir’s operational risk. In this study we explore this issue by analyzing two sets of annual data: (i) natural energy flows to aggregated reservoirs, and (ii) streamflow time series of four hydropower plants currently in operation in Brazil. The study is supported by Monte Carlo simulations to account for the reliability of the S-Y-R curves. Results suggest that the time series from the Southern and Northeast regions exhibit upward and downward trends, respectively. Consequently, the regularization capacity of the Southern reservoir decreased, however only in relative terms. On the other hand, the Northeastern reservoir had an actual loss of its regularization capacity as an effect of lower average streamflow.

Abstract in Portuguese:

RESUMO A calibração de modelos hidrológicos estima os valores de parâmetros que não podem ser mensurados e permite a simulação dos processos chuva-vazão. Os algoritmos evolucionários multi-objetivos podem tornam a calibração mais rápida e eficiente por meio de processos iterativos. Contudo, o critério de parada padrão usado para encerrar o processo iterativo é baseado em um número de iterações pré-definido pelo usuário. Como alternativa, o critério de parada Ticona é baseado no número mínimo de iterações requerido para alcançar um determinado número de soluções não-dominadas na Frente de Pareto, resultando em um menor tempo computacional sem perda de desempenho durante a calibração. Neste estudo, foi avaliado o uso do critério de parada Ticona na calibração do Tank Model. A calibração foi realizada em duas bacias hidrográficas, usando três algoritmos genéticos e duas funções-objetivo. Os resultados indicaram um tempo computacional 27,4% a 44,1% menor quando utilizado o critério de parada Ticona em comparação com o critério de parada padrão, ao mesmo tempo que foram obtidos resultados similares quanto aos valores dos parâmetros calibrados e à série temporal de vazão simulada.

Abstract in English:

ABSTRACT Calibration of hydrologic models estimates parameter values that cannot be measured and enable the rainfall-runoff processes simulation. Multi-objective evolutionary algorithms can make the calibration faster and more efficient through an iterative process. However, the standard stopping criterion used to stop the iterative process is to reach a pre-defined number of iterations defined by the modeller. Alternatively, the Ticona stopping criterion is based on the minimum number of iterations required to achieve a determined number of non-dominated solutions in the Pareto front, resulting in a reduction of the computational time without losing performance during the calibration processes. We evaluated the Ticona stopping criterion in the Tank Model calibration. The calibration processes were performed using data from two river basins, with three genetic algorithms and two objective functions. The Ticona stopping criterion required a computational time 27.4% to 44.1% lower than using the standard stopping criterion and were obtaining similar results in simulated streamflow time series and similar values of the best set of parameters.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Os projetos de transferências de água entre bacias hidrográficas se apresentam como uma possível solução para o aumento de escassez hídrica em diversas regiões. Porém, estes projetos são frequentemente caros e necessitam de grandes infraestruturas, sendo necessário, portanto, maximizar os seus benefícios e reduzir seus custos. Nesse contexto, o objetivo deste estudo é a definição de critérios técnicos para operação de reservatórios no contexto de transferência de água entre bacias hidrográficas, tendo como área de estudo o reservatório Engenheiro Armando Ribeiro Gonçalves (ARG) no estado do Rio Grande do Norte, um dos açudes receptores das águas do Projeto de Integração do Rio são Francisco (PISF). Os resultados demonstram que o uso de condições hidrológicas para definição de quando e quanto transferir, é de extrema importância para o gerenciamento dos recursos hídricos, pois aumenta a eficiência do reservatório, reduz os volumes transferidos e, consequentemente, os custos dessa atividade.

Abstract in English:

ABSTRACT Inter-basin water-transfer projects are used as a possible solution to increasing water scarcity in many regions, but these projects are often expensive and require large infrastructures, so their benefits need to be maximised and their costs reduced. In this context, this study’s objective was to define technical criteria to operate water reservoirs in the context of water transfer between river basins by using Brazil’s Armando Ribeiro Gonçalves (ARG) reservoir in the state of Rio Grande do Norte, one of the reservoirs receiving water from the São Francisco River Integration Project (PISF), as a case study. The results demonstrate that using hydrological conditions to define when and how much water to transfer is extremely important for water resource management, as it increases reservoir efficiency and reduces transferred volumes, thereby cutting costs.

Abstract in Portuguese:

RESUMO A estimativa de valores Curva Número (CN) a partir de dados chuva-vazão é um tópico atrativo em hidrologia. No entanto, há carência de valores de CN para o material Pavimento de Concreto Intertravado (PCI), particularmente quando assentado sobre o solo exposto (não sobre uma estrutura de pavimentos permeáveis). Aqui, nós calculamos valores de CN para o PCI assentado sobre solo argiloso e usando dados medidos de chuva e capacidade de infiltração. Nós estimamos o escoamento superficial (Q) usando dados de altura de chuva com duração de 24 horas (P24) junto com um modelo de infiltração, sob a hipótese do processo hortoniano de geração de Q. Para estimar o valor de CN para cada evento de chuva, nós adotamos a abordagem incremental do tipo chuva-vazão. Nós obtivemos valores de CN variando de 52 (RMSE = 9,09 mm and R2 = 0,03) a 63 (RMSE = 1,45 mm and R2 = 0,97). Resumidamente, os melhores valores de CN foram iguais a 52,2 e 60,1, considerando os dadosP24-Qordenados naturalmente e ranqueados, respectivamente. Nossos resultados indicam que é melhor usar um valor de taxa de abstração inicial (λ) igual a 0,20 para o material PCI. As descobertas fornecem um melhor entendimento sobre o processo chuva-vazão no material PCI e ajudam a aprimorar projetos de sistemas de drenagem pluvial.

Abstract in English:

ABSTRACT Curve Number (CN) values estimating from rainfall-runoff data is an attractive topic in hydrology. However, CN values are lacking for Interlocking Concrete Pavement (ICP) material, mainly when seated over bare soil (not over a permeable pavement structure). Here, we compute CN values for the ICP seated over clayey soil using measured rainfall and infiltration capacity data. We estimated runoff (Q) using 32 events of 24-hour rainfall depth (P24) and an infiltration model, assuming a hortonian runoff process. To estimate the CN for each P24 event, we used the rainfall-runoff incremental approach. Overall, we obtained CN values ranging from 52 to 63. The best CN values to estimate Q were equal to 52.2 (RMSE = 9.09 mm and R2 = 0.03) and 60.1 (RMSE = 1.45 mm and R2 = 0.97), considering natural- and rank-ordered P24-Q data, respectively. Our results indicate that it is more suitable to use the initial abstraction ratio (λ) equal to 0.20 for the ICP material. The findings provide a better understanding of the rainfall-runoff process in ICP and help improve the design of stormwater drainage systems.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Os modelos hidrológicos são uma das formas mais eficazes de avaliar o comportamento da água e o risco de inundação, embora a qualidade de seus resultados seja determinada pela representatividade dos dados de entrada, principalmente pluviométricos. Normalmente, apenas dados pluviométricos são utilizados, os quais são incapazes de representar a variabilidade espacial da chuva. Visando reduzir as incertezas do modelo, avaliou-se o desempenho do modelo hidrológico na determinação do escoamento, com base em dados de chuva distribuída aplicados em uma bacia hidrográfica urbana com estruturas de macrodrenagem. Dados de chuva distribuídos, derivados de uma fusão condicional de medições de radar e de pluviômetros, foram usados como dados de entrada do modelo hidrológico e levaram a resultados de escoamento muito precisos. A análise dos resultados demonstrou que para modelar bacias hidrográficas urbanas com precisão são necessários dados pluviométricos distribuídos, além de conhecimento sobre os sistemas de esgoto e drenagem, reforçando a necessidade de utilização de ferramentas compatíveis com a complexidade do local.

Abstract in English:

ABSTRACT Hydrological models are one of the most effective ways of assessing water behavior and flood risk, although the quality of their results is determined by the input data representativity, especially rainfall. Normally, only rain gauge data is used, unable to represent rain spatial variability. Aiming to reduce the model’s uncertainties, hydrological model performance was evaluated in determining the runoff based on distributed rainfall data applied in an urban watershed with macro drainage structures. A distributed rainfall data, derived from a conditional merging of radar and field measurements, was used as the hydrological model’s input data, and led to very accurate runoff results. The analysis of the results demonstrated that to model urban watersheds with accuracy, distributed rainfall data is required, as well as knowledge about the sewage and drainage systems, reinforcing the need to use tools that are compatible with the site complexity.

Abstract in Portuguese:

RESUMO A presença de grandes quantidades de macrófitas aquáticas em reservatórios pode desencadear diversos impactos no ecossistema local e o uso de metodologias convencionais para seu monitoramento retorna apenas informações do momento presente. Com isso em vista, este estudo teve como objetivo mapear a variação espaço-temporal da cobertura de macrófitas utilizando imagens Landsat 5, 7 e 8 para o período de 1984-2021 no reservatório Jupiá, Brasil, além de determinar curvas e mapas de permanência da cobertura de macrófitas. A identificação desses organismos nas imagens, e sua distinção de outras espécies vegetais, foi feita através de índices espectrais (NDVI, GNDVI e GSAVI) e da determinação do intervalo característico de cada uma dessas classes, a qual se deu por distribuições de probabilidade. Foram observadas variações interanuais na disposição espacial das macrófitas e tendência de crescimento da área, sendo este último possivelmente causado pela implantação de um reservatório a montante. Apesar da quantidade de imagens sem interferências ter sido uma limitação, a construção de uma série histórica de ocupação de macrófitas e a determinação de curvas e mapas de permanência mostraram-se satisfatórias e poderão auxiliar na tomada de decisões de manejo desses organismos.

Abstract in English:

ABSTRACT The presence of large amounts of aquatic macrophytes in reservoirs can trigger several impacts on the local ecosystem and conventional methodologies used for their monitoring only returns information from the present moment. With that in mind, this study aimed to map spatio-temporal variation of macrophyte cover using Landsat 5, 7 and 8 images between 1984-2021 at Jupiá reservoir, in south east of Brazil, besides determining curves and maps of macrophyte cover permanence. The identification of these organisms in the images, and their distinction from other vegetations, was made through spectral indices (NDVI, GNDVI and GSAVI) and the determination of the characteristic range of each of these classes, which was given by probability distributions. Interannual variations were observed in the spatial arrangement of macrophytes and the area's growth trend, possibly being caused by the implantation of an upstream reservoir. Although the number of images without interference was a limitation, the construction of a historical series of macrophytes occupation and the determination of permanence curves and maps proved to be satisfactory and could help on the decision-making processes for the management of these organisms.

Abstract in Portuguese:

RESUMO O Brasil abriga uma grande quantidade de água doce. Saber como essa água armazenada é repartida no espaço e no tempo entre os componentes superficiais e subsuperficiais é crucial para uma representação mais correta do ciclo hídrico do país, o que tem grandes implicações para a tomada de decisões relacionadas à gestão dos recursos hídricos. Neste estudo, extraímos a variabilidade mensal do armazenamento de água, de 2003 a 2020, com base em diferentes fontes que representam o estado da arte da informação sobre diferentes componentes de armazenamento - águas subterrâneas, umidade do solo, águas superficiais, e reservatórios artificiais – em todas as regiões hidrográficas brasileiras, e computamos a contribuição de cada componente em relação a variabilidade total. A maior parte da variabilidade pode ser atribuída a umidade do solo (40-68%), seguida por águas subterrâneas (18-40%). Águas superficiais tem grande influência nas regiões hidrográficas do noroeste (influência de sistemas de monção) com 18-40% e nas BHRs do sul (influência de sistemas subtropicais) com 5-10%. O estoque em reservatórios artificiais tem contribuições importantes nas regiões do Paraná com 12,1%, do São Francisco com 3,5% e do Tocantins-Araguaia com 2,1%. Em termos de variabilidade de longo prazo, os estoques de água têm geralmente diminuído nas regiões leste e aumentado no noroeste e no sul, sendo os estoques de águas subterrâneas e reservatórios os mais afetados, embora essa tendência também possa ser observada nos picos de água superficial. Comparações feitas com estudos anteriores mostram que a abordagem e os conjuntos de dados utilizados podem ter um impacto considerável nos resultados. Tal análise pode ter amplas implicações na identificação da natureza da variabilidade de amplitude e fase entre as regiões, a fim de melhor caracterizá-las e obter melhores avaliações das tendências hidrológicas.

Abstract in English:

ABSTRACT Brazil hosts a large amount of freshwater. Knowing how this stored water is partitioned in space and time between surface and subsurface components is a crucial step towards a more correct depiction of the country’s water cycle, which has major implications for decision making related to water resources management. Here, we extracted monthly water storage (WS) variability, from 2003 to 2020, based on multiple state-of-the-art datasets representing different WS components – groundwater (GW), soil moisture (SM), surface waters (SW), and artificial reservoirs (RS) – in all Brazilian Hydrographic Regions (BHRs), and computed each component’s contribution to the total variability. Most of the variability can be attributed to SM (40-68%), followed by GW (18-40%). SW has great influence in the north-western BHRs (humid monsoon influenced) with 18-40% and the southern BHRs (subtropical system influenced) with 5-10%. RS has important contributions in the Paraná with 12.1%, São Francisco with 3.5%, and Tocantins-Araguaia with 2.1%. In terms of long-term variability, water storages have been generally decreasing in the eastern and increasing in north-western and southern BHRs, with GW and RS being the most affected, although it can also be observed in SW peaks. Comparisons made with previous studies show that the approach and datasets used can have a considerable impact in the results. Such analysis can have broad implications in identifying the nature of amplitude and phase variability across regions in order to better characterize them and to obtain better evaluations of hydrological trends under a changing environment.

Abstract in Portuguese:

RESUMO A diferenciação entre concentrações naturais de espécies químicas presentes nos recursos hídricos, background geoquímico, daquelas encontradas em locais contaminados é fundamental em projetos de recuperação de áreas degradadas. Apesar das ações de melhoria ambiental que vem sendo realizadas por mais de duas décadas na região de Santa Catarina impactada pela mineração de carvão, seu background geoquímico ainda não é plenamente conhecido. O preenchimento dessa lacuna de conhecimento foi objetivo deste estudo, que analisou os resultados de campanhas de monitoramento realizadas pelo Serviço Geológico do Brasil SGB/CPRM durante três anos. A distribuição de parâmetros de qualidade dos rios e córregos não afetados por contaminações antrópicas da área de estudo foi analisada. Este banco de dados foi utilizado para realização de análises de componentes principais (ACP) e de cluster, e na definição dos valores de background, que foi feito pelos métodos de boxplot e mediana ± 2 MAD (Median Absolute Deviation). As análises estatísticas multivariada convergiram para o agrupamento dos locais de coleta em dois grupos, um relacionado às rochas sedimentares da Bacia do Paraná, com maior correlação com os parâmetros Eh, SO42-, Ca, Mg, EC, Mn, acidez, Zn, e Na, e outro às rochas do embasamento cristalino, correlacionadas com pH, Cu, Al, K, e Fe. O resultado do background geoquímico foi similar para ambos os métodos, com valores de pH, Fe, Al, e Mn levemente diferentes daqueles definidos nas normas CONAMA 357/05 e Portaria MS 888/21.

Abstract in English:

ABSTRACT In the environmental reclaiming process, it is essential to distinguish between chemical elements concentrations that occur naturally in water resources (geochemical background), from those originated from anthropogenic activities. Despite the environmental efforts that have been carried out for more than two decades in the southern Brazilian region impacted by coal mining, its geochemical background is still not completely known. Filling this environmental knowledge gap was the objective of this work, which systematically analyzed the results of monitoring efforts carried out by the Geological Survey of Brazil (SGB/CPRM) across three years. Quality parameter distributions of rivers and streams unaffected by anthropogenic impact were analyzed. The database was used to perform principal component analysis (PCA) and cluster analysis, and to define the background values, which was done through the boxplot and ± 2 MAD (Median Absolute Deviation) methods. The results of multivariate statistical analyses clustered the monitoring sites into two groups, one related to the sedimentary rocks of the Paraná Basin and another to the crystalline basement rocks. The sedimentary group had a greater correlation with the parameters Eh, SO42-, Ca, Mg, EC, Mn, Acidity, Zn and Na; while, and the crystalline rocks group were better correlated with pH, Cu, Al, K, and Fe. The results of the geochemical background were similar for both methods, with values of pH, Fe, Al, and Mn being slightly different from those defined in Brazilian legislation (CONAMA 357/05 and MS 888/21).

Abstract in Portuguese:

RESUMO A detecção de mudanças com base em imagens de sensoriamento remoto tem atraído cada vez mais atenção de pesquisadores em todo o mundo. As imagens de radar de abertura sintética (SAR) tornaram-se recursos fundamentais para detectar mudanças na superfície terrestre. No entanto, devido à presença do ruído speckle e sua natureza estocástica, os dados SAR requerem metodologias que considerem essas peculiaridades. Este artigo apresenta uma medida de similaridade que considera a aleatoriedade presente nos dados SAR. Para recuperar o componente aleatório nos dados SAR, usamos distância estocástica. A medida de similaridade foi cuidadosamente elaborada em função da distância estocástica de forma que seu espaço de variação fosse o intervalo [0, 1], facilitando sua interpretação. Nossa proposta mostra resultados promissores em duas aplicações: avaliação de contraste, detecção de mudanças na superfície oceânica e mapa binário de mudanças. Vale ressaltar que as possíveis limitações de nossa proposta foram investigadas por meio de simulações guiadas por um experimento de Monte Carlo.

Abstract in English:

ABSTRACT Change detection based on remote sensing images, has attracted increasing attention from researchers throughout the world. The synthetic aperture radar (SAR) images have become key resources for detecting changes on the land surface. However, due to the presence of speckle noise and its stochastic nature, SAR data require methodologies that consider these peculiarities. This article presents a similarity measure that considers the randomness present in SAR data. To retrieve the random component in the SAR data, we used the stochastic distance. The similarity measure is carefully elaborated as a function of the stochastic distance such that its variation space is the interval [0, 1], facilitating its interpretation. Our proposal shows promising results in two applications: contrast evaluation, ocean surface change detection and binary change map. It is noteworthy that the possible limitations of our proposal are investigated through simulations guided by a Monte Carlo experiment.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Este estudo verificou os impactos das mudanças climáticas na vazão na bacia do rio Doce, utilizando o MGB e projeções do MCR Eta. Apesar das diferenças entre as tendências, certamente a bacia sofrerá problemas com a redução da precipitação e o aumento de temperatura entre 2025 e 2099. Os resultados mostram reduções consideráveis nas tendências da vazão média da bacia. Em 2025 - 2049, essas tendências de redução são maiores que 64% em 50% dos trechos de rios, segundo o Eta-HadGEM2-ES RCP 8.5. Em 2050 - 2074, as vazões simuladas com o Eta-CanESM2 e do Eta-HadGEM2-ES RCP 8.5 alcançam reduções maiores que 84% e 77%, respectivamente, em 50% dos trechos simulados. Em 2075 - 2099 as tendências de redução do Eta-CanESM2 e do Eta-HadGEM2-ES RCP 8.5 são maiores que 91% e 79%, respectivamente, em 50% dos trechos de drenagem.

Abstract in English:

ABSTRACT This study verified the impacts of climate change on river flow in the Doce River basin, using the MGB and RCM Eta projections. Despite the differences between the trends, the basin will certainly be affected by the reduction of precipitation and the increase in temperature between 2025 and 2099. Results show considerable reductions in the trends of the average flow of the basin. In 2025 - 2049, these reduction trends are greater than 64% in 50% of river reaches, according to Eta-HadGEM2-ES RCP 8.5. In 2050 - 2074, the flows simulated with Eta-CanESM2 and Eta-HadGEM2-ES RCP 8.5 achieve reductions greater than 84% and 77%, respectively, in 50% of the simulated reaches. In 2075 - 2099 the reduction trends of Eta-CanESM2 and Eta-HadGEM2-ES RCP 8.5 are greater than 91% and 79%, respectively, in 50% of the drainage reaches.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Este estudo avaliou os mananciais hídricos nos pontos de captação de água para abastecimento, identificando poluentes convencionais e emergentes que possam comprometer o abastecimento público do município de Cuiabá-MT. Foi analisada água bruta em três pontos de captação de água para abastecimento, por meio de dados secundários (2014 a 2019) e primários (junho e novembro de 2019). Os parâmetros descritos em normas vigentes foram usados para calcular o Índice de Conformidade ao Enquadramento, que avalia a distância entre a qualidade planejada e qualidade medida. Os fármacos foram discutidos com base em estudos ecotoxicológicos. Observou-se redução na qualidade dos mananciais na área urbanizada, sendo o lançamento de esgoto doméstico in natura e o escoamento superficial as causas mais importantes dessa redução. São necessárias medidas para ampliação e garantia da coleta e tratamento adequados e eficientes de efluentes, evitando que poluentes cheguem aos rios.

Abstract in English:

ABSTRACT This study evaluated the water sources at the points of water collection for human supply, identifying conventional and emerging pollutants that could compromise the public supply of the municipality of Cuiabá-MT. Raw water was analyzed at three water pumping sites, using secondary (2014 to 2019) and primary (June and November 2019) data. The parameters described in current regulations were used to calculate the Index of Conformity with the Guidelines, which assesses the distance between planned quality and measured quality. Drugs were discussed based on ecotoxicological studies. There was a reduction in the quality of water sources in the urbanized area, with the disposal of in natura domestic sewage and surface runoff as the most important causes of this reduction. Measures are needed to expand and ensure adequate and efficient collection and treatment of effluents, preventing pollutants from reaching rivers.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Compreender o comportamento probabilístico de chuvas extremas em escalas temporais e espaciais é crucial para o projeto e avaliação de risco de estruturas hidráulicas. Porém, informações em resolução adequada são frequentemente limitadas ou indisponíveis nos locais de interesse, o que, por sua vez, exigiria a estimativa de curvas de intensidade-duração-frequência (IDF) em escala regional. Neste artigo, empregam-se abordagens simplificadas para desagregação e espacialização de chuvas para derivar uma equação IDF regional para a bacia do Rio Grande, no estado da Bahia. Os resultados sugerem que, na escala de tempo diária, as quantidades máximas de chuva na região de estudo podem ser descritas razoavelmente pela distribuição de Gumbel. Os procedimentos de espacialização indicaram que, enquanto tanto a Ponderação pelo Inverso da Distância (IDW) quanto as técnicas de krigagem ordinária poderiam capturar a variabilidade espacial dos quantis de chuva, apenas a primeira foi capaz de modelar a variabilidade espacial dos parâmetros IDF para várias durações de interesse prático. Finalmente, apesar das premissas simplificadoras, foi possível derivar superfícies espaciais lisas para as grandezas mencionadas, o que pode ser útil para o projeto de estruturas hidráulicas em locais desprovidos de monitoramento.

Abstract in English:

ABSTRACT Understanding the probabilistic behavior of extreme rainfall on a fine temporal and spatial scales is crucial for design and risk assessment of hydraulic structures. However, information at appropriate resolutions is frequently limited or unavailable at the locations of interest, thereby requiring the estimation of Intensity-Duration-Frequency (IDF) curves at the regional scale. In this paper, we resort to simplified approaches for rainfall disaggregation and spatialization for deriving a regional IDF equation for the Grande River catchment, in the Brazilian state of Bahia. Our results suggest that, at the daily time scale, the maximum rainfall amounts can be reasonably described by the light-tailed Gumbel distribution in the study region. The spatialization procedures indicated that, whereas both the Inverse Distance Weighting (IDW) and the ordinary kriging techniques could capture the spatial variability of rainfall quantiles, for several durations of practical interest, only the former was able to model the spatial variability of the IDF parameters. Finally, despite the simplifying assumptions, we were able to derive smooth spatial surfaces for the aforementioned quantities, which might be useful for the design of hydraulic structures at ungauged sites.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Dados topográficos de levantamentos LiDAR (Light Detection and Ranging) estão disponíveis de forma crescente. Esta pesquisa avalia limitações e potencialidades de um Modelo Digital do Terreno (MDT) LiDAR para representação topográfica de bacias hidrográficas e extração de rede de drenagem, considerando alta resolução espacial (1 m) e versões reamostradas (2, 5, 10 e 30 m) e a bacia do rio das Garças (4.100 km2; Pernambuco) como estudo de caso. A representação do terreno com o MDT de 1m e a rede de drenagem apresentam excelente qualidade, e a reamostragem para até 30 m supera o obtido com dados SRTM. O MDT LiDAR reamostrado para 2, 5, 10 e 30 m levou a encurtamentos do rio principal de 0,1%, 0,3%, 1,2% e 4%, respectivamente, enquanto a diferença entre LiDAR 1m e SRTM foi de 12%. O custo computacional para processar MDT de 1m foi proibitivo ao usar computador comum de baixo custo, enquanto alguns algoritmos mostraram-se muito eficientes (até 100x mais rápido) quando rodados em máquina mais robusta. A reamostragem do MDT é um meio de equilibrar qualidade da informação e exigências computacionais.

Abstract in English:

ABSTRACT Topographic data is increasingly available from LiDAR (Light Detection and Ranging) surveys. This research evaluates the limitations and capabilities of a LiDAR Digital Terrain Model (DTM) regarding catchment topography representation and river drainage network derivation, considering high-resolution (1 m) and resampled versions (2, 5, 10, and 30 m), and the Garças river basin (4,100 km2; Pernambuco state) as a study case. The terrain representation of the 1m-DTM and the derived network present outstanding quality, and its coarsening up to 30m resolution still outperforms the results obtained with SRTM data. LiDAR DTM coarsened to 2, 5, 10 and 30 m led to river length shortening of 0.1%, 0.3%, 1.2%, and 4%, respectively, while the difference between LiDAR 1m and SRTM was about 12%. The computational cost for 1m-DTM processing was prohibitive when using a typical low-cost computer, while some algorithms proved to be largely efficient (100 times faster) when running on a more powerful machine. DTM coarsening is an alternative to achieving a better balance between data quality and computer requirements.

Abstract in Portuguese:

Resumo O presente artigo apresenta estudos experimentais com o objetivo de analisar o comportamento de jatos d'água ascendentes em leitos granulares. As condições de teste incluíram tanto o regime da cavidade, quanto o regime de chaminé. Combinando os resultados obtidos com dados disponíveis na literatura, foi possível ajustar uma relação linear para descrever a velocidade ascendente adimensional da água na superfície do leito granular (u/U) em função de kFr, em que Fr é o número de Froude e k é um parâmetro de ajuste linearmente dependente do diâmetro médio da partícula, d. Foi proposta uma condição limite (kFr = 1) para prever o início do regime de chaminé, que se apresenta em concordância com dados publicados. Por fim, uma equação simples baseada em d, D e H foi derivada para prever a taxa de vazamento em escala real, Q, de jatos de água ascendentes que atingem o solo. Os resultados obtidos podem ajudar as concessionárias de água a estimar a perda de água em tubulações enterradas.

Abstract in English:

Abstract This paper presents experimental studies to explore the behavior of upward water jets in granular beds. The test conditions included both the cavity and chimney regime. Combining our results with data available in the literature, it was possible to fit a linear relationship to describe the dimensionless upward water velocity at the bed surface (u/U) as a function of kFr, in which Fr is the Froude number and k is a fitting parameter that was linearly related with the medium particle diameter d. A threshold condition (kFr = 1) was also proposed to predict the onset of the chimney regime, which was consistent with published data. Finally, a simple equation based on d, D and H was derived to predict the real-scale leakage flow rate Q from upward water jets bursting at the ground. The results obtained will potentially help water utilities estimate the water loss from underground pipelines.

Abstract in Portuguese:

RESUMO Após a atualização 6.0.0 do software HEC-RAS, o introduz novas capacidades computacionais aos usuários. Dentre estas novas ferramentas, o programa dispõe da possibilidade de interpolar espacialmente chuvas e simular dados de evaporação, seja com dados pontuais tabelados, constantes ou em forma de grid. Com a finalidade de testar especialmente essas duas novas funções, um modelo 2D do Rio dos Sinos, no Rio Grande do Sul, Brasil, foi criado, contemplando calibração, validação e simulação de séries históricas. O artigo se atenta majoritariamente às secagens das planícies com plantações localizadas nas proximidades da confluência do Rio dos Sinos com o Rio Jacuí.

Abstract in English:

ABSTRACT The HEC-RAS software reaches its 6.0.0 version in May of 2021, introducing new computational tools to its users. Among these new tools, HEC-RAS is capable of simulating spatially varied rain and evaporation data by grid, constant values or table format. A 2D Sinos river model was created with the intent of testing mainly these two new tools. The Sinos river is located in the state of Rio Grande do Sul, Brazil. The model was calibrated and validated before being used. This article focus mainly in describing floodplain drying, those in which are used for agricultural purpose.