Análise de modelos matemáticos aplicados ao estudo de chuvas intensas

A estimativa de chuvas intensas máximas é de grande importância para o dimensionamento de projetos agrícolas, tais como: terraços para controle de erosão, obras de barragens de terra e drenagem em solo agrícola. As chuvas são caracterizadas pela sua intensidade (mm h-1), pelo tempo de duração (min) e pelo período de retorno (anos). O modelo básico tem sido usado para determinação da intensidade de precipitação máxima diária a ser aplicada no dimensionamento de estruturas de contenção, fixando-se o período de retorno e a duração da chuva. O tempo de concentração em bacias hidrográficas, que normalmente fica entre 60 e 120 min para bacias consideradas pequenas, tem sido usado como tempo de duração na estimativa de chuvas intensas. Nesse intervalo, existem outros modelos que propiciam melhores ajustes e, conseqüentemente, maior confiabilidade na estimativa da chuva a ser usada nos dimensionamentos de estruturas de contenção. Assim, este trabalho teve como objetivo ajustar dois outros modelos para a estimativa de chuvas intensas: um exponencial e um linear, além do modelo básico. Esses modelos foram ajustados com base em dados de precipitação máxima diária anual da região de Lavras (MG), empregando-se dados de chuvas diárias do período de 1914 a 1991. Os dados foram transformados em intensidades de precipitação, com tempo de retorno variando de 2 a 100 anos e duração entre 5 e 1.440 min. Verificou-se que o modelo exponencial proposto proporcionou melhores ajustes, com menores erros na estimativa, para chuvas variando de 5 a 240 min, sendo, portanto, recomendável a bacias em que o tempo de concentração se enquadre nesta faixa de tempo; o modelo básico mostrou-se mais aplicável a bacias em que o tempo de duração seja maior que 240 min, enquanto o modelo linear não se mostrou confiável para a estimativa de chuvas intensas.

Travertines and volcanic landforms in the eastern pyrenees margin

Travertines and volcanic landforms in the eastern pyrenees margin

Krigagem e inverso do quadrado da distância para interpolação dos parâmetros da equação de chuvas intensas

Em projetos de obras hidráulicas, é necessária a estimativa da chuva intensa adequada à realidade técnico-financeira dos projetos, para posterior cálculo de vazões máximas. O uso da equação de chuvas intensas é a forma mais usual para estimativa da chuva de projeto. No entanto, há dificuldade em obtê-la para locais desprovidos de dados pluviométricos, o que pode ser superado mediante técnicas computacionais para a espacialização dos seus parâmetros. Para isto, pode-se trabalhar com procedimentos estatísticos para interpolação dos parâmetros com base em estações meteorológicas vizinhas ao local. Objetivou-se, neste trabalho, comparar os dois procedimentos estatísticos mais exatos, conforme já constatado em outras aplicações físicas, que são a krigagem (interpolador geoestatístico) e o inverso do quadrado da distância, para interpolação dos parâmetros da equação de chuvas intensas. Utilizaram-se 140 estações meteorológicas do estado de São Paulo, as quais dispõem da respectiva equação de chuvas intensas estimada com base em dados pluviométricos, consideradas como ideais. Destas, 126 foram utilizadas para estudo da dependência espacial dos parâmetros e 14 para comparação de erros nas estimativas da chuva intensa. Constatou-se que ambos os métodos apresentaram boa precisão, mas a krigagem produziu menores erros médios para 11 estações, verificando-se melhorias consideráveis em especial para tempos de retorno e tempos de duração da precipitação usuais em projetos em pequenas bacias hidrográficas, podendo-se sugerir este método como o mais adequado.

Towards a database on societal impact of Mediterranean floods in the framework of the HYMEX project

The NW Mediterranean region experiences every year heavy rainfall and flash floods that occasionally produce catastrophic damages. Less frequent are floods that affect large regions. Although a large number of databases devoted exclusively to floods or considering all kind of natural hazards do exist, usually they only record catastrophic flood events. This paper deals with the new flood database that is being developed within the framework of HYMEX project. Results are focused on four regions representative of the NW sector of Mediterranean Europe: Catalonia, Spain; the Balearic Islands, Spain; Calabria, Italy; and Languedoc-Roussillon, Midi-Pyrenées and PACA, France. The common available 30-yr period starts in 1981 and ends in 2010. The paper shows the database structure and criteria, the comparison with other flood databases, some statistics on spatial and temporal distribution, and an identification of the most important events. The paper also provides a table that includes the date and affected region of all the catastrophic events identified in the regions of study, in order to make this information available for all audiences.

La mineralització kàrstica (Ba,Cu,Pb,Zn,Sb) de Rocabruna i de Can Pubill, Pirineo Oriental: geologia, morfologia i gènesi

La mineralització consisteix en el rebliment de cavitats mètriques de morfologia kàrstica, encaixades en dolomies Cambro-Ordovicianes. Les cavitats són plenes de baritina amb una aurèola centi a mil·limètrica de quars i sulfurs (tetraedrita-tennantita, calcopirita, galena, esfalerita). La mineralització és situada a prop i per sota d'una paleosuperficie sobre la qual es depositaren els red-beds, amb disseminacions de baritina, de fàcies garumniana (Cretaci superior-Paleocè). Les condicions de deposició son coherents amb una precipitació a partir de solucions, inicialment àcides, que omplien cavitats preexistents.

Continuidade espacial da condutividade hidráulica saturada do solo na bacia hidrográfica do Alto Rio Grande, MG

A distribuição espacial da condutividade hidráulica saturada (k0) é essencial para estudos relacionados a erosão do solo e escoamento superficial. Este trabalho objetivou estudar a continuidade espacial do atributo hidrológico do solo k o na Bacia Hidrográfica do Alto Rio Grande, MG, e realizar seu mapeamento por meio de técnicas geoestatísticas, utilizando dados sem e com transformação logarítmica. Os modelos de semivariograma esférico e exponencial foram ajustados ao semivariograma experimental pelo método dos Mínimos Quadrados Ordinários (MQO) e Mínimos Quadrados Ponderados (MQP). Técnicas de validação cruzada e preditiva foram aplicadas para a escolha do melhor modelo. Os resultados indicaram que, ao se trabalhar com o logaritmo dos dados de k o, houve redução de pontos discrepantes e de anisotropia, entretanto os valores mais elevados de grau de dependência espacial foram observados nos dados sem transformação. O ajuste do modelo esférico, por meio do método MQO, foi o que produziu melhor desempenho na modelagem da continuidade espacial de k0. Os mapas gerados a partir dos dados sem e com transformação logarítmica não apresentaram o mesmo comportamento na distribuição espacial dos valores, e o mapa dos dados na forma transformada teve o melhor detalhamento da distribuição espacial.

Índice de qualidade do solo associado à recarga de água subterrânea (IQS RA) na Bacia Hidrográfica do Alto Rio Grande, MG

A proposição de índices de qualidade do solo tem crescido de forma considerável nos últimos anos para análises de sustentabilidade ambiental e da produção agrícola. No entanto, não há, nas condições brasileiras, o desenvolvimento de qualquer indicador de qualidade do solo vinculado à recarga de água subterrânea. O objetivo deste estudo foi gerar um índice de qualidade do solo, relacionado à recarga de água subterrânea (IQS RA), válido para as condições da Bacia Hidrográfica do Alto Rio Grande e proceder a seu mapeamento por meio de técnicas geoestatísticas. O IQS RA proposto é uma combinação linear de três indicadores relacionados à infiltração de água no solo: densidade do solo, condutividade hidráulica saturada e macroporosidade. Para sua validação, foi considerada a participação do deflúvio base (ou subterrâneo) no deflúvio total para quatro sub-bacias da Bacia Hidrográfica do Alto Rio Grande, analisando o comportamento desses indicadores hidrológicos tendo-se como referência a distribuição espacial do IQS RA. O índice gerado mostrou-se uma ferramenta importante para avaliação do potencial do solo para recarga de água subterrânea, uma vez que ele reflete a influência dos usos da terra no comportamento do deflúvio base e, consequentemente, na dinâmica da produção de água pelas sub-bacias.

Using spatially distributed parameters and multi-response objective functions to solve parameterization of complex applications of semi-distributed hydrological models

Application of semi-distributed hydrological models to large, heterogeneous watersheds deals with several problems. On one hand, the spatial and temporal variability in catchment features should be adequately represented in the model parameterization, while maintaining the model complexity in an acceptable level to take advantage of state-of-the-art calibration techniques. On the other hand, model complexity enhances uncertainty in adjusted model parameter values, therefore increasing uncertainty in the water routing across the watershed. This is critical for water quality applications, where not only streamflow, but also a reliable estimation of the surface versus subsurface contributions to the runoff is needed. In this study, we show how a regularized inversion procedure combined with a multiobjective function calibration strategy successfully solves the parameterization of a complex application of a water quality-oriented hydrological model. The final value of several optimized parameters showed significant and consistentdifferences across geological and landscape features. Although the number of optimized parameters was significantly increased by the spatial and temporal discretization of adjustable parameters, the uncertainty in water routing results remained at reasonable values. In addition, a stepwise numerical analysis showed that the effects on calibration performance due to inclusion of different data types in the objective function could be inextricably linked. Thus caution should be taken when adding or removing data from an aggregated objective function.

Prospección geoquímica de flúor en las aguas superficiales del macizo Montseny (Barcelona y Girona)

En el Macizo Montseny-Guilleries se conocen antiguas explotaciones de fluorita y fluorita-baritina (Osor, Tagamanent, Espinelves, Sant Marcal, etc). Es por el1o que se ha utilizado el método de prospección geoquímica de flúor en aguas superficiales para detectar posibles zonas de interés hasta ahora desconocidas.

Spreading due to heterogeneity in two-phase flow

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Efecte del tipus d'embassament en el règim de cabals mínims a la conca del riu Ebre

En el marc dels cabals ambientals o “ecològics”, el coneixement de la regulació del règim de cabals mínims o baixos per part de les infraestructures hidràuliques pren especial importància. En aquest treball, es contrasta la hipòtesi de que la regulació del règim fluvial per part dels embassaments de regadiu i per part dels embassaments destinats a la producció d’energia hidroelèctrica produeix una alteració diferent en el règim de cabals mínims. Per fer-ho, es realitza l’anàlisi comparatiu del grau d’assoliment històric dels cabals mínims ecològics, determinats en el nou Pla de Conca de l’Ebre 2010-15, en 30 trams fluvials representatius de l’efecte d’aquests tipus d’embassaments. Els resultats obtinguts indiquen que la tipologia d’ús dels embassaments és determinant en la regulació dels cabals mínims. Els embassaments de reg produeixen una major alteració del règim de cabals mínims i presenten una diferent distribució i una major variabilitat intraanual en aquesta alteració que els embassaments hidroelèctrics.

Diversidade genética de pacu do Rio Paranapanema e do estoque de um programa de repovoamento

O objetivo deste trabalho foi estudar a diversidade genética das amostras de pacu do médio Rio Paranapanema e do estoque de reprodutores utilizado no programa de repovoamento da Estação de Aqüicultura e Hidrologia da usina hidrelétrica Duke Energy, por meio do marcador RAPD. Foram utilizados 14 primers para analisar 30 indivíduos capturados no médio Rio Paranapanema e 29 indivíduos do estoque de reprodutores. O índice de diversidade genética de Shannon e a percentagem de fragmentos polimórficos foram superiores nos indivíduos capturados do Rio Paranapanema. A similaridade genética foi maior nos indivíduos do estoque de reprodutores. A análise da variância molecular mostrou que a maior parte da variação está dentro de cada grupo (84,2%) e não entre os grupos (15,8%). A identidade e distância genética entre os grupos foram 0,9517 e 0,0549, respectivamente. Moderada diferenciação genética (F ST = 0,15) e alto número de migrantes por geração (Nm = 5,33) foram observados entre os dois grupos. Há menor diversidade genética do estoque de reprodutores em relação aos indivíduos capturados do Rio Paranapanema.

Estatística multivariada aplicada à diminuição do número de preditores no mapeamento digital do solo

O objetivo deste trabalho foi avaliar a possibildade de se gerar um menor conjunto de preditores não correlacionados e potencialmente aplicáveis ao mapeamento digital de solos, pelo uso da estatística multivariada. Os atributos de terreno, elevação, declividade, distância à drenagem, curvatura planar, curvatura de perfil, radiação relativa disponível, logaritmo natural da área de contribuição, índice de umidade topográfica e capacidade de transporte de sedimento, foram transformados pelo método Varimax nas variáveis: altimetria, hidrologia e curvatura. Essa transformação representou uma concentração de 65,57% da variabilidade dos dados originais nas três novas componentes. As novas variáveis possibilitam o emprego de menor quantidade de dados nos modelos preditivos, além do fato de serem não correlacionados. A rotação Varimax permite que a relação com o ambiente de formação do solo seja explicitamente inserida nos modelos preditivos.