Integração das escalas hidrológicas nas sub-bacias embutidas do rio Potiribu, RS

O Ciclo Hidrológico é o principal ciclo de energia e matéria na Terra, do qual dependem as relações entre os seres vivos. A melhor compreensão dos processos, em todas as escalas de espaço-tempo deste ciclo, têm surgido como uma das prioridades urgentes a serem resolvidas. A representatividade e validade das variáveis envolvidas e a enorme diversidade de sub-processos acoplados dificultam a transferência de informação entre a micro e macro escala. Isto é hoje conhecido como 'problema de escala em hidrologia'. A geração de escoamento é um dos processos onde são mais evidentes os problemas de escala. Na sua caracterização, estudam-se as bacias representativas e experimentais. Esta pesquisa direciona-se na micro e mesa-escalas hidrológicas encontradas nas sub-bacias embutidas do Rio Potiribú, RS. Elas são representativas do Derrame Basálitico Sul-Riograndense, que cobre parte dos estados de Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul, no sul do Brasil. Na micro-escala é estudada uma vertente de cabeceira, sujeita a lavouras. A diversidade de fatores é relacionada de forma distribuída e multivariada. A amostra é composta por parâmetros da hidráulica sub-superficial, fatores pedo-geomorfológicos e limitantes agrícolas. A variabilidade espacial, de parâmetros mostra-se dependente do desequilíbrio antrópico, existindo anisotropia com relação a declividade geral da vertente. A condutividade hidráulica saturada muda conforme o relevo e localização da amostra dentro da vertente. A representatividade espacial de parâmetros é diminuída ante a presença de terraços agrícolas. Na meso-escala, utiliza-se uma abordagem concentrada, comparando respostas das sub-bacias embutidas desde a escala de microparcela de 1 m² até uma bacia desenvolvida. Os limites de iniciação de escoamento e as áreas de contribuição são identificados. Os tipos de respostas características das sub-bacias são relacionados com fatores físicos e do ciclo cultural. A escala intermediária, bacia de segunda ordem, apresenta maior mistura de respostas. Na comparação inter-bacias, as vazões específicas e os coeficientes de escoamento têm mudanças sazonais. No entanto, quando as vazões máximas são relacionadas com volumes escoados, as sub-bacias mostram uma tendência regional. A dinâmica dos caminhos preferenciais e as evidências macroscópicas no campo permitem levantar as primeiras hipóteses integradoras sobre a geração de escoamento em sub-bacias embutidas do derrame basalto sulriograndense.The Hydrologic Cycle is the main cycle of matter and energy in the Earth, on which living creatures depend. A better understanding of its processes, at all hydrological scales in space-time, has emerged as a priority. The representivness and validity of variables as well as the great diversity of coupled sub-processes, complicate information transfer between micro- and macro-scale. Today this is called the problem of scale in hydrology. Runoff generation is one process in which scale problems are most evident. To represent it, experimental basins are studied at hydrological micro- and meso-scales. This work is performed in nested sub-basins of Rio Potiribú, RS. These basins are representative of the Sulriograndense basaltic plateau which covers states of Paraná, Santa Catarina and Rio Grande do Sul, in Southem Brazil. At the micro-scale, a headwater hillslope under crop is studied. Factor diversity is related in a distributed multivariate approach, with variates consisting of sub-surface hydraulic parameters, pedogeomorphological factors and crop perturbation indicators. Anthropic desequilibrium influences parameter spatial variance and there is anisotropy related to headwater slope. Saturated hydraulic conductivity changes with topography as well as with hillslope context. At the meso-scale, lumped approach is used. Nested sub-basins ranging from plot scale (lm2) to developed basin are compared in terms of hydrologic responses. Both the runoff initiation thresholds as runoff contributing areas are identified. Physical and cultural factors influence the types of response. At the intermediate scale, a second order sub-basin shows greater complexity of responses. In inter-basin comparisons, maximum specific runoffs and runoff coefficients show marked seasonal changes. Nevertheless, when maximum is related' to runoff excess volumes, sub-basins show a regional trend. The dynamics of hydrological pathways and field macroscopic evidence allow the postulation of preliminary integrating hypotheses about runoff generation in nested sub-basins of the South Brazilian basaltic fan

Hydrologic pulses and remaining natural vegetation in Jaú and Jacaré-Pepira watersheds

The aim of this work was to study the influence of natural vegetation in two subwatersheds of the Tietê-Jacaré Water Resources Management Unit in São Paulo State on the pulse of their rivers. In Jacaré-Pepira Subwatershed, having higher remaining cover index, pulses were more predictable and had lower amplitude in the study period, indicating less perturbation of the water body and higher resilience of the aquatic ecosystem. Jacaré-Pepira River specific mean discharge was higher than the Q5% calculated through the Hydrologic Regionalization Method for São Paulo State, whereas Jaú River mean discharge was lower than Q5%. The minimum discharge recorded for Jacaré-Pepira River was higher than Q7.10 and equal to Q95%, whereas for Jaú River this value was practically equal to Q7,10 and lower than Q95%..Este trabalho discute a influência da cobertura vegetal natural remanescente de duas sub-bacias hidrográficas, localizadas na Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos Tietê - Jacaré, estado de São Paulo, no pulso dos rios de cada uma delas. A sub-bacia hidrográfica do rio Jacaré-Pepira, com maior índice de cobertura remanescente, apresentou pulsos mais previsíveis e de menor amplitude no período estudado, indicando menor perturbação do corpo hídrico e maior resiliência do ecossistema aquático. Constatou-se que a vazão média específica do rio Jacaré-Pepira no período foi maior que a Q5% calculada pelo método de Regionalização Hidrológica do Estado de São Paulo, enquanto que para o rio Jaú a vazão média foi menor que a respectiva Q5%. A vazão mínima registrada no período para o rio Jacaré-Pepira foi maior que a Q7,10 e igual a Q95%. e para o rio Jaú a vazão mínima registrada no período foi praticamente igual a Q7,10 e menor que Q95%

Análise de cenários com proposição de medidas de recuperação ambiental para a micro-bacia do Tijuco Preto, São Carlos-SP

O artigo objetiva analisar cenários ambientais para compor o Plano Diretor do Município de São Carlos-SP com medidas de recuperação ambiental para bacias urbanas a partir de simulações hidrológicas. As medidas propostas incluem medidas compensatórias para micro e macro-drenagem. A metodologia utiliza base regional para espacializar bacias embutidas com uma classificação de uso e ocupação do solo para os anos: 1962, 1972 e 1998. São simulados cenários retrospectivos de 50 anos, 40 anos e 15 anos, e cenários prospectivos de 10 anos, com (CPD) e sem Plano Diretor (SPD). O resultados para o planejamento ambiental (CPD) indicam melhorias na carga de poluição hídrica e prevê a recuperação das funções hidrológicas e ambientais. Recomendam-se avaliar novos cenários de planejamento e instrumentação de monitoramento para bacias sem dados, conforme o programa PUB - Predictions in Ungauged Basins (Sivapalan et al. 2003)

Calibração do modelo QUAL2K em uma micro bacia brasileira: efeitos do uso e ocupação do solo na qualidade da água

AIM: This study aimed to evaluate the water quality of Canha River micro watershed (Ribeira de Iguape Valley, São Paulo State, Brazil) and to calibrate the QUAL2K model with field data; METHODS: Five variables of water quality were analyzed (water temperature, dissolved oxygen, pH, electric conductivity and turbidity), as well as flow and velocity, in eight sampling stations from September, 2006 to July, 2007. It was performed a correlation test between observed data and simulated data; RESULTS: The dissolved oxygen concentration was high (over than 5.0 mg.L-1) during sampling period. The headwater presented the lowest concentrations of this variable. The electric conductivity did not exceed 80 µS.cm-1 and the pH did not range (0.5-1). The hydraulic variables were in agreement with River Continuum Concept. Although correlation test was not successful for some variables, the simulated data followed observed data; CONCLUSIONS: The rainfall linked to land use was important for obtained results. The watershed characteristics, as high slope, for example, were essential mainly to dissolved oxygen concentrations. Even though QUAL2K has some limitations its use is recommended for water resources management and future purposes.OBJETIVO: O presente estudo teve por objetivo avaliar a qualidade da água da microbacia do rio Canha (Baixo Ribeira de Iguape, São Paulo, Brasil) e calibrar o modelo QUAL2K com os dados obtidos em campo; MÉTODOS: Foram analisadas cinco variáveis de qualidade da água (temperatura da água, oxigênio dissolvido, pH, condutividade elétrica e turbidez), bem como vazão e velocidade de escoamento, em oito pontos amostrais durante setembro de 2006 a julho de 2007. A comparação entre os dados simulados e observados foi feita através de um teste de correlação simples; RESULTADOS: As concentrações de oxigênio dissolvido foram altas (acima de 5,0 mg.L-1) durante todo o período de amostragem, sendo que na nascente observaram-se as menores concentrações. A condutividade elétrica não ultrapassou 80 µS.cm-1 e o pH teve uma pequena faixa de variação (0,5 a 1). As variáveis hidráulicas seguiram a teoria do Continuum fluvial. Os dados simulados seguiram a mesma tendência dos dados observados, embora o teste de correlação não tenha sido satisfatório para todas as variáveis; CONCLUSÕES: A precipitação pluviométrica aliada à modificação do tipo de uso e ocupação do solo foram os principais responsáveis pelos resultados obtidos. As características da bacia, como alta declividade, por exemplo, também foram importantes, principalmente para as concentrações de oxigênio. Embora o modelo QUAL2K tenha algumas limitações, seu uso para gerenciamento dos recursos hídricos e propostas de cenários futuros é recomendado

Impact of soil moisture over Palmer Drought Severity Index and its future projections in Brazil Avaliação da umidade do solo e do Índice de Severidade de Seca de Palmer no Brasil e suas projeções futuras

Soil moisture is a main factor for the study of drought impacts on vegetation. Drought is a regional phenomenon and affects the food security more than any other natural disaster. Currently, the monitoring of different types of drought is based on indexes that standardize in temporal and regional level allowing, thus, comparison of water conditions in different areas. Therefore, in order to assess the impact of soil moisture during periods of drought, drought Palmer Severity Index was estimated for the entire region of the territory. For this were used meteorological data (rainfall and evapotranspiration) and soil (field capacity, permanent wilting point and water storage in the soil). The data field capacity and wilting point were obtained from the physical properties of soil; while the water storage in soil was calculated considering the water balance model. The results of the PSDI were evaluated during the years 2000 to 2015, which correspond to periods with and without occurrence of drought. In order to assess the future drought projections, considering the set of the Coupled Model Intercomparison rainfall data Project Phase 5 (CMIP5). Climate projections precipitation in CMIP5 for the period 2071-2100 was extracted generating entitled forcing scenarios Representative Concentration Pathways - RCPs, and referred to as RCOP 8.5, corresponding to an approximate radiative forcing the end the twenty-first century of 8.5 Wm-2. The results showed that the PDSI is directly associated with climatological patterns of precipitation and soil moisture in any spatial and temporal scale (including future projections). Therefore, it is concluded that the PDSI is an important index to assess soil moisture different water conditions, as well as the association with economic and social information to create risk maps for subsidies to decision makers.Peer ReviewedPostprint (published version

Integration between cumulative frequency curves for water quantity and quality as a tool for effective water resources management

A garantia dos usos múltiplos da água, dos serviços ambientais e do equilíbrio ecológico depende de uma combinação adequada entre aspectos quantitativos e qualitativos dos rios. A presente pesquisa descreve aplicações de uma nova abordagem das curvas de permanência de vazões, que foram associadas a curvas de frequência acumulada de qualidade da água. Foram compilados dados de fósforo total (2005 a 2009) e vazão média mensal (1959 a 2003) dos rios Paraíba do Sul e Sorocaba para ilustrar o conceito. A integração entre as curvas de quantidade e qualidade se mostrou desejável por oferecer subsídios a concessões de outorga, à cobrança pelo uso da água, ao monitoramento ambiental e ao enquadramento dos cursos de água. Outro aspecto positivo é que essas curvas podem incorporar variações no clima e no uso e ocupação do solo, o que permite o estabelecimento de cenários ambientais

Sistema de informaciones geográficas para la gestión de programas municipales de cuidado a ancianos

Este trabalho descreve a construção de um sistema integrado de informações geográficas e de condições de saúde para idosos com demência, cadastrados nas Unidades de Saúde da Família de um município paulista. Trata-se de um estudo descritivo baseado em uma investigação quantitativa, desenvolvido no período de junho de 2006 a junho de 2007. Os passos metodológicos consistiram na criação de uma base de dados com atributos dos idosos, de um cadastro georeferenciado e de uma plataforma operacional para o armazenamento e gerenciamento do conjunto das informações. Foram visitados e avaliados 1.048 idosos, dos quais 275 apresentaram alterações cognitivas. A criação deste sistema permitiu visualizar a distribuição espacial dos idosos com demência, associar dados geográficos e de saúde, identificando fatores de risco e vulnerabilidade. A utilização de tecnologias de geoprocessamento mostrou-se importante no planejamento de ações de cuidado em gerontologia, contribuindo para a gestão de programas públicos de saúde.This paper describes the construction of an information system, integrating geographic and health care data for elderly people with dementia who were registered in Family Health Units in a municipality in the State of São Paulo, Brazil. The study is descriptive, based on a quantitative investigation conducted between June, 2006 and June, 2007. The methodological steps included the preparation of a database, registering the attributes of the elderly; of a second, geo-referenced registry; and the development of an operational platform to link these two information sets. In-home evaluations were conducted with 1048 elderly, 275 of whom presented cognitive impairments. The creation of this system enables a visualization of the geographic distribution of elderly with dementia, the investigation of geographic and health data associations; and the identification of risk and vulnerability factors. As such, geo-processing technologies enable important new possibilities for planning care initiatives in gerontology, improving public health program management.En este trabajo se describe la construcción de un sistema integrado de informaciones geográficas y de las condiciones de salud para los ancianos con demencia, catastrados en Unidades de Salud de la Familia de un municipio paulista. Se trata de un estudio descriptivo con base en una investigación cuantitativa, desarrollado de junio de 2006 a junio de 2007. Los pasos metodológicos consistieron en la creación de una base de datos con los atributos de los ancianos, así como de de un catastro georeferenciado y de una plataforma operacional para el almacenamiento y gerencia del conjunto de las informaciones. Fueron visitados y evaluados 1.048 ancianos, de los cuales 275 presentaron alteraciones cognitivas. La creación de este sistema permitió visualizar la distribución espacial de los ancianos con demencia, asociar datos geográficos y de salud, identificando factores de riesgo y vulnerabilidad. La utilización de tecnologías de geoprocesamiento se mostró importante en el planeamiento de acciones de cuidado en gerontología, contribuyendo para la gestión de programas públicos de salud.FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos do Ministério da Ciência e Tecnologi

Linkages between Water and Forests in South American Watersheds under Restoration

Water security is threatened by the rapid growth of the human population in areas where there were native forests before coupled with climate change scenarios. One of the main elements which ensures water security is water stored in soil, which is fundamental for maintaining ecohydrological processes at the watershed scale under forest land-use change. In South America, aiming to restore and recover changing catchment areas, best management practices (BMP) have been widely proposed as a strategy for water-forest resource sustainability. Based on forest evapotranspiration demand, this chapter presents fundamental concepts related to soil-water-forest cycles, watershed restoration, and case studies of BMPs in South American watersheds (e.g., Brazilian and Colombian projects for watershed conservation or restoration). It has become clear that there is an opportunity in setting baseline data and quantifying the effectiveness of these BMPs. By using ecohydrological monitoring and suitable indicators of these BMPs in the long term, an integrated understanding of water-forest relationships is needed. Furthermore, the more successful watershed management projects are, the more effective decision-making regarding BMP linking water and forests is

Using historical source data to understand urban flood risk: a socio-hydrological modelling application at Gregorio Creek, Brazil

This is an Accepted Manuscript of an article published by Taylor & Francis in Hydrological Sciences Journal on [date of publication], available online: https://doi.org/10.1080/02626667.2020.1740705.The city of São Carlos, state of São Paulo, Brazil, has a historical coexistence between society and floods. Unplanned urbanization in this area is a representative feature of how Brazilian cities have developed, undermining the impact of natural hazards. The Gregório Creek catchment is an enigma of complex dynamics concerning the relationship between humans and water in Brazilian cities. Our hypothesis is that social memory of floods can improve future resilience. In this paper we analyse flood risk dynamics in a small urban catchment, identify the impacts of social memory on building resilience and propose measures to reduce the risk of floods. We applied a socio-hydrological model using data collected from newspapers from 1940 to 2018. The model was able to elucidate human–water processes in the catchment and the historical source data proved to be a useful tool to fill gaps in the data in small urban basins