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

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

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

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

A contaminação dos recursos hídricos por efluentes residuários é um dos principais problemas no âmbito da preservação das águas. A utilização de ferramentas que auxiliem no processo de gestão é de suma importância para a melhoria do serviço de saneamento básico. Esse trabalho busca a determinação de um Índice de Desempenho do Serviço de Esgotamento Sanitário para acidade de Campina Grande (IDSES-CG), Paraíba. Para o desenvolvimento do índice foram obtidos indicadores relacionados à qualidade e à operação e manutenção dos serviços de esgotamento, selecionados a partir de metodologias já existentes, considerando critérios como coerência com a realidade brasileira e com a cidade estudada, acessibilidade dos dados e a confiabilidade da fonte, buscando assim selecionar os indicadores mais relevantes ao sistema de esgotamento. Os indicadores escolhidos foram calculados, normalizados e ponderados para a determinação do IDSES-CG. A partir de uma escala nominal, foi avaliada a situação do serviço de esgotamento da cidade, classificada como regular. Desenvolveu-se, ainda, um estudo mais detalhado para alguns dos indicadores de qualidade do serviço, com o objetivo de identificar as áreas mais problemáticas do sistema de esgotamento. 

Os reservatórios de águas subterrâneas com fluxos controlados simultaneamente por porosidade intergranular e planar são conhecidos popularmente como aquíferos de dupla porosidade. As pesquisas acerca destes aquíferos são importantes para o entendimento do comportamento hidráulico de reservatórios com este tipo fluxo. Os aquíferos Raizama e Diamantino são constituídos por metassedimentos deformados, de baixo grau metamórfico, distribuídos ao longo de uma faixa arqueada com direção nordeste-sudoeste e concavidade voltada para sudeste. As zonas saturadas apresentam fluxos controlados por anisotropias, com baixa permeabilidade, e o armazenamento é condicionado à porosidade planar e intergranular. Nos aquíferos de dupla porosidade pode ocorrer a predominância de um ou outro tipo de porosidade. Quando comparados a aquíferos exclusivamente fraturados, os sistemas de dupla porosidade estudados apresentam menores rebaixamentos, e maiores valores de capacidades específicas. Os parâmetros hidrodinâmicos de transmissividade e condutividade hidráulica são respectivamente, da ordem de 10^-5 m²/s e 10^-7m/s para o Aquífero Raizama, e 10^-6 m²/s e 10^-7m/s para o Aquífero Diamantino. 

RESUMO

A Lagoa de Araruama, maior laguna hipersalina do Brasil, é um importante sistema estuarino situado na Região dos Lagos, sudeste do estado do Rio de Janeiro. A lagoa tem forma oblonga, estendendo-se por cerca de 40 km de oeste a leste em seu eixo maior. Por apresentar um balanço hídrico negativo e apenas uma ligação com o mar, através do longo Canal de Itajuru em sua extremidade leste, a laguna apresenta pouquíssima renovação de águas, o que a torna naturalmente propensa a eutrofização. A criação de uma nova conexão com o mar em sua extremidade oeste tiraria proveito dos ventos reinantes de ENE, criando uma deriva de leste para oeste que promoveria maior renovação das águas e, consequentemente, melhora da qualidade ambiental do corpo hídrico. Este artigo analisa a viabilidade hidro-sedimentológica de tal canal através de modelos computacionais. Inicialmente discute-se o dimensionamento de um canal estável, com análise calcada em critérios bem estabelecidos para estabilidade de canais de maré, com modelagem computacional 1D específica ao caso. Posteriormente, via modelagem hidro-sedimentológica 2DH, analisa-se a evolução morfodinâmica da Lagoa de Araruama, canais de ligação com o mar e região marítima próxima, considerando a situação projetada. Após 365 dias, as alterações batimétricas observadas na maior parte da laguna foram muito pequenas. O canal idealizado permaneceu desobstruído durante todo o tempo.

Palavras Chave: Estabilidade de Canais de Maré. Modelagem hidro-sedimentológica. Lagoa de Araruama.


ABSTRACT

The Araruama Lagoon, Brazil-s largest hypersaline lagoon, is an important estuarine system located in the southeast of the state of Rio de Janeiro. This lagoon is oblong-shaped and extends for circa 40 km from west to east at its longest axis. Since it has a negative water balance and only one connection with the open sea, through the long Itajuru Channel, there is very little water renewal, which causes a natural tendency to eutrophication. Creating a new maritime connection on the western side of the Lagoon would take advantage of the very frequent ENE winds, generating a drift from east to west that would increase water renewal and, consequently, enhance the quality of the environment. This paper analyses the hydro-sedimentological viability of this tidal inlet using computer models. Initially the sizing of a stable inlet is discussed considering an analysis based on well established criteria of stability of tidal inlets and with 1D computational modeling. Afterward, through 2DH hydro-sedimentological modeling, the morphodynamic evolution of the lagoon, its tidal inlets and adjacent maritime region, are analyzed considering the projected situation. The inlet considered changed very little in the lagoon-s bathymetry and remained unobstructed during the 365 days of simulation.

Keywords: Stability of Tidal Inlets. Hydrosedimentary Modeling. Araruama Lagoon. 

RESUMO

Os conflitos relacionados à utilização dos recursos hídricos são decorrentes não só de sua escassez, mas também da deficiência na gestão desses recursos. Há várias bacias compartilhadas entre países e acordos entre eles têm ajudado a solucionar, minimizar ou evitar conflitos. No Brasil, a Paraíba e o Rio Grande do Norte compartilham a Bacia Hidrográfica do rio Piranhas-Açu e formalizaram, com a intervenção da Agência Nacional de Águas (ANA) e do Departamento Nacional de Obras Contra as Secas (DNOCS), um acordo denominado Marco Regulatório (Resolução ANA nº 687/2004) que fixou a vazão na divisa entre os dois Estados. Este artigo objetiva analisar o funcionamento do Marco Regulatório durante os seus 10 anos de existência (2004-2014), verificando aspectos como os motivos para a sua criação e a sua contribuição para a resolução/mitigação de conflitos. Pesquisa-se, também, sobre a atuação do Comitê da Bacia enquanto árbitro em primeira instância dos conflitos da bacia e sobre a incorporação e alteração dos preceitos do Marco Regulatório no Plano da Bacia do rio Piranhas-Açu, em elaboração. Conclui-se que o Marco Regulatório possibilitou uma razoável discussão sobre os problemas da bacia, mas que ações insuficientes no seu acompanhamento e na fiscalização dos usos dificultaram solucionar os conflitos em época de escassez hídrica. Avalia-se, entretanto, como positiva a repactuação, ora em curso, em torno do -novo- Marco Regulatório.

Palavras Chave: Resolução de conflitos. Comitê de bacia. Plano de bacia. Agência Nacional de Águas. Marco Regulatório.

ABSTRACT

Water resources conflicts have their roots not only in water shortage but also in water resources management failures. There are many shared water basins around the world and agreements may help solve, minimize or avoid water conflicts. In Brazil, the Paraíba and Rio Grande do Norte states share the Piranhas- Açu Water Basin. Considering this, a Regulatory Framework was defined between them designed by the Brazilian Water Agency (ANA), Brazilian Department Against Droughts (DNOCS) and both states. This Regulatory Framework was established by ANA Resolution nº 687/2004 and defined the discharge that must flow through the border of those states. In this article, the Regulatory Framework during its ten years of existence (2004 to 2014) is analyzed, verifying aspects which led to its creation and contribution in resolving/mitigating conflicts. This research also analyzed the role of the Water Basin Committee as the first instance to deal with conflicts and the consideration of the Regulatory Framework in the new water basin plan (which is in elaboration). It is concluded that the Regulatory Framework allowed a reasonable discussion about the problems of the basin but that the lack of sufficient monitoring and water uses control actions made it difficult to solve conflicts during water shortage periods. However, the ongoing negotiations to define a -new- Regulatory Framework are considered positive.

Keywords: Conflict resolution. Basin committee. Water basin plan. Brazilian Water Agency. Regulatory Framework. 

RESUMO

Na maioria dos casos em que se opta por utilizar um hidrograma unitário como operador chuva-vazão há necessidade dele ser obtido sinteticamente, ou seja, construído a partir de informações mensuráveis da fisiografia da bacia hidrográfica. Desde o desenvolvimento do primeiro HUS (Hidrograma Unitário Sintético) feito por Snyder (1938) houve várias tentativas de generalização do mesmo, destacando-se várias propostas de HUS adimensionais, entre as quais ganhou expressiva popularidade aquele do antigo serviço de conservação de solos dos EUA (SCS, 1972), cuja versão simplificada triangular (HUT) praticamente assumiu o papel de HUS generalizado. Entretanto, estudos posteriores calcados no fator de crescimento do pico de vazão (-peak rate factor- em inglês e sigla PRF) vêm demonstrando que o HUT do SCS com fator de pico fixo é incapaz de representar o comportamento de todos os tipos de bacias. O fator de pico PRF normalmente é dado em unidades métricas ou inglesas, mas em essência é um fator adimensional, simbolizado por - no presente artigo, que é equivalente a 1,09Cp, sendo Cp o parâmetro de pico do HUS de Snyder. Explorando a relação de - com Cp , este artigo analisa e discute o fator de pico como elemento de generalização de hidrogramas unitários sintéticos, focando naqueles triangulares adimensionais. Com base na experiência conjunta de obtenção de PRF e Cp, frequentemente relacionados com medidas de declividade, avalia-se a possibilidade de se obter um HUT mais adequado.

Palavras Chave: Hidrograma unitário. Hidrograma unitário sintético. Vazão. Bacia hidrográfica. Função de transferência. PRF.

ABSTRACT

In most cases when unit-graphs are used as rainfall-runoff operators there is a need for synthetic ones, which are constructed synthetically from measurable watershed physical information. Since the development of the first synthetic unit-graph by Snyder (1938) several attempts have been made to generalize them, emphasizing a variety of dimensionless unit-graphs proposals, a very popular one being that of the old United States Soil Conservation Service (SCS,1972). Its simplified triangular version (triangular unit-graph) virtually assumed the role of a generalized dimensionless unit-graph. However, further studies of peak rate factors (PRF) have shown that the SCS triangular unit-graph has a constant PRF, which is not appropriate to represent the hydrologic behavior of all watersheds. The peak rate factor is done in metric or English units, but it is essentiality a dimensionless factor, in this paper represented by the symbol, which is equivalent to 1.09Cp, Cp being the well-known peak parameter of Snyders unit graph. Using this relationship between - and Cp, this paper analyzes and discusses the peak rate factor as an element of synthetic dimensionless unit-graph generalization. On the basis of the experience of obtaining and Cp, very often related to basin slopes, the possibility of obtaining more realistic triangular synthetic unit-graphs is assessed.

Keywords: Unit-graph. Unit hydrograph. Synthetic unit-graph. Runoff. Watershed. Transfer function. PRF. 

RESUMO

Um dos principais desafios enfrentados pela modelagem hidrológica é a calibração eficiente dos parâmetros do modelo. O objetivo deste estudo foi testar um método hierárquico de calibração do modelo Soil and Water Assessment Tool (SWAT) considerando variações do clima e de uso do solo. A área de estudo foi a bacia hidrográfica do Rio Negrinho, localizada em Santa Catarina. A calibração do modelo foi feita usando o algoritmo Sequential Uncertainty Fitting (SUFI2), utilizando testes de crescente complexidade. Primeiramente a série de vazões observadas foi dividida em períodos distintos de calibração e validação (Split Sample Test) sendo que os resultados obtidos para o intervalo mensal foram considerados aceitáveis com um coeficiente de Nash-Sutcliffe (NSE) -0,5 e Pbias-±25%. Na análise de cada ano separadamente (Differential Split-Sample Test) a calibração e validação dos anos úmidos (2008 a 2012) foi mais eficiente que dos anos secos (2003 a 2007). No processo de validação do modelo para uma bacia com uso do solo semelhante (Proxy-Catchment Test), o modelo não foi eficiente para o ajuste dos picos de vazões (NSE de 0,0), porém, houve uma compensação dos volumes na estimativa do balanço hídrico (Pbias de 0,1%). Os resultados indicam que a eficiência do modelo SWAT depende da escala espacial e do período de calibração. Para simulação de cenários climáticos e de mudanças de uso do solo o modelo deve ser calibrado e validado usando dados espacialmente bem distribuídos e uma série de vazões
suficientemente representativa em relação aos períodos secos e úmidos.

Palavras Chave: Modelagem hidrológica. Análise de sensibilidade. Validação.

ABSTRACT

One of the main challenges of hydrological modeling is the effective calibration of model parameters. The aim of this study was to test a hierarchical calibration scheme for the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model by considering land use and climate changes. The study area was the Rio Negrinho watershed, located in Santa Catarina State, Brazil. Model calibration was performed with the Sequential Uncertainty Fitting (SUFI2) Algorithm through increasing complexity tests. The observed discharge data were first divided into calibration and validation periods(Split Sample Test) wherein the predicted monthly flow matched the measured values, with a Nash-Sutcliffe coefficient (NSE) -0.5 and Pbias<±25%. When wet and dry periods were considered separately (Differential Split-Sample Test) the NSE values of wet years (2008 a 2012) were higher than dry year values (2003 to 2007). In the SWAT validation for a watershed with similar land use (Proxy-Catchment Test), the model could not capture the flow peaks well (NSE of 0.0), however, the water balance volumes were compensated (Pbias of 0.1%). The case study demonstrates that SWAT performance varies greatly, depending on the spatial scale and calibration period. The SWAT model can be used in further studies to simulate land use and climate change scenarios however it must be calibrated and validated using spatially well distributed data and recorded series segment including dry and wet periods.

Keywords: Hydrologic modeling. Sensitivity analysis. Validation.