Caracterização hidráulica, hidrológica e de transporte sólido do evento de 20 de fevereiro de 2010 na Ribeira de São João – Ilha da Madeira

Após o temporal que se abateu sobre a ilha da Madeira no dia 20 de Fevereiro de 2010 ficou a dúvida se a tragédia podia ter sido evitada ou pelo menos minimizada. A intensa intervenção humana, principalmente na baixa da cidade do Funchal, alterou o normal curso das ribeiras. Esse facto levantou a questão se o homem estará a ser negligente ou irresponsável na maneira como constrói nas suas proximidades. Posto isto, o Governo Regional da Madeira achou que algo mais poderia ser investigado em relação ao comportamento das ribeiras em situações extremas, tal como a sucedida. Com o intuito de responder a estas e outras questões, equipas da UMa (Universidade da Madeira), IST (Instituto Superior Técnico) e LREC (Laboratório Regional de Engenharia Civil) iniciaram, em cooperação, um estudo que foi denominado por Estudo de Avaliação do Risco de Aluviões na Ilha da Madeira. Ao autor deste trabalho foi concedida a oportunidade de fazer parte deste importante estudo para a Ilha da Madeira e de poder realizar esta dissertação no âmbito do mesmo. Foram estudadas as três mais importantes ribeiras do Funchal (João Gomes, Santa Luzia e São João) e as ribeiras da Ribeira Brava e Tabua. O presente trabalho, em particular, incidiu sobre a bacia hidrográfica e Ribeira de São João. Este trabalho inicia-se por uma base teórica, onde é feita uma caracterização biofísica à Ilha da Madeira e mais detalhadamente à bacia hidrográfica da Ribeira de São João. Segue-se uma pequena referência a eventos semelhantes e anteriores ao de 20 de Fevereiro. A parte prática do trabalho consiste no tratamento e interpretação dos dados levantados nas visitas de campo. Estimaram-se os valores sucedidos no dia do evento para caudais máximos e velocidades de escoamento em secções transversais da ribeira previamente seleccionadas. Estimou-se também o volume para o material sólido que foi depositado no leito e nas ruas ou estradas que se situam dentro da área da bacia hidrográfica da Ribeira de São João. Foi feita também uma caracterização granulométrica desse mesmo material sólido. Por fim elaboraram-se listas e mapas com as infra-estruturas danificadas. Finalmente foram propostas algumas medidas preventivas que poderão minimizar as consequências de futuras aluviões.

Estudo de soluções de monitorização automática de ribeiras para prevenção do risco de aluviões

As aluviões, também denominadas por fluxos de detritos ou enxurradas, são movimentos de vertente rápidos, que ocorrem por ação da água e são consideradas um dos fenómenos mais perigosos em regiões montanhosas, causando prejuízos por onde passam. Como forma de prevenção, mas também como forma de estudo das condições inerentes à formação destes fenómenos e do respetivo comportamento ao longo do seu percurso, deve ser atribuído um papel importante à monitorização automática dos cursos de água. Na Ilha da Madeira, a aluvião mais recente aconteceu a 20 de fevereiro de 2010, afetando os concelhos da vertente Sul, particularmente os do Funchal e Ribeira Brava. Este evento surgiu devido a uma situação meteorológica adversa, com precipitações de elevada intensidade, resultando no transporte de um elevado volume de material sólido que levou ao transbordamento das ribeiras, obstruindo completamente a baixa funchalense e outros locais. Portanto, esta dissertação surge como introdução à temática do estudo e monitorização dos fluxos de detritos na Ilha da Madeira, onde, inicialmente, foi realizada uma primeira abordagem ao fenómeno, referindo as suas causas e características, tendo sido, também, mencionadas algumas das aluviões que assolaram a ilha. Posteriormente, foram descritos alguns dos equipamentos incluídos num sistema de monitorização, com as respetivas vantagens e desvantagens, bem como a descrição de alguns sistemas existentes. Como objetivo deste trabalho, foi idealizada uma solução de monitorização automática para a bacia hidrográfica da Ribeira de Machico, tendo sido analisadas as propriedades morfológicas da bacia, seguindo-se uma descrição dos sensores utilizados e a sua localização. Por fim, como caso de estudo, foi apresentado o sistema de monitorização a ser implementado pelo LREC (Laboratório Regional de Engenharia Civil), onde foram definidos os aparelhos utilizados, bem como a respetiva localização.

Caracterização, simulação (à escala) e modelação do escoamento em canais artificiais: aplicação a caso de estudo

Os escoamentos no interior de zonas urbanas, apresentam grande heterogeneidade, pelo que a sua caracterização, requer uma formulação que incorpore explicitamente essa variabilidade espacial. A caracterização, simulação (à escala) e modelação do escoamento em canais artificiais e a aplicação a um caso de estudo, no Laboratório de Hidráulica da UMa, representa o cerne desta dissertação. Os objetivos principais desta dissertação são: a caracterização e desenvolvimento de ferramentas de simulação do comportamento do escoamento em canais artificiais, no caso de uma variação súbita dos caudais afluentes, mecanismos de prevenção de cheia; o desenvolvimento de um modelo de simulação hidrodinâmico, considerando os escoamentos variáveis em superfície livre no caso de situações de cheia, na simulação entre as condições variáveis das afluências, das condições hidromorfológicas do canal e da instalação e operação dos sistemas e regulação dos escoamentos; e ainda a análise da viabilidade da simulação (modelo) na gestão e prevenção de cheias em canais artificiais. Numa primeira instância, procede-se à recolha de toda a informação bibliográfica disponível. Com recurso aos modelos digitais do terreno e ao programa ArcGis, é efetuada toda uma exaustiva caracterização da bacia hidrográfica, relativa ao caso de estudo (canal artificial), a partir da qual foi possível obter os dados inerentes às características geométricas, características de relevo e características de drenagem. Segue-se a análise da precipitação com recurso a folhas de cálculo e dados fornecidos pelas instituições pertinentes, de forma a obter valores de precipitação média diária e anual para aplicação de fórmulas, tanto para calcular valores de tempo de concentração, bem como caudais. O próximo passo é selecionar os troços relevantes do canal em estudo e com recurso ao equipamento disponível no Laboratório de Hidráulica da UMa, à folha de cálculo programada e ao programa HEC-RAS procede-se à simulação/modelação/análise desses troços, comparando o resultado/comportamento simulado, com o expectável e entre os vários métodos. Por fim, são expostas as conclusões, bem como algumas considerações finais e uma listagem de objetivos a manter ou alcançar nos próximos anos, onde se incluem, ações prioritárias e recomendações visando, não só melhorar o processo de caracterização do escoamento em canais artificiais, bem como simplificar a prevenção e gestão de cheias.

Variação temporal da Comunidade de macroinvertebrados bentônicos em um riacho intermitente do semiárido brasileiro

In Brazilian semiarid region, the majority of water bodies are temporary and the biodiversity in these ecosystems is poorly known. The goal of this study was to describe the temporal variation of benthic macroinvertebrates in an intermittent stream in the Brazilian semiarid region. From March to July of 2009, surveys of benthic macroinvertebrates and water physiochemical parameters were done in a first order stream located at Piranhas-Açu River basin. 25 macroinvertebrates families were found, 21 belonging to Insecta class. The chironomids were the most abundant group during all study period and were represented by 19 genus. The largest densities and taxonomic richness were seen in the drying phase of the stream while the smallest values were found in the period with the heaviest rainfalls ( wet phase ). Only the families Chironomidae and Ceratopogonidae were found during all study period, suggesting that these groups have better adaptations to support floods and droughts. Furthermore, these two groups seemed to be pioneering in this stream. Among the chironomids, Paratendipes dominated the period of floods while Tanytarsus were more abundant in the drying phase . This study showed that hydrological fluctuation is the main force influencing the macroinvertebrate community in this stream, therefore, efforts seeking the conservation and management of Brazilian semiarid water bodies should consider this high natural variability in flow regime

Abundância das formas imaturas de Psaroniocompsa incrustata ( Lutz, 1910) (Diptera: Simuliidae) em um criadouro natural no rio Pium/RN, e sua fauna associada

The species psaroniocompsa incrustata (Lutz, 1910) was studied in relation to its abundance in different and seasonal periods, the physico-chemical of the breending ground and the fauna predation added to the immature of the species. The study was developed during eight months, from April to July, 2005 (rainy season) and from October, 2005 to January, 2006 (drought season), in one natural breending ground situated in the Pium river, that is part of the hydrographical basin of the Pirangi river in Rio Grande do Norte. The immature of Simuliidae were collected manually in vegetal substrate. At the same place, it was made one sampling of the associated fauna using Suber collectors and the measurement of the environment variants. It was also made one analysis of the stomach content of possible enemies of the simulídeos, to observe the predation of the associated fauna. It was collected 7.713 samples, all from de species P. Incrustata, it was observed a bigger abundance in the drought season, and the entomologic fauna associated totalizing 20.1314 species, distributed in the kinds: Diptera, Ephemeroptera, Odonata, Trichoptera, e Hemiptera, with a bigger representativity of Dipteros. The analysis of the stomach content of the species from the families Libellulidae and Hydropsychidae showed the presence of the simulídeos in only 4% of the material analysed, therefore it was not confirmed the presence of one efficient biological control of the simulídeos in this breending ground

Integração de modelos espaciais e temporais para predições de níveis freáticos extremos

O objetivo deste trabalho foi avaliar cenários de níveis freáticos extremos, em bacia hidrográfica, por meio de métodos de análise espacial de dados geográficos. Avaliou-se a dinâmica espaço‑temporal dos recursos hídricos subterrâneos em área de afloramento do Sistema Aquífero Guarani. As alturas do lençol freático foram estimadas por meio do monitoramento de níveis em 23 piezômetros e da modelagem das séries temporais disponíveis de abril de 2004 a abril de 2011. Para a geração de cenários espaciais, foram utilizadas técnicas geoestatísticas que incorporaram informações auxiliares relativas a padrões geomorfológicos da bacia, por meio de modelo digital de terreno. Esse procedimento melhorou as estimativas, em razão da alta correlação entre altura do lençol e elevação, e agregou sentido físico às predições. Os cenários apresentaram diferenças quanto aos níveis considerados extremos - muito profundos ou muito superficiais - e podem subsidiar o planejamento, o uso eficiente da água e a gestão sustentável dos recursos hídricos na bacia.

Ordem econômica e política nacional de recursos hídricos: hermenêutica constitucional para o desenvolvimento sustentável

This research proposes a study about the interpretative techniques application that are compatible with the national legal system under the principles for Sustainable Development characterized in Brazilian Constitution. It verifies the actual possibility of reconciliation between national development and environment protection, with reflections under the water legal protection. It was proposed, therefore, to point subsidies for jurisdictional decisions involving development and the environmental goods, protected as constitutionally guaranteed principles. It was assumed that, both development and environment protection represents basic rights that are eventually placed in conflict situations, considering the many legitimate economic activities within the Brazilian State. A representative case analysis was elected within the current national scene, detailing the judicial and political conflict involving the Transboundery water Project from the São Francisco River Basin to another Northeastern river basin in Brazil. The implementation of several constitutional principles with elements from legal hermeneutics provides subsidies for the legal analysis about the conflict between development and environmental protection. It was assumed that the main discussion item about rights due to development today is the institutions influence and their results, among them the rules, laws and interpretative elements for the constitutional text objectivity, as the institutions credibility and the Supreme Courts interpretations. The use of interpretative resources for specific conflict situations about constitutional principles by Superior Courts, on the search, would bring a contributory factor for decision safety, related to sustainable development principles, elimination of inequalities and regional protecting for the environment. Specific aspects of Law No. 9.433/97 that introduced the National Water Resources Policy were examined, with its instruments, in order to specifically contextualize aspects of the Brazilian water resources management politics

Alteração da qualidade do solo em zona ripária sob diferentes usos: potencial de poluição para um manancial tropical

The demographic growth press environments that are more susceptible to perturbations, like riparian areas, without knowing about the effects of replacing these natural environments by different land uses on soil quality and, consequently, on watershed. The study of soil quality has evolved as an important tool for soil sustainable management of this component of the biosphere that affects aquatic and terrestrial ecosystems functions. Thus, physical and chemical soil proprieties were measured to assess soil quality under different land uses (agricultural, pasture, urban, industrial and natural vegetation,) in the riparian zone of Extremoz Lake, an important human water source, evaluating whether the soil offers potential risk to water pollution. Data were subjected to descriptive statistics and Principal Component Analysis (PCA). The results showed negative changes in soil quality such as alkalinization and increase in P, Pb, Mn and Zn contents in most anthropized areas. The sandy texture and low organic matter content in all soils showed the fragility of the soil to erosion and leaching of elements in excess to water bodies, evidencing that this soils has potential to diffuse contaminants. Conservative management of soil is necessary to provide an adequate ecological state in riparian zones of the Extremoz Lake, thus allowing controlling and buffering diffuse sources of pollution to this important water supply source

Morfometria de microbacias do Córrego Rico, afluente do Rio Mogi-Guaçu, Estado de São Paulo, Brasil

Este trabalho teve como objetivo avaliar as características morfométricas das microbacias (2ª, 3ª, 4ª e 5ª ordens de magnitude) da bacia hidrográfica do córrego Rico, sub-bacia do Rio Mogi-Guaçu, localizada na região administrativa de Ribeirão Preto, Estado de São Paulo, Brasil. Para tanto, foram determinados os parâmetros físicos e a configuração topográfica natural do sistema de drenagem. Os procedimentos para a obtenção dos dados foram fundamentados em técnicas de sensoriamento remoto e geoprocessamento. A partir da vetorização das cartas topográficas correspondentes à área de estudo, realizou-se a análise morfométrica quanto às características dimensionais, do padrão de drenagem e do relevo no sistema de informação geográfica ArcView. A microbacia é considerada de sexta ordem de magnitude, com área estimada de 542 km², com 85 microbacias de segunda ordem, 22 de terceira, sete de quarta ordem e duas de quinta. Utilizando o critério geométrico, na disposição fluvial das sub-bacias de cabeceiras observou-se a predominância dos modelos dendríticos e subdendríticos, enquanto a jusante predominava o modelo subparalelo, respectivamente, nas áreas de ocorrências dos arenitos Bauru e rochas efusivas básicas.

Caracterização da água da microbacia do córrego rico avaliada pelo índice de qualidade de água e de estado trófico

A avaliação do índice de qualidade da água (IQA) e do índice de estado trófico médio (IETm) pode subsidiar a formulação de planos de manejo e gestão de sistemas aquáticos. Neste trabalho, foi avaliada a qualidade da água da microbacia do Córrego Rico, que abastece a cidade de Jaboticabal (SP), utilizando o IQA e IETm. As amostragens de água foram realizadas entre setembro-2007 e agosto-2008, em três pontos: a) em uma das nascentes; b) após a Estação de Tratamento de Esgoto de Monte Alto, e c) na captação de água para abastecimento público de Jaboticabal. As amostras foram analisadas quanto aos parâmetros físicos, químicos e microbiológicos: temperatura, oxigênio dissolvido, pH, DBO5, nitrogênio total, fósforo total, turbidez, resíduo total, ortofosfato, clorofila-a e Escherichia coli. de acordo com os resultados obtidos, concluiu-se que: a) as atividades antrópicas às margens do Córrego Rico reduzem a qualidade de sua água, durante os diferentes períodos do ano; b) os valores médios de IQA nos três pontos analisados apresentaram relação direta com os valores médios de IETm, porém ocorreu maior discriminação da qualidade da água pelo IETm, identificando diferentes graus de trofia para os pontos e períodos de amostragens; c) o IQA apresentou melhor diferenciação da qualidade da água entre pontos no período seco e o IETm diferenciou melhor no período chuvoso; d) o processo de autodepuração e/ou a confluência do Córrego Tijuco com o Córrego Rico contribuem para melhor qualidade da água, tornando-a adequada ao abastecimento urbano após tratamento convencional.

Emerald zoyzia grass development regarding photosynthetically active radiation in different slopes

Com este trabalho, o objetivo foi estimar a radiação fotossinteticamente ativa (PAR) e correlacioná-la com a massa de matéria seca (MMSPA) da grama-esmeralda (Zoysia japonica Steud.), em superfícies com diferentes exposições e declividades. A pesquisa foi desenvolvida na Bacia Hidrográfica Experimental do Departamento de Engenharia Rural, FCAV/UNESP, Brasil, onde foram utilizadas as superfícies (H; 10 N; 30 N; 50 N; 10 S; 30 S; 50 S; 10 L; 30 L; 50 L; 10 O; 30 O e 50 O). Para a obtenção da radiação solar global, foi instalada uma estação meteorológica automatizada, onde a PAR (variável dependente) foi obtida por meio da equação y = a + bx, e a radiação global foi a independente. Para comparação de médias da MMSPA, utilizou-se o teste de Tukey, a 5% de probabilidade, e para verificar a relação existente PAR/MMSPA, o coeficiente de correlação linear simples. O resultado mostrou que o acúmulo desses efeitos na PAR aumenta com a exposição norte e decresce com a sul, sendo a exposição 50 N a mais indicada para taludes, não havendo correlação entre a PAR e a MMSPA para as superfícies avaliadas para o período estudado.

Caracterização genética de populações de Egeria najas presentes no reservatório de Jupiá e rios afluentes

A Egeria najas é uma espécie aquática submersa nativa da bacia hidrográfica do rio Paraná. Com o represamento das águas do rio para geração de energia elétrica a espécie tem mudado seu comportamento de colonização dos leitos dos rios e ocorrido em grandes maciços dentro da represa de Jupiá e rios afluentes. Essa planta tem causado problemas por obstruir a passagem de água para as turbinas de geração de energia elétrica. Coletas de material vegetativo foram realizadas na represa e afluentes do rio Paraná para análise da variabilidade isoenzimática e de DNA. A análise isoenzimática mostrou haver somente quatro classes de diferentes biotipos. No entanto, utilizando-se os procedimentos de RAPD, observou-se que a espécie possui grande variabilidade genética. O represamento das águas também está permitindo o acumulo de variabilidade no local e promovendo um aumento de variabilidade por meio de possíveis cruzamentos entre genótipos diferentes. Os resultados também possibilitaram inferir sobre as possíveis rotas de migração de material genético para colonização da represa e rios afluentes.

Desenvolvimento de protótipo de coletor automático destinado à coleta de amostras de água em corpos aquáticos para análise em laboratório

The aim of this approach is to describe the design and construction of a low-cost automated water sampler prototype. In recent years, there is an increasing need on the use of automated equipments for hydro climatic variables to be use in urban and rural environments. Such devices are always used to provide measured information which is of crucial importance on the development of water resources strategies at watershed scale. Actually, many research and water public institutions have been using these kinds of equipments. In most of the cases, automated equipments are expensive and need to be imported, generating a situation of technologic dependency. The prototype is based on an electronic system which controls a peristaltic pump functioning, five solenoid valves and an ultrasonic sensor connected to a datalloger. An interface with the user allows communication with a PC, when the equipment functioning parameters can be provided. The equipment has a hydraulic module composed by a 12V peristaltic pump connected to a distribution circuit composed by five solenoid valves, one of them being used to clean the circuit before each sampling procedure. Samples are collected by four 1.95 polyethylene bottles. The sampler body was made of acrylic material, with a cylindrical shape, and dimensions 0.72 m and 0.38 m height and diameter, respectively. The weight of the equipment without samples is approximately 15 kg, which infers to its portability. The prototype development total cost budget was approximately US$ 1,560.00. Laboratory tests aimed to evaluate the equipment performance and functioning demonstrated satisfactory results

Avaliação da Qualidade da Água do rio Pitimbu

The Pitimbu River Basin is concern reason, therefore this is one of the mains freshwater sources for the Natal city supplying. The Pitimbu waters river flow into Jiqui pond, as the main supplier of this, that supplies 16% of Natal population and there is a bigger importance despite the supplying of a parcel of Natal city made joining underground waters with the water proceeding from the Jiqui pond, being used for dilution waters of contaminated wells with nitrate. Even with the importance of the Pitimbu, there is a strong pressure of occupation of its edge according to a critical urban growth, becoming the situation worse and increasing the necessity of management of the use and occupation of the ground and keeping the control of the prompt pollution, as punctual as diffuse. There are many studies about Pitimbu River Basin, however they summarize themselves to some months or even in a few years. This work, that gathers these information, increasing the amplitude and making possible an evaluation of the attitude of the water in a period extended for an evaluation of values of variable quality of water referring to the standards, that usually happens about the variable frequency distribution, central tendency and measures of dispersion, as the coefficient of variation, coefficient of skewness and the coefficient of determination of certain variable on another one. This work to evaluates the quality conditions of the Pitimbu river waters by analyzing thirty five (35) variables Physical, chemical and biological in eight (8) points of water course since 1993 to 2007. Given this situation, all knowledge about the waters quality conditions obtained in this work, is a strong subsidy for management of use and ground occupation, considering the river basin as territorial unit of management, and as the water is public good domain, being a priority human use, It is necessary to guarantee to current and the future generations available water resources in appropriate standards of quality as the established standard and identifying possible reasons of pollution through statistics analysis

Estudos dos aspectos qualitativos e quantitativos da água e do sedimento no baixo curso do Rio Pitimbu (RN)

Urban growth of metropolitan areas has produced impacts of considerable importance on environment and water resources. Such impacts are in general associated with human activities, such as basin area uncontrolled development. In this context, Pitimbu river watershed, located at Natal metropolitan area, has been affected by uncontrolled development caused by urban expansion. Indeed, such effects have been reflected on water quantity and quality, which may produce social consequences. Pitimbu river is an important water supplier for human consumption, actually supplying a 2600 m3/h water discharge. This study aims to analyze the qualitative and quantitative aspects of water and sediment on Pitimbu river lowland portion. For this purpose, physical-chemical water properties were analyzed, and sediment macro invertebrates benthonic were monitored in two cross sections in a period between November 8th, 2007 and October 3rd, 2008. Monitoring methodology consisted of water and sediment sampling for laboratory analysis. Water quality analysis included Dissolved Oxygen, Oxygen Biochemical Demand, Nitrate, pH and Alkalinity, Suspended and Total Solids. The analysis of heavy metals in the sediment included Cadmium, Cobalt, Copper, Chrome, Silver and Nickel. Dry season water discharge data were measured and used to adjust recession function parameters, whose values reveal quick recession and strong river-aquifer unconfined interaction. Water quality analysis revealed the absence of degradation by organic composites. However, DO and BOD levels indicate that more consistent results could be provided if sampling time interval were reduced. Biomonitoring showed signs of aquatic ecosystem degradation by the absence of sensitive and abundance of resistant benthic organisms. Obtained results demonstrate the urgent need of effective management measures to provide environmental protection. The increase of environmental degradation will certainly make impracticable the use of water for human consumption