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RESUMO A influência da cobertura/do uso do solo da bacia hidrográfica sobre o reservatório da Usina Hidrelétrica de Barra Grande (lago artificial alongado, profundo em ambiente de cânion) foi analisada por meio de modelagem matemática utilizando o modelo de grandes bacias (MGB-IPH) para estimativa de vazões, o HEC-RAS para qualidade da água e o IPH-ECO na simulação do reservatório. A modelagem da simulação da alteração da cobertura do solo mostrou que a substituição de florestas por outros usos causou aumento nas vazões e nas cargas de nitrogênio total e fósforo total, e a substituição de outros usos por florestas resultou em redução nas vazões e nas cargas de nitrogênio total e fósforo total. A magnitude da anomalia da carga de nutrientes está associada ao grau de alteração causado no processo de transformação da precipitação em escoamento superficial, à declividade do terreno, aos tipos de solo e às práticas de uso do solo. A bacia hidrográfica apresenta solos rasos em 86% de sua área, com declividades do terreno acentuadas nas cabeceiras, o que facilita o escoamento para o reservatório. Anomalias positivas foram estimadas quando agricultura substitui outros usos e anomalias negativas quando áreas de agricultura são substituídas. A carga de nutrientes que chega ao reservatório está relacionada ao grau de alteração no processo de transformação da precipitação em escoamento superficial, à declividade do terreno, aos tipos de solo e às práticas de uso do solo adotadas. Há estratificação térmica na porção mais profunda, com mistura no inverno, quando a operação da usina pode influenciar a mistura na coluna d’água, com efeito oposto entre a região próxima à barragem e as demais regiões mais distantes da barragem, dependendo das condições de temperatura, vazão e tempo de residência. Esse conhecimento é importante para a gestão do reservatório. ABSTRACT The influence of the soil cover of the watershed that contributes to a watershed on the Barra Grande Hydroelectric Power Plant reservoir (subtropical, elongated, and “canyon”) was carried out through mathematical modeling (MGB-IPH for flows, HEC-RAS for water quality, and IPH -ECO for reservoir simulation). Simulation modeling of land cover change showed that replacing forests with other uses caused an increase in flows and loads of total nitrogen and total phosphorus and replacing other uses with forests resulted in a reduction in flows and loads of total nitrogen and total phosphorus. The magnitude of the nutrient load anomaly is associated with the degree of alteration caused in the process of transforming precipitation into surface runoff, terrain slope, soil types, and land use practices. The watershed has shallow soils in 86% of its area, with steep slopes at the headwaters, which facilitates the flow into the reservoir. Positive anomalies were estimated when agriculture replaces other uses and negative anomalies when agricultural areas are replaced. The nutrient load that reaches the reservoir is related to the degree of change in the process of transforming precipitation into surface runoff, the slope of the terrain, the types of soil, and land use practices adopted. There is thermal stratification in the deepest portion, with mixing in winter, where the operation of the plant can influence the mixing in the water column, with opposite effect between the region close to the dam and the other regions further away from the dam, depending on the conditions of temperature, flow, and residence time. Knowledge of structure and function is important to improve reservoir management.

The present work has as main objective to apply the SWAT model to the Poxim-Açu River watershed, carrying out an assessment of its water production, having as object of study the filling of the Sindicalista Jaime Umbelino de Souza dam (São Cristóvão/SE). The problem is justified by the growing relevance of knowledge of the hydrological complex for the management of natural resources, due to its aid in decision making. Recording data measurements will later be used in 4 irrigation scenarios in two areas of the basin. It seeks to test the applicability of the model in studies of hydrological balance in small basins and the effects of natural interactions and human action, with the use of irrigation, on the flows and volumes produced. Through this study it can be concluded that: the SWAT model is applicable in the realization of simulations of water production and in the studies of the hydrological balance in the hydrographic basin of the Poxim-açú river; the development of a validating procedure, from the accumulation of water in the filling of a reservoir, allowed the evaluation of irrigation use scenarios; carrying out irrigation practices using water directly from the rivers would cause significant reductions in the volumes produced and could affect the filling of the Sindicalista Jaime Umbelino de Souza dam in São Cristovão-SE and the use of water for irrigation, coming from the shallow aquifer , can lead to reductions in the flows of the Poxim-açú River. El presente trabajo tiene como principal objetivo aplicar el modelo SWAT a la cuenca del río Poxim-Açu, realizando una evaluación de la producción de agua de la misma, teniendo como objeto de estudio el relleno de la represa Sindicalista Jaime Umbelino de Souza (São Cristóvão /SE). El problema se justifica por la creciente relevancia del conocimiento del complejo hidrológico para la gestión de los recursos naturales, por su ayuda en la toma de decisiones. Las mediciones de datos de registro se utilizarán posteriormente en 4 escenarios de riego en dos áreas de la cuenca. Se busca probar la aplicabilidad del modelo en estudios de balance hidrológico en pequeñas cuencas y los efectos de las interacciones naturales y la acción humana, con el uso del riego, sobre los caudales y volúmenes producidos. A través de este estudio se puede concluir que: el modelo SWAT es aplicable en la realización de simulaciones de producción de agua y en los estudios del balance hidrológico en la cuenca hidrográfica del río Poxim-açú; el desarrollo de un procedimiento de validación, a partir de la acumulación de agua en el llenado de un embalse, permitió la evaluación de escenarios de uso de riego; realizar prácticas de riego utilizando agua directamente de los ríos provocaría reducciones significativas en los volúmenes producidos y podría afectar el llenado de la represa Sindicalista Jaime Umbelino de Souza en São Cristovão-SE y el uso de agua para riego, proveniente del acuífero somero, puede conducir a reducciones en los caudales del río Poxim-açú. O presente trabalho tem como objetivo principal aplicar o modelo SWAT à bacia hidrográfica do Rio Poxim-Açu, realizando uma avaliação da produção de água da mesma, tendo como objeto de estudo o enchimento da barragem Sindicalista Jaime Umbelino de Souza (São Cristóvão/SE). A problemática justifica-se pela crescente relevância do conhecimento do complexo hidrológico para a gestão de recursos naturais, devido a seu auxílio na tomada de decisão. O registro de medições de dados será posteriormente usado em 4 cenários de irrigação em duas áreas da bacia. Busca-se testar a aplicabilidade do modelo em estudos de balanço hidrológico em pequenas bacias e os efeitos das interações naturais e da ação humana, com o uso da irrigação, nas vazões e volumes produzidos. Através deste estudo conclui-se que: o modelo SWAT é aplicável na realização de simulações da produção de água e nos estudos do balanço hidrológico na bacia hidrográfica do rio Poxim-açú; o desenvolvimento de procedimento validativo, a partir do acúmulo de água no enchimento de um reservatório, permitiu a avaliação de cenários de uso da irrigação; a realização de práticas de irrigação com o uso da água proveniente diretamente dos rios causaria reduções relevantes nos volumes produzidos e podem afetar o enchimento da barragem Sindicalista Jaime Umbelino de Souza em São Cristovão-SE e o uso da água para irrigação, proveniente do aquífero raso, pode acarretar reduções das vazões do rio Poxim-açú.

Dissertation presented as the partial requirement for obtaining a Master's degree in Geographic Information Systems and Science O processo e análise de uma cheia constitui-se como um objeto de considerável importância e de múltiplos interesses, que vão desde a prevenção e mitigação de episódios de cheias até ao dimensionamento de infraestruturas hidráulicas. O presente trabalho teve por objetivo produzir hidrogramas de cheia relativos aos eventos pluviométricos ocorridos e simulados na bacia hidrográfica de São Francisco, localizada na zona poente da ilha de Santa Maria – Açores, com recurso à combinação do modelo hidrológico com sistemas de informação geográfica. Para o desenvolvimento deste trabalho fez-se uso de ferramentas que permitiram a realização de uma análise relativamente expedita e significativamente prática. Recorreu-se, concretamente, ao software da ESRI ArcGIS 10.6.1, com o auxílio das extensões ArcHydro, GeoHEC-HMS e GeoHEC-RAS, que culminou com a exportação para os softwares de modelação hidrológica HEC-RAS e HEC-HMS, onde se procedeu à calibração dos parâmetros e validação dos resultados. Os dados de entrada definidos para o modelo HEC-HMS compreendem os hidrogramas de precipitação dos postos udométricos das Fontinhas, Praia Formosa e Aeroporto, numa série temporal de cinco anos, compreendidos entre 2015 e 2019, e o estabelecimento dos parâmetros referentes aos métodos de perda e de transformação como SCS Curve Number e SCS Unit Hydrograph, respetivamente. Não obstante, o modelo poder ser melhorado com a introdução de mais parâmetros e melhor informação que permita reproduzir todas as condicionantes que caraterizam a bacia, nomeadamente no que se refere à distribuição espacial da precipitação e informação podológica devidamente normalizada. Realizada a análise conclui-se que a bacia hidrográfica de São Francisco não apresenta caraterísticas que conduzam à ocorrência de grandes cenários de cheias, no entanto tal não invalida que estas não ocorram. The process and analysis of a flood is an object of considerable importance and multiple interests, ranging from prevention and the mitigation of flood episodes to the design of hydraulic infrastructure. The present work aimed to produce flood hydrographs related to the pluviometric events that have occurred and were simulated in the hydrographic basin of São Francisco, located in the west zone of the island of Santa Maria – Azores, using the combination of the hydrological model with geographic information systems. During the development of this work, tools were used to allow a relatively prompt and significantly practical analysis to be carried out. The ESRI ArcGIS 10.6.1 software was specifically used, with the help of the ArcHydro, GeoHEC-HMS and GeoHEC-RAS extensions, which culminated in the export to the HEC-HMS and HEC-RAS hydrological modeling and software, where the calibration of parameters and validation of results were carried out. The input data established for the HEC-HMS model covers the hydrograph precepitation of Fontinhas, Praia Formosa and Aeroporto udometric stations, in a time period of five years, between 2015 and 2019, and the establishment of parameters related to the loss methods and transformation such as, SCS Curve Number and SCS Unit Hydrograph, respectively. Nevertheless, the model can be improved with the introduction of more parameters and better information to allow the reproduction of all the constraints that characterize the basin, namely regarding the spatial distribution of rainfall and duly standardized foot data. After the analysis, it is concluded that the São Francisco hydrographic basin does not present characteristics that lead to the occurrence of large flood scenarios, however this does not invalidate that these may not occur.

A América do Sul (AS) possui uma área de ~17,8 milhões de km² e contribui com cerca de 30 % do volume total de água escoado para os oceanos. Gerenciar os recursos hídricos continentais na AS é uma tarefa desafiadora devido à heterogeneidade das características climáticas, suscetibilidade a cheias e secas, complexidade dos sistemas de rios e existência de usos múltiplos da água, em particular a produção de energia onde a hidroeletricidade corresponde por ~50 % da capacidade instalada na AS. Previsões de vazão, por exemplo, são essenciais para a operação de reservatórios e para melhorar a preparação contra eventos extremos, os quais podem ocorrer em múltiplas escalas espaciais e afetar extensas áreas inclusive para além de fronteiras políticas. Neste sentido, há necessidade de ferramentas que possibilitem quantificar fluxos hidrológicos com consistência espaço-temporal na AS, bem como prever a condição futura dos rios com estimativa de incerteza para dar suporte à tomada de decisão. O objetivo desta tese foi estabelecer uma base técnica para modelagem hidrológica com abrangência da América do Sul e dar contribuições para previsão de vazões em escala continental, no horizonte de médio prazo (até 15 dias). O modelo hidrológico MGB foi adaptado para simulação hidrológica–hidrodinâmica em múltiplas bacias sul americanas a partir de técnicas de geoprocessamento, produtos de sensoriamento remoto e outras bases de dados globais. O modelo desenvolvido, denominado MGB–SA, teve representação satisfatória de vazões em intervalo de tempo diário, apresentando acurácia superior à de modelos globais estado-da-arte. Também foram representados de forma adequada padrões de sazonalidade e magnitude de evapotranspiração e armazenamento terrestre de água nas principais bacias da AS, com desempenho razoável para os níveis simulados. Através de um experimento de previsão que assume o modelo hidrológico como livre de erros, foi identificado que previsões de chuva por conjunto (ensemble) com horizonte de médio prazo podem contribuir para a destreza das previsões de vazão com até 15 dias à frente. Na avaliação de desempenho geral das previsões de vazão, observou-se maior destreza para regiões situadas ao leste e sudeste da América do Sul, incluindo bacias como Uruguai, Alto Paraná, São Francisco, Parnaíba e Tocantins-Araguaia. Em relação à discriminação entre ocorrência e não ocorrência de eventos de vazão elevada, a destreza da previsão foi maior nos rios do sul do Brasil. Além disso, as previsões exibiram maior destreza para acurácia geral e discriminação em regiões de clima temperado e úmido (sub-tropical). Quando considerados ambos os erros do modelo hidrológico e da precipitação prevista, as previsões de vazão com horizonte de médio prazo demonstraram baixa ou nenhuma destreza na maioria das localidades analisadas além de um grande viés probabilístico, com a maior parte das observações situando-se fora dos limites do conjunto mesmo para antecedências mais longas após 1 semana à frente. Com aplicação de pós-processamento estatístico a destreza das previsões de vazão aumentou substancialmente, melhorando a consistência estatística e proporcionando largura de incerteza geralmente inferior ao da climatologia das vazões observadas. O desempenho de séries temporais de previsão por conjunto obtidas de distribuições preditivas pós-processadas também foi avaliado, demonstrando limitações principalmente em condições de baixo espalhamento do conjunto bruto. Por fim, os resultados deste trabalho sugerem que o modelo desenvolvido pode servir como uma ferramenta para dar suporte a pesquisas que contemplem os recursos hídricos da AS de forma integrada, e que previsões de vazão com destreza no horizonte de médio prazo podem ser obtidas na escala continental mesmo com dados in situ limitados. South America (SA) has an area of ~17.8 million km² and contributes around 30 % of the global runoff to the oceans. Managing the continental waters in SA is a challenge given the wide range of climatic characteristics, susceptibility to floods and droughts, complexity of river systems and existence of multiple water uses, in particular the energy production where hydropower accounts for ~50 % of the total installed capacity. Streamflow forecasts, for instance, are essential for reservoir operation and to improve preparedness against extreme hydrometeorological events, which can occur on multiple spatial scales and affect extensive regions including areas beyond the political boundaries. In this context, there is a need for tools that enable to quantify hydrological fluxes in SA with spatiotemporal consistency, as well as to predict future river conditions with uncertainty estimates to support decision making. The objective of this thesis was to establish a technical basis for hydrological modeling in the South America domain and contribute to medium-range (up to 15 days) streamflow forecasting at the continental scale. The MGB hydrological model was adapted for simulation of multiple South American basins by using hydrologic–hydrodynamic methods, geoprocessing techniques, remote sensing products and other global scale datasets. The developed model, named MGB–SA, showed a satisfactory representation of daily discharges and exhibited higher accuracy compared with state-of-the-art global models. Seasonality and magnitude of both evapotranspiration and terrestrial water storage were adequately represented at the scale of main SA basins, with a reasonable performance regarding the simulated water levels. Through a forecasting experiment that assumes the hydrological model as error-free, it was found that medium-range ensemble precipitation forecasts can contribute to the skill of streamflow forecasts up to 15 days ahead. Overall skill was higher in the eastern and southeastern SA regions, which include large basins such as Uruguay, Upper Paraná, São Francisco, Parnaíba and Tocantins-Araguaia. Skill in discrimination between the occurrence and non-occurrence of high flow events was mainly observed in rivers of southern Brazil. In addition, forecasts showed better skill in terms of overall quality and discrimination in warm temperate, fully humid regions. When the errors of both hydrological model and predicted precipitation were taken into account, medium-range streamflow forecasts exhibited low or no skill in most of the analyzed locations in addition to a large probabilistic bias, with most of the observations falling outside the ensemble limits even at longer lead times, after 1 week ahead. Statistical postprocessing substantially improved streamflow forecast skill, enhancing statistical consistency and generally providing lower uncertainty width compared with that of observed climatology. The performance of streamflow ensemble traces derived from postprocessed predictive distributions was also evaluated, showing limitations mainly in conditions for which the raw ensemble spread is low. Finally, the results of this work suggest that the developed model can be used to simulate the South American water resources in an integrated manner, and that skillful, medium-range streamflow forecasts could be obtained at the continental scale of SA even with limited in situ data.

This article aims to report a history of studies and the state of the art regarding the concept of green roofs in environmental public policies and research related to the mitigation of urban flooding. Therefore, a historical bibliographic review of the techniques and studies used in the last 15 years in the management and planning process for the implementation of green roofs as a measure to mitigate urban flooding was carried out. Three search repositories were used: Scopus, Capes Periodicals, and Scielo. The search was performed using a set of selected keywords and their combinations in Portuguese, Spanish, and English. After processing and analyzing the information contained in the documents found, 33 works were obtained, in which applications and practical examples are reported, as well as the evolution due to technological innovation. In the selected documents, it was possible to observe that there are laws in force on the subject and that green roofs are efficient in the management of urban rainwater, contributing not only to the mitigation of flooding in cities but also to other environmental factors such as heat islands. Furthermore, it was observed that the performance in arresting and reducing runoff is increased when more than one sustainable rainwater management technique is used, such as the use of green roofs and permeable pavements. Um dos grandes problemas da atualidade está relacionado à urbanização frequente das bacias hidrográficas urbanas, fato este que tem causado grande impacto ao meio ambiente, principalmente devido ao processo de desencadeamento de inundações. O presente artigo tem como objetivo relatar um histórico de estudos e o estado da arte no que se refere ao conceito de telhados verdes nas políticas públicas ambientais e nas pesquisas relacionadas a mitigação das inundações urbanas. Para tanto, foi realizada uma revisão bibliográfica histórica das técnicas e estudos, utilizados nos últimos 15 anos, em processo de gestão e planejamento para a implantação de telhados verdes como medida mitigadora das inundações urbanas. Assim, se realizou um estudo bibliográfico de cerca de 33 obras, nas quais se relatam as aplicações e exemplos práticos, bem como a evolução em função da inovação tecnológica. Através do estudo de revisão, foi possível observar que existe legislações vigente acerca do tema e que os telhados verdes de fato são eficientes na gestão das águas pluviais urbanas, contribuindo não somente na mitigação das inundações das cidades, mas também com outros fatores ambientais como as ilhas de calor. Ademais, foi observado que o desempenho na detenção e redução do escoamento superficial é aumentado quando se faz uso de mais de uma técnica sustentável de gestão das águas pluviais, como a utilização de telhados verdes e pavimentos permeáveis. O presente artigo tem como objetivo relatar um histórico de estudos e o estado da arte no que se refere ao conceito de telhados verdes nas políticas públicas ambientais e nas pesquisas relacionadas à mitigação das inundações urbanas. Para tanto, foi realizada uma revisão bibliográfica histórica das técnicas e estudos, utilizados nos últimos 15 anos, em processo de gestão e planejamento para a implantação de telhados verdes como medida mitigadora das inundações urbanas. Foram utilizados os repositórios de busca Scopus, Periódicos da Capes e Scielo. A busca foi realizada por meio de um conjunto de palavras-chave selecionadas e suas combinações nos idiomas português, espanhol e inglês. Após tratamento e análise das informações, obteve-se 33 obras, nas quais se relatam as aplicações e exemplos práticos, bem como a evolução em função da inovação tecnológica. Nos documentos selecionados foi possível observar que existem legislações vigentes acerca do tema e que os telhados verdes de fato são eficientes na gestão das águas pluviais urbanas, contribuindo não somente na mitigação das inundações das cidades, mas também com outros fatores ambientais como as ilhas de calor. Ademais, foi observado que o desempenho na detenção e redução do escoamento superficial é aumentado quando se faz uso de mais de uma técnica sustentável de gestão das águas pluviais, como a utilização de telhados verdes e pavimentos permeáveis.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Low Impact Development (LID) techniques have been applied for their numerous benefits in mitigating the impacts of increasing urbanization. Among them are the permeable pavements that reduce volumes and improve the quality of rainwater, allowing rainwater to seep into its structure and can be easily integrated into urbanized cities. To prove their benefits, these structures are usually monitored over a long period of time. When this is not possible, hydrological modeling techniques are applied in order to simulate its behavior. Provided that, adequate modeling and easy-to-use tools are essential to provide subsidies for the design and construction of such systems. Thus, the present work aims to develop and evaluate the performance of a simplified model with low data requirements for hydrological simulation of permeable pavements. For this, experimental modules and permeable coating parking spaces installed in the Santa Maria region (RS) were monitored. Monitoring was performed using low cost level rain gauges and sensors developed for this application. The modeling was done by applying the Puls method, assuming that permeable pavements work in a similar way to reservoirs, where the water outlet occurs through the process of infiltration into the soil. The results of the simulations proved to be satisfactory, for the Nash-Sutcliffe coefficient (NSE) values were found that would vary between 0.66 and 0.97 and for the coefficient of determination (R²) values between 0.72 and 0.98. In this way, the Puls method proved to be efficient in hydrological simulations on permeable pavements and can be a viable alternative, simple to use and without the need for large volumes of data. As técnicas de Desenvolvimento de Baixo Impacto (DBI) vêm sendo aplicadas por seus inúmeros benefícios na atenuação dos impactos da crescente urbanização. Dentre elas estão os pavimentos permeáveis que reduzem volumes e melhoram a qualidade das águas pluviais, permitindo que a água pluvial infiltre em sua estrutura, podendo ser facilmente integrado nas cidades urbanizadas. Para comprovar seus benefícios, essas estruturas usualmente são monitoradas por um longo período de tempo. Quando isso não é possível, técnicas de modelagem hidrológica são aplicadas com o objetivo de simular seu comportamento. Diante disso, ferramentas adequadas de modelagem e de fácil utilização são essenciais para fornecer subsídios para o projeto e construção de tais sistemas. Assim, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver e avaliar o desempenho de um modelo simplificado e de baixa exigência de dados para simulação hidrológica de pavimentos permeáveis. Para isso, foram monitorados módulos experimentais e vagas de estacionamento com revestimento permeável instalados na região de Santa Maria (RS). O monitoramento foi realizado por meio da utilização de pluviógrafos e sensores de nível de baixo custo desenvolvidos para esta aplicação. A modelagem se deu pela aplicação do método de Puls modificado, assumindo que os pavimentos permeáveis funcionam de maneira similar a reservatórios, onde a saída de água se dá pelo processo de infiltração no solo. Os resultados das simulações se mostraram satisfatórios. Para o coeficiente de Nash-Sutcliffe (NSE) foram encontrados valores que variariam entre 0.66 e 0.97 e para o coeficiente de dertminação (R²) valores entre 0.72 e 0.98. Dessa maneira, o método de Puls se mostrou eficiente nas simulações hidrológicas em pavimentos permeáveis podendo ser uma alternativa viável, de simples utilização e sem a necessidade de grandes volumes de dados.

A escassez hídrica e o intenso uso da água pelo setor agropecuário têm provocado conflitos sociais e problemas ambientais na bacia hidrográfica do rio Bicudo, afluente do rio das Velhas, em Minas Gerais. A bacia hidrográfica do rio Bicudo possui alguns rios intermitentes, fazendo com que a disponibilidade hídrica nos períodos de seca seja um dos maiores desafios para a sua população, predominantemente rural, que utiliza a água na produção agrícola e pecuária. No ano de 2015 foram construídas 308 bacias de contenção (barraginhas) na bacia hidrográfica do rio Bicudo, no território dos municípios de Corinto/MG e Morro da Garça/MG. Essas obras foram financiadas com o recurso da cobrança pelo uso da água na bacia do rio das Velhas. Nesse contexto, este estudo tem por objetivo investigar se os projetos de recuperação de áreas degradadas, neste caso as barraginhas, foram capazes de impactar no comportamento hidrológico da bacia hidrográfica do rio Bicudo. Para isto, a bacia em análise foi modelada com o auxílio do Soil and Water Assessment Tool – SWAT no intuito de simular os efeitos da implantação das bacias de contenção no fluxo das águas do rio Bicudo. Os parâmetros do modelo foram ajustados, empregando-se os registros da estação fluviométrica “Ponte do Bicudo” no período de 2002 a 2014. Com o apoio do software SWAT-CUP, foram obtidos o coeficiente de Nash e Sutcliffe (NS) de 0,67 e 0,75 e o percentual de tendência (PBIAS) de -5,1% e 9,5%, respectivamente, para as etapas de calibração e validação do modelo. Esses resultados dos índices NS e PBIAS demonstram que o modelo elaborado para a bacia do rio Bicudo apresentou um desempenho considerado bom com base no índice NS e muito bom com relação ao índice PBIAS. Foi comparado o cenário com a presença das bacias de contenção construídas em 2015, com o cenário simulado que apresenta a ausência dessas intervenções. Constatou-se que o modelo hidrológico construído para a bacia do rio Bicudo demonstrou sensibilidade às alterações realizadas no modelo digital de elevação – MDE, no qual foram representadas as bacias de contenção. O cenário com a presença das barraginhas apresentou vazões de pico menores que as simuladas no cenário sem essas intervenções, o que indica que a presença dessas intervenções em conjunto é capaz de promover a redução das vazões de pico em eventos chuvosos críticos, favorecendo a permanência da água no interior dos limites da bacia hidrográfica por um tempo maior. Apesar das incertezas existentes no uso de ferramentas de simulação hidrológica, os resultados gerados neste trabalho são úteis para gestores de recursos hídricos, para os membros dos comitês de bacias hidrográficas e para os representantes das Agências de Bacias Hidrográficas brasileiras. Este estudo poderá contribuir para que essas entidades desenvolvam estratégias orientadas para a preservação dos recursos hídricos e dos solos em bacias hidrográficas com características similares às do rio Bicudo. The scarcity of water and the intense use of this resource by agricultural sector have caused social conflicts and environmental problems in the hydrographic basin of Bicudo river, an affluent of Velhas river, in Minas Gerais. The hydrographic basin of Bicudo river has some intermittent rivers, which makes water availability one of the biggest challenges for its population in periods of drought, because they are predominantly rural and use water in agricultural and livestock production. In 2015, 308 containment basins, named “barraginhas”, were built in the cities of Corinto/MG and Morro da Garça/MG, where the basin of Bicudo river is located. These constructions were financed by tax from use of water in the basin of Velhas river. In this context, this study aims to investigate whether the projects oriented to recovery of degraded areas, in this case, the containment basins, were able to promote impact over the hydrological behavior of hydrographic basin of Bicudo river. To this purpose, the basin analyzed was modeled by using the Soil and Water Assessment Tool - SWAT to simulate the containment basins implantation effects on water flow of Bicudo river. The model parameters were adjusted using the register of fluviometric station “Ponte do Bicudo” from 2002 to 2014. With the support of SWAT-CUP software, the Nash and Sutcliffe (NS) coefficient of 0,67 and 0,75 and the trend percentage (PBIAS) of -5.1% and 9.5%, were found in calibration and validation steps, respectively. These results from the NS and PBIAS indexes demonstrate that the model elaborated for Bicudo river basin performed well, based on NS index, and very well based on PBIAS index. The scenario with the containment basins built in 2015 was compared to the simulated scenario whithout these interventions. After completing the simulations, it was found that the SWAT model showed sensitivity to changes executed at digital elevation model - MDE, to represent the presence of containment basins. The scenario with “barraginhas” showed lower peak flows than that simulated without them. This result indicates that the presence of these interventions together is capable of promoting peak flow reduction in critical rainy events, favoring the permanence of water within the limits of the hydrographic basin for a longer time. Despite the uncertainties of hydrological simulation tools, the results generated in this work are useful for water resource managers, for members of hydrographic basin committees and for representatives of Brazilian hydrographic basin Agencies. This study could contribute to develop strategies focused on water resources and soil preservation in hydrographic basins with characteristics similar to those of the Bicudo river.

The effect that different spatial resolutions of digital elevation models (DEM) have on the simulation of surface flowing off are still poorly known, especially in a semiarid environment. This study aims to analyze the influence that different spatial resolutions of MDE (30 to 1500 m) and sources of obtainment (SRTM, ALOS, ASTER) perform on the outflow forecasts in the hydrological model Soil and Water Assessment Tool + (SWAT +), for the hydrographic basin of the Taperoá river, in the state of Paraíba. SWAT + is a completely revised version of the SWAT model and has been applied to estimate hydrosedimentological processes in several basins, where the topography of the terrain can have a great influence on the simulated variables of the model, especially in the semi-arid region of Northeast Brazil that is characterized by the occurrence of extreme rain and outflow events. The results show that the spatial resolutions of the MDE influence the topographic representation and the extraction of the drainage network, where the higher the resolution, the more outlined are its contours, the greater the number of sub-basins and hydrological response units. As for the sources of MDE, all presented similar behavior in the discretization of the hydrographic basin. It is possible to observe that the differences that the MDE resolutions cause in the discretization of the basin influence the simulation of the flow. The model presented an answer for each rain event that generated flow and the resolutions mainly influence peak outflows. For simulations using the highest resolutions, the model tends to overestimate the outflow and, for the lower resolutions, the peak outflow tends to be underestimated. The values of R² are considered good and very good, varying from 0.89 to 0.75, as the resolution decreases. NS values were unsatisfactory for the highest resolutions (30 to 500m), varying from 0.31 to 0.45, which showed an overestimation of the peak flow. For the others (800 and 1500 m), it was considered satisfactory, ranging from 0.5 to 0.52, which showed a better adjustment of the hydrogram. As for the SRTM, ALOS and ASTER sources, the simulations showed similar behavior in the flow estimation, with similar hydrograms and approximate statistical indexes, with a very good R² of 0.89 and an unsatisfactory NS from 0.26 to 0.31. Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq O efeito que diferentes resoluções espaciais de modelos digitais de elevação (MDE) têm sobre a simulação do escoamento superficial ainda são pouco conhecidas, sobretudo em ambiente semiárido. Este estudo tem como objetivo analisar a influência que diferentes resoluções espaciais de MDE (de 30 a 1500 m) e fontes de obtenção (SRTM, ALOS, ASTER) exercem sobre as previsões de vazão no modelo hidrológico Soil and Water Assessment Tool+ (SWAT+), para a bacia hidrográfica do Rio Taperoá, no estado da Paraíba. O SWAT+ é uma versão completamente revisada do modelo SWAT e vem sendo aplicado para estimar os processos hidrossedimentológicos em diversas bacias, onde a topografia do terreno pode ter grande influência nas variáveis simuladas do modelo, sobretudo, na região semiárida do Nordeste do Brasil que se caracteriza pela ocorrência de eventos extremos de chuva e vazão. Os resultados mostram que as resoluções espaciais do MDE influenciam na representação topográfica e na extração da rede de drenagem, onde quanto mais alta a resolução, mais delineados são seus contornos, maior o número de sub-bacias e de unidades de respostas hidrológicas. Quanto as fontes de MDE, todos apresentaram comportamento semelhante na discretização da bacia hidrográfica. É possível observar que as diferenças que as resoluções do MDE causam na discretização da bacia influenciam na simulação do escoamento superficial. O modelo apresentou resposta para cada evento de chuva que gerou escoamento e as resoluções influenciam principalmente nas vazões de pico. Para as simulações utilizando as resoluções mais altas, o modelo tende a superestimar a vazão e, para as resoluções mais baixas, a vazão de pico tende a ser subestimada. Os valores de R² são considerados bons e muito bons, variando de 0,89 a 0,75, a medida em que a resolução vai decrescendo. Os valores do NS foram insatisfatórios para as resoluções mais altas (30 a 500m), variando de 0,31 a 0,45, que apresentaram uma superestimação dos picos de vazão. Para os demais (800 e 1500 m), foi considerado satisfatório, variando de 0,5 a 0,52, que apresentaram um melhor ajuste do hidrograma. Quanto as fontes SRTM, ALOS e ASTER, as simulações apresentaram comportamento semelhante na estimativa da vazão, com hidrogramas parecidos e índices estatísticos aproximados, sendo o R² muito bom de 0.89 e um NS insatisfatório de 0,26 a 0,31.

Submitted by Bruna Nogueira Rezende (bruna.n.rezende@unesp.br) on 2021-02-19T21:28:46Z No. of bitstreams: 1 Dissertação.pdf: 2749124 bytes, checksum: b2027188d325f049de58168168f0581f (MD5) Approved for entry into archive by Ana Lucia de Grava Kempinas (ana.kempinas@unesp.br) on 2021-02-19T22:00:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rezende_bn_me_botfca_par.pdf: 459979 bytes, checksum: 8a181ae9fc1656cb474cfbc78afacda6 (MD5) Made available in DSpace on 2021-02-19T22:00:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rezende_bn_me_botfca_par.pdf: 459979 bytes, checksum: 8a181ae9fc1656cb474cfbc78afacda6 (MD5) Previous issue date: 2021-02-17 Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) A água é o recurso primordial para toda a forma de vida, assim como é essencial para a agricultura em muitas regiões do mundo. Os desafios para uma gestão eficiente do uso sustentável da água diante do crescimento populacional estão sendo enfrentados gradualmente, no entanto os países em desenvolvimento encontram dificuldades para lidar com a falta de infraestrutura, aumento da demanda por água, solucionar os problemas de escassez e gerenciar os conflitos entre os usuários de água. A agricultura é o uso da terra dominante na Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos (UGRHI) Baixo Pardo/Grande, exibindo uma taxa de crescimento expressivo ao longo dos anos para a área cultivada de cana-de-açúcar, ocupando áreas antes utilizadas como pastagens e culturas tradicionais. Analisar a sustentabilidade dos recursos hídricos considerando os cenários futuros é essencial para o planejamento e gestão da água. Modelos hidrológicos como o WEAP (Water Evaluation and Planning System), auxilia na análise de cenários futuros e permite analisar a disponibilidade de água atual e futura. Deste modo, o objetivo geral deste estudo foi utilizar o modelo WEAP para simular o comportamento hidrológico dos recursos hídricos e analisar a disponibilidade de água em um trecho da UGRHI Baixo Pardo/Grande, no estado de São Paulo, Brasil. Analisou-se as mudanças no uso e cobertura da terra para o período de 1988 a 2019. O modelo foi calibrado (1988-2015) e validado (2016-2019). Cenários futuros foram projetados para o período de 2020 a 2040 considerando o aumento das demandas de água e o aumento de áreas irrigadas. Índices de sustentabilidade foram gerados para cada cenário proposto. Os resultados indicaram que a calha principal do rio Pardo possui boa disponibilidade hídrica para atender as demandas dos setores usuários de água, com a capacidade de conceder novas outorgas. Water is the primary resource for all forms of life, as well as essential for agriculture in many regions of the world. The challenges for an efficient management of the sustainable use of water in the face of population growth are gradually being faced, however developing countries find it difficult to deal with the lack of infrastructure, increased demand for water, solve scarcity problems and manage conflicts between water users. Agriculture is the dominant land use in the Baixo Pardo /Grande Water Resources Management Unit (UGRHI), showing a significant growth rate over the years for the sugarcane cultivated area, occupying areas previously used as pasture and traditional cultures. Analyzing the sustainability of water resources considering future scenarios is essential for water planning and management. Hydrological models such as WEAP (Water Evaluation and Planning System), assists in the analysis of future scenarios and allows to analyze the current and future water availability. Thus, the general objective of this study was to use the WEAP model to simulate the hydrological behavior of water resources and to analyze the availability of water in a stretch of the UGRHI Baixo Pardo / Grande, in the state of São Paulo, Brazil. Changes in land use and land cover for the period from 1988 to 2019 were analyzed. The model was calibrated (1988-2015) and validated (2016-2019). Future scenarios were projected for the period from 2020 to 2040 considering the increase in water demands and the increase in irrigated areas. Sustainability indexes were generated for each proposed scenario. The results indicated that the main gutter of the Pardo River has good water availability to meet the demands of the water user sectors, with the ability to grant new grants.

Submitted by Daniela Rodrigues Ribeiro (daniela.r.ribeiro@unesp.br) on 2021-04-08T01:52:47Z No. of bitstreams: 1 ribeiro_dr_me_ilha.pdf: 2068050 bytes, checksum: 282ad6c36c8520563ea60ebce8de45f6 (MD5) Approved for entry into archive by Raiane da Silva Santos (raiane.santos@unesp.br) on 2021-04-08T14:13:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ribeiro_dr_me_ilha.pdf: 2068050 bytes, checksum: 282ad6c36c8520563ea60ebce8de45f6 (MD5) Made available in DSpace on 2021-04-08T14:13:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ribeiro_dr_me_ilha.pdf: 2068050 bytes, checksum: 282ad6c36c8520563ea60ebce8de45f6 (MD5) Previous issue date: 2021-02-11 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O gerenciamento de recursos hídricos fundamenta-se em informações disponíveis que direcionam esforços técnicos e investimentos financeiros. Essa gestão é feita, em sua maior parte, com base em informações obtidas em campo, mas que, muitas vezes, é dificultada pelo acesso ao local, pela escassez de recursos financeiros ou humanos. O presente trabalho visa apresentar o SWAT como uma ferramenta complementar de gerenciamento de bacias hidrográficas. Esse apresenta-se como um instrumento a ser utilizado em bacias não instrumentadas e, com maior eficácia e assertividade, em bacias já instrumentadas. Sua aplicação remota, com reconhecimento de cenário atual e de previsão de cenário futuro, traz insumos para uma gestão apropriada e direcionada dos recursos para locais de interesse. Para o presente trabalho, tomou-se como estudo de caso o rio São José dos Dourados, situado no estado de São Paulo. Integrante da UGRHI 18, a bacia hidrográfica do rio São José dos Dourados foi estudada pelo SWAT, obtendo-se sua caracterização ambiental, hidrológica, climática e pedológica. Por meio da aplicação do estudo sedimentológico realizado pelo SWAT, foram identificados os locais com maior produção de sedimentos, evidenciando-se a importância de haver uma gestão direcionada na bacia, visto que o exutório deste rio encontra-se no Reservatório de Ilha Solteira. Water resource management is based on available information that guides technical efforts and financial investments. This management is done, for the most part, based on information obtained in the field, but which is often hampered by access to the site, by the scarcity of financial or human resources. This paper aims to present SWAT as a complementary tool for watershed management. This presents itself as an instrument to be used in non-instrumented basins and, with greater efficiency and assertiveness, in already instrumented basins. Its remote application, with recognition of the current scenario and forecast of the future scenario, brings inputs for an appropriate and targeted management of resources to places of interest. For the present work, the São José dos Dourados river, located in the state of São Paulo, was taken as a case study. A member of UGRHI 18, the São José dos Dourados river basin was studied by SWAT, obtaining its environmental, hydrological, climatic and pedological characterization. Through the application of the sedimentological study carried out by SWAT, the locations with the highest sediment production were identified, showing the importance of having an intentional management in the basin, since the exutory of this river is found in the Ilha Solteira Reservoir. CAPES: 001

The semiarid region in Brazil is known for recurrent dries that result in a hydrologic vulnerable area. This way, the management of water resources is more and more required, as well as the need to identify and understand the availability of water to attend its increasing demands. The lack of hydrological data in semiarid basins creates concern that can compromise the effective management of water resources and the evaluation of the water availability. For this reason, hydrological modeling is a solid ally to supply the lack of data and assist water management. In addition, researches across the globe indicate an increasing tendency of intermittency in rivers of different spatial scales. In this perspective, this research was conducted to classify through measurements and hydrological modeling the intermittency and water supply to the reservoirs of the Brazilian Semi-Arid area. The model used in this research, WASA, has a strong physical basis and has been used in several dry regions of the globe. The basin under study is the Umbuzeiro River, located in the city of Aiuaba, Ceará, it was evaluated in three nested basins: the Benguê (933 km²), the Aroeira (800 km²) and the Aiuaba Experimental Basin (BEA, 12 km²). Simulations were made for eleven parameterization sets, changing the saturated hydraulic conductivity of the soil on the slopes and the riverbed; the hydraulic conductivity of the crystalline basement; the depth of the riverbed; and the model rainfall adjustment parameter. The results illustrate that; among the eleven parameterization sets, none was successful in representing the two variables, (intermittency and water inflow to the reservoirs) in the three basin scales simultaneously. The largest basins (Benguê and Aroeira) were better represented than the small-scale basin. The simulation of the Experimental Basin of Aiuaba (smaller scale) obtained a notable improvement after the application of the hydraulic conductivity of the soils according to in-situ measurement. That indicates that the model has a strong physical base. The WASA model was able to represent well the water supply (and, consequently, the dynamics of stored volumes) to the Benguê Reservoir (18 hm³, NSE > 0.9) through the application of the saturated hydraulic conductivity measured in the field, without the need for a rainfall parameter of adjustment. In the Boqueirão reservoir (0.06 hm³), even the best performance was unsatisfactory (NSE = 0.38), although this result was obtained with the application of measured data. These observations indicate that the WASA model responds best in basins with a larger spatial scale. Therefore, it is recommended to carry out a wide calibration process of the WASA model, using multivariate optimization techniques. Given the complexity of the model and the relatively long computation time, such program should be done in a highly efficient computational environment. It is hoped, therefore, that the WASA model will be able to represent both the water supply and the intermittency of rivers for different scales. This will make it possible to prepare studies of global changes. O semiárido brasileiro é conhecido por apresentar secas recorrentes que resultam em uma área hidrologicamente vulnerável. Assim, a gestão dos recursos hídricos é cada vez mais exigida, pois há a necessidade de identificar e compreender a disponibilidade de água para atender à crescente demanda. A carência de dados hidrológicos em bacias semiáridas gera incertezas que podem comprometer o efetivo gerenciamento dos recursos hídricos e a avaliação de sua disponibilidade hídrica, limitando seu aproveitamento. Por isso, a modelagem hidrológica é um forte aliado para suprir a carência de dados e auxiliar na gestão das águas. Além disso, pesquisas em todo o globo indicam uma tendência crescente da intermitência em rios de diversas escalas espaciais. Nessa perspectiva, esta pesquisa foi conduzida com o objetivo de avaliar, por meio de medidas e modelagem hidrológica, a intermitência e o aporte hídrico aos reservatórios do semiárido brasileiro. O modelo utilizado, WASA, tem robusta base física e tem sido usado em diversas regiões secas do globo. A bacia em estudo é a do Rio Umbuzeiro, situada no município de Aiuaba, Ceará, tendo sido analisada em três bacias aninhadas: a do Açude Benguê (933 km²), a de Aroeira (800 km²) e a Bacia Experimental de Aiuaba (BEA, 12 km²). Foram realizadas simulações para onze parametrizações, alterando-se: a condutividade hidráulica saturada do solo nas encostas e no leito do rio; a condutividade hidráulica do embasamento cristalino; a profundidade do leito do rio; e um parâmetro de ajuste de chuva do modelo. Os resultados mostraram que, entre as onze parametrizações simuladas, nenhuma teve êxito na representação das duas variáveis (intermitência e aporte hídrico aos reservatórios) nas três escalas de bacia simultaneamente. As maiores bacias (Benguê e Aroeira) foram mais bem representadas que a bacia de pequena escala. A simulação da Bacia Experimental de Aiuaba (menor escala) obteve notável melhora após a aplicação da condutividade hidráulica dos solos conforme medição in situ, o que indica que o modelo tem base física forte. O modelo WASA conseguiu representar bem o aporte hídrico – e, consequentemente, a dinâmica dos volumes armazenados – ao Açude Benguê (18 hm³, NSE > 0,9) através da aplicação da condutividade hidráulica saturada medida em campo, sem a necessidade de parâmetro de ajuste de chuva. No reservatório Boqueirão (0,06 hm³), mesmo o melhor desempenho foi insatisfatório (NSE = 0,38), embora este resultado tenha sido obtido com a aplicação de dados medidos. Essas observações indicam que o modelo WASA responde melhor em bacias de maior escala espacial. Recomenda-se, portanto, a realização de um amplo processo de calibração do modelo WASA, utilizando para isso técnicas de otimização multivariadas. Dada a complexidade do modelo e o tempo de computação relativamente longo, tal programa deveria ser realizado em um ambiente computacional de alta eficiência. Almeja-se, assim, que o modelo WASA consiga representar tanto o aporte hídrico quanto a intermitência dos rios para diferentes escalas, visto que isso possibilitará a elaboração de estudos de mudanças globais.

A mudança climática é um tema cada vez mais presente com interferência em diversos setores da sociedade, em especial o setor hídrico. À medida que os recursos hídricos ganham mais ênfase devido à crescente demanda pelo uso da água, torna-se crucial compreender o efeito da mudança climática nos componentes do ciclo hidrológico em escala de bacia hidrográfica para a gestão dos recursos hídricos. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi analisar os impactos das mudanças climáticas na resposta hidrológica da bacia do Rio Piancó, uma bacia do semiárido brasileiro. A avaliação destes impactos se deu a partir de simulações com o modelo hidrológico distribuído Soil Water Assessment Tool (SWAT) para o clima presente e para dois diferentes cenários de emissão de gases de efeito estufa (GEE), RCP 4.5 e RCP 8.5, no futuro próximo (2022-2043). Para simulação hidrológica do clima presente foi utilizado um conjunto de dados meteorológicos diários de estações superfície, regularmente dispostos no espaço com resolução ~ 25 km. Para o clima futuro foi utilizado os dados meteorológicos de projeções dos MCG do Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5), especificamente, as projeções do modelo MIROC5, com a precipitação e a temperatura regionalizadas para um espaçamento horizontal de ~ 25 km. As projeções hidroclimáticas média na bacia no futuro próximo resultam em um leve aumento na precipitação (3%) e deflúvio (1,4%) para o cenário RCP 4.5 e para o RCP 8.5, reduções consideráveis na precipitação (6,5%) e deflúvio (14%). A contribuição do escoamento superficial para o deflúvio aumentou em ambos os cenários, podendo chegar a 78% (RCP 4.5) e 80% (RCP 8.5), enquanto que as projeções para contribuição dos escoamentos subsuperficial e de base para o deflúvio foram de queda, podendo chegar 14% (RCP 4.5) e 13% (RCP 8.5) e a 13% (RCP 4.5) e 7% (RCP 8.5), respectivamente. Parte destes efeitos estão associados a projeção de mudança no ciclo anual de precipitação da bacia (RCP 4.5 e RCP 8.5), que alterará o início, o termino e a magnitude sazonal dos fluxos hidrológicos. Os efeitos nos fluxos hidrológicos durante a estação úmida (jan-mai) para ambos os cenários, apresentaram mesma disposição de redução, sendo mais intensos no RCP 8.5. Já durante a estação seca (jun-dez), de modo geral, a propensão dos cenários RCP 4.5 e RCP 8.5 foram aumentar e reduzir, respectivamente. Na avaliação da projeção de disponibilidade hídrica sazonal, na estação úmida, a vazão média deverá reduzir em 15% (RCP 4.5) e 31% (RCP 8.5), e na estação seca deverá reduzir, adiantando a intermitência do rio Piancó para ambos os cenários. Para as vazões extremas, as projeções foram de redução na estação úmida, 4% (RCP 4.5) e 2,5% (RCP 8.5) e aumento intenso na seca, com mudanças de 243% (RCP 4.5) e 143% (RCP 8.5). A considerável redução na disponibilidade hídrica e aumento nas vazões extremas são resultados alarmantes. Embora a resposta hidrológica a mudança climática não tenha a mesma propensão para os cenários de GEE no balanço hídrico, esta apresentou tendências semelhantes na escala sazonal Climate change is an increasing issue with interference in various sectors of society, especially the water sector. As water resources gain more emphasis due to the increasing demand, it is crucial to understand the effect of climate change on hydrological cycle components on a watershed scale for the management of water resources. Thus, the aim of this study was to analyzethe impacts of climate change on the hydrological response of the Piancó River basin,located in the Brazilian semiarid region. The assessment of these impacts was based on simulations with the distributed hydrological model Soil Water Assessment Tool (SWAT) for the currentclimate and for two different greenhouse gas (GHG) emission scenarios, RCP 4.5 and RCP 8.5, in the near future (2022-2043). For the hydrological simulation of the currentclimate, a set of daily meteorological data from surface stations, regularly arranged in space with a resolution of ~ 25 km, was used. For the near future climate, the meteorological data from the MCG projections of the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) were used, specifically, the projections of the MIROC5 model, with regionalized precipitation and temperature for a horizontal spacing of ~ 25 km. The average hydroclimatic projections ofthe basin in the near future resultedin a slight increase in precipitation (3%) and water yield(1.4%) for the scenario RCP 4.5, for RCP 8.5 considerable reductions in precipitation (6.5%) and water yield(14%). The contribution of runoff to the water yieldincreased in both scenarios, reaching 78% (RCP 4.5) and 80% (RCP 8.5), while the subsurface and base runoff predictions for the contribution of the water yieldwere down up to 14% (RCP 4.5) and 13% (RCP 8.5), and 13% (RCP 4.5) and 7% (RCP 8.5), respectively. Part of these effects is associated with the forecast of change in the annual precipitation cycle of the river basin (RCP 4.5 and RCP 8.5), which will change the beginning, the end, and the seasonal magnitude of the hydrological flows. The effects on hydrological flows during the wet season (Jan-May) for both scenarios, showed the same reduction disposition, being more intense in RCP 8.5.During the dry season (Jun-Dec), in general, the tendency of the scenarios RCP 4.5 and RCP 8.5 was to increase and decrease, respectively. In the evaluation of the projection of seasonal water availability, in the wet season, the average flow should reduce by 15% (RCP 4.5) and 31% (RCP 8.5), and in the dry season it should reduce, advancing the intermittency of the Piancó river for both scenarios. For extreme flows, the forecasts showeda reduction in the wet season, 4% (RCP 4.5) and 2.5% (RCP 8.5), and an intense increase in dry season with changes of 243% (RCP 4.5) and 143% (RCP 8.5).The decrease in water availability and the increase in extreme flows are alarming results

Submitted by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2021-05-12T01:04:41Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Alice_Steinmetz.pdf: 8199099 bytes, checksum: d9339ed4c769f04337f8169e4856b064 (MD5) Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2021-05-12T01:37:04Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Alice_Steinmetz.pdf: 8199099 bytes, checksum: d9339ed4c769f04337f8169e4856b064 (MD5) Made available in DSpace on 2021-05-12T01:37:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Alice_Steinmetz.pdf: 8199099 bytes, checksum: d9339ed4c769f04337f8169e4856b064 (MD5) Previous issue date: 2020-04-16 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES As mudanças climáticas se tornaram uma preocupação crescente em todo o mundo. Essas mudanças impactam na gestão dos recursos hídricos uma vez que poderão alterar as condições hidrológicas de forma incerta no futuro. Como consequência, se espera a alteração dos padrões espaciais e temporais de precipitação e temperatura devido às mudanças nos regimes. Portanto, podem causar impactos significativos no clima de cada região, o que pode afetar a agricultura, desenvolvimento urbano e industrial, disponibilidade hídrica, além de aumentar as condições de ocorrência de eventos extremos, como inundações e secas. A partir disso, o presente estudo tem como objetivo avaliar o impacto das mudanças climáticas sobre as condições hidrológicas de três sub-bacias pertencentes a bacia hidrográfica Mirim-São Gonçalo (BHMSG). A BHMSG é caracterizada pelo bioma Pampa e é considerada uma área de importância ambiental, social e econômica para a região sul do Brasil. Essa bacia é extremamente sensível às variações do regime hídrico, sendo importantes estudos que considerem a simulação dos impactos associados às mudanças climáticas na região. O Soil and Water Assessment Tool (SWAT) foi calibrado e validado para cada sub-bacia, considerando os dados meteorológicos e hidrológicos observados e, posteriormente, esse modelo foi forçado com dados meteorológicos diários simulados para o passado e projetados para o futuro. Essas projeções foram baseadas nos Caminhos Representativos de Concentração (RCPs) 4.5 e 8.5 de quatro modelos climáticos globais pelas projeções de downscaling do modelo ETA: Brazilian Earth System Model (BESM), Canadian Earth System Model (CANESM2), Hadley Centre Global Environmental Model (HADGEM2) e Interdisciplinary Research on Climate (MIROC5). Em geral, o desempenho do SWAT foi satisfatório na calibração e validação de todas as sub-bacias, bem como na representação dos indicadores hidrológicos analisados neste estudo. Com relação às mudanças climáticas, os resultados indicam aumento das vazões médias anuais, máximas e mínimas, e as maiores variações foram obtidas para as projeções climáticas baseadas no RCP 4.5. Para a RCP 8.5, a maioria dos indicadores hidrológicos apresentou um aumento menos acentuado no final do século XXI. Os resultados apresentados projetam os efeitos das mudanças climáticas na disponibilidade hídrica, onde é esperado um aumento de chuvas em períodos futuros para a região, levando a um aumento nas vazões dos rios, gerando erosão hídrica e uma maior frequência de eventos extremos. Por outro lado, esses resultados podem ser positivos para a agricultura, que depende muito da disponibilidade futura de água. Tais resultados podem ajudar os tomadores de decisão a estruturar melhor o gerenciamento dos recursos hídricos, considerando essas mudanças climáticas e hidrológicas esperadas. Climate changes have become a growing concern worldwide. These changes have an impact on the management of water resources as they may change hydrological conditions in an uncertain manner in the future. As a consequence, changes in rainfall and temperature spatial and temporal patterns are expected due to changes regimes. Therefore, they can cause significant impacts on the climate of each region, which may affect agriculture, urban and industrial development, and water availability, and increase the frequency of occurrence of extreme events, such as floods and droughts. In this context, the present study aims to assess the impact of climate changes on the hydrological conditions of three subwatersheds of the Mirim-São Gonçalo basin (MSGB). MSGB is characterized by the Pampa biome and is considered an area of environmental, social and economic importance for the southern Brazil. This basin is extremely sensitive to variations in the water regime, thus, studies that consider the simulation of the impacts associated with climate changes in the region are important. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) was calibrated and validated for each subwatershed considering observed meteorological and hydrological data and, later, such a model was forced with daily meteorological data simulated for the past and projected for the future. These projections were based on the Representative Concentration Paths (RCPs) 4.5 and 8.5 of four global climate models by the downscaling projections of the ETA model: Brazilian Earth System Model (BESM), Canadian Earth System Model (CANESM2), Hadley Centre Global Environmental Model (HADGEM2), and Interdisciplinary Research on Climate (MIROC5). In general, the SWAT performance was satisfactory in the calibration and validation for all sub-watersheds, as well as in the representation of the hydrological indicators analyzed in this study. With respect to climate changes, the results indicate an increase in annual average, maximum and minimum streamflows, and that the greatest variations were obtained for the climate projections based on RCP 4.5. For RCP 8.5, most of the hydrological indicators presented an increase that was less accentuated at the end of the 21st century. The results project the effects of climate changes on water availability, where an increase in rainfall in future periods is expected for the region, leading to an increase in streamflows, generating water erosion and a higher frequency of extreme events. On the other hand, these results can be positive for agriculture, which depends heavily on the future water availability. Such results can help decision makers to better structure the management of water resources considering these expected climate and hydrological changes.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Caatinga deforestation is one of the main aggressions to the environment in the Brazilian semiarid region. This deforestation harms all the environmental dynamics and directly interferes with the hydrological behavior of a basin. As a result, this study carried out the calibration of the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) hydrological model. An attempt to simulate events and scenarios occurring in the Rio Ipanema River Basin (BHRI) sub-basin of the São Francisco River. The purpose was to evaluate trends in how changes in coverage and land use interfere with the flow regime of the Ipanema River, which has already been greatly impacted by man. Four scenarios of land use and land cover simulation were considered between 1980 and 2016, totaling 37 years of simulation. They were: real coverage conditions (current scenario), using a coverage raster and 2011 use of the MAPBIOMAS 4.0 series, and three extreme projected scenarios, considering total conversion to pasture, forest and agricultural areas. The settings were made using the QSWAT Land Use Update (.LUP) tool, after the calibration and model validation procedure. The calibration reached an NSE of 0.61, PBIAS of -8.5 and an R² of 0.62, being considered acceptable to proceed with the simulation, however the validation did not obtain a good result reaching an NSE of 0.45, PBIAS of -6, 27 and an R² of 0.50, these problems occurred due to the low availability of flow data and hydrological monitoring in addition to the poor quality of the available data. The modeling also made it possible to obtain other information related to the geographical space of BHRI, such as: predominance of soil types with emphasis on the eutrophic litholic neossol (24.84%), eutrophic regolitic neossol (25.21%), planossol eutrophic haploid (40.70%); main types of cover and use, the pasture being responsible for covering 63% of the basin's territory, forests 28% with the majority in permanent protection areas; and predominant slope in the range of 3% to 8% with 40% of the land, 0% to 3% with 30%, and 8% to 20% with 19% of the land. As for the simulated scenarios, the forest cover scenario was responsible for raising, in a more significant way, the evapotranspiration rates (Δ 45 mm Forests), underground water flow (Δ 40 mm Forests) and water production in the basin (Δ 47 mm Forests), in contrast to the current scenario and total coverage by pasture with the lowest rates for these variables. When analyzing the sediment production in the basin, the influence of the scenarios changes, with agriculture with the highest sediment production predominating, and the forest with the lowest sediment production (Δ> 0.045 t / ha Agriculture, and Δ 45 mm Florestas), fluxo de água subterrâneo (Δ < 37 mm Atual, e Δ > 40 mm Florestas) e produção de água da bacia (Δ < 45 mm Atual, e Δ > 47 mm Florestas), em contraponto ao cenário atual e de cobertura total por pastagem com as menores taxas para estas variáveis. Ao analisar a produção de sedimentos na bacia, a influência dos cenários muda passando a predominar a agricultura com a maior produção de sedimentos, e a floresta com a menor produção de sedimentos (Δ > 0.045 t/ha Agricultura, e Δ < 0.01 t/ha Florestas). Cabe ponderar que o desmatamento, a mecanização, a desagregação do solo e o plantio e irrigação mal planejados podem ocasionar a perda de solos, isso significa geração e transporte de sedimentos em direção aos cursos d’água. Tal contexto reforça a importância da manutenção e preservação das matas nativas em áreas estratégicas como as matas ciliares e áreas de amortecimento e preservação permanente no entorno de lagos, lagoas, reservatórios e nascentes. O cenário atual da BHRI é preocupante, posto que, do ponto de vista dos recursos hídricos evidencia uma situação de escarces de água que compromete a afluência no canal principal do rio e por consequência a disponibilidade hídrica para a população, para a agricultura e para a dessedentação animal. O modelo da BHRI no SWAT alcançou resultados favoráveis e têm potencial para novas pesquisas relacionadas ao manejo e cobertura do solo versus a produção de água. Também cabem novos estudos da pedologia e geologia da área da bacia com finalidade de avaliar a influencias destes caracteres geomorfológicos sobre os recursos hídricos na BHRI. São Cristóvão, SE

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Knowing the hydrological cycle is essential to understand the changes resulting from changes in land use and also to assist in better management of water resources. These studies are usually carried out on a basin scale, and can be subdivided into sub-basins or microbasins, which allow to more easily characterize and identify the place of interest. In this work, the term nanobasin was adopted, to differentiate the study area, of only 5,88 ha. Thus, the main objective of this work was to contribute to the generation of data on the hydrological dimension of ecosystem services in the native grassland under extensive livestock, through the instrumentation of a basin in the Pampa Biome, and to use the monitoring data in the SWAT model. The methodology was carried out in stages, the first being obtaining the data for insertion in the SWAT database, through the instrumentation of the nanobasin and selecting the events. Subsequently, sensitivity, calibration and validation analyzes were performed, and finally, graphic and statistical analyzes were performed. The results are presented in the form of a technical note and an article, the first addressing the difficulties encountered during monitoring, such as negative levels, obstruction and overflow of the flow-measuring structure, a fact that made it difficult to obtain a continuous series of data; and the article discussing the hydrological behavior in the nanobasin and the test results using SWAT with event calibration. For the article, 10 rain events were selected, 5 for calibration and 5 for validation. In the calibration, 3 events demonstrated satisfactory results, but in the validation the results were unsatisfactory, possibly because there is no information on the previous conditions of soil moisture and because the SWAT is a continuous model. Even so, the selected events characterized the hydrological behavior in the nanobasin very well, showing periods of minimum and maximum flows, in addition to their intermittent behavior. this area of native grassland is strongly influenced by lateral flow, a fact that may be related to the textural horizon B of the study area. It is suggested to continue monitoring, which will allow new tests to be carried out, and more work can be developed seeking to support the decision-making process regarding management policies in the Pampa Biome and assist in discussions regarding water availability in basins as small. Conhecer o ciclo hidrológico é essencial para compreender as mudanças decorrentes de alterações no uso da terra, e, também, para auxiliar na melhor gestão dos recursos hídricos. Estes estudos costumam ser realizados em escala de bacia hidrográfica, podendo ser subdivididas em sub-bacias ou microbacias, que permitem caracterizar e identificar mais facilmente o local de interesse. Neste trabalho, adotou-se o termo nanobacia para diferenciar a área de estudo, de apenas 5,88 ha. Assim, o objetivo principal deste trabalho foi contribuir para a geração de dados sobre a dimensão hidrológica dos serviços ecossistêmicos do campo nativo sob pecuária extensiva, através da instrumentação de uma bacia no Bioma Pampa, e utilizar os dados do monitoramento no modelo SWAT. A metodologia foi realizada por etapas, sendo a primeira a obtenção dos dados para inserção no banco de dados do SWAT, através da instrumentação da nanobacia, posteriormente, foram selecionados os eventos para a inserção no modelo e então realizadas as análises de sensibilidade, calibração e validação, por fim procederam-se as análises gráficas e estatísticas. Os resultados são apresentados em forma de uma nota técnica e um artigo, sendo o primeiro abordando as dificuldades encontradas durante o monitoramento, como níveis negativos, obstrução e extravasamento da estrutura medidora de vazão, fato que dificultou a obtenção de uma série contínua de dados; e o artigo discutindo o comportamento hidrológico na nanobacia e os resultados do teste utilizando o SWAT com a calibração de eventos. Para o artigo, foram selecionados 10 eventos de chuva, sendo 5 para calibração e 5 para validação. Na calibração, 3 eventos demonstraram resultados satisfatórios, porém na validação os resultados foram insatisfatórios, possivelmente por não haver informações das condições antecedentes de umidade do solo e porque o SWAT é um modelo contínuo. Ainda assim, os eventos selecionados caracterizaram muito bem o comportamento hidrológico na nanobacia, demonstrando períodos de vazões mínimas e de vazões máximas, além de seu comportamento intermitente. Ainda foi possível entender que esta área de campo nativo é fortemente influenciada pelo escoamento lateral, fato que pode estar relacionado ao horizonte B textural da área de estudo. Sugere-se a continuidade do monitoramento, a qual permitirá que novos testes sejam realizados e mais trabalhos possam ser desenvolvidos buscando subsidiar o processo de tomada de decisão referente às políticas de manejo no Bioma Pampa e auxiliar nas discussões quanto à disponibilidade hídrica em bacias tão pequenas.

Modelos hidrológicos são ferramentas importantes para diversas aplicações: sistemas de previsão, gestão de recursos hídricos, avaliação de impactos de mudanças climáticas, entre outras. Em geral, a calibração dos parâmetros de modelos é realizada com observações de vazão. No entanto, conjuntos de parâmetros resultantes da calibração com apenas uma variável (e.g., vazão) podem comprometer a correta representação de outras variáveis do ciclo hidrológico, em função de compensações nos parâmetros, de forma que o modelo estaria “acertando pelos motivos errados”. Uma alternativa é a calibração com múltiplas variáveis estimadas por sensoriamento remoto (SR). Estudos anteriores demonstraram o potencial desta técnica para melhorar estimativas de vazão, mas não analisaram em muita profundidade as outras variáveis do ciclo hidrológico. Neste estudo, um modelo de base física (MGB) é calibrado através do algoritmo de otimização multi-objetivo (MOCOM-UA), com vazão, mas também com estimativas de sensoriamento remoto de níveis (Jason-2), áreas inundadas (ALOS-PALSAR), anomalias no armazenamento de água (TWS, GRACE), evapotranspiração (ET, MOD16) e umidade do solo (SMOS). O método é testado para uma área de estudo no rio Purus, na Amazônia, e então replicado de forma simplificada para outras 3 áreas de estudo no Brasil, representativas de diferentes regimes hidro-climáticos. Resultados indicam que em alguns casos a calibração com variáveis de SR melhorou estimativas de vazão, e que evapotranspiração foi a variável que ofereceu mais contribuições às estimativas de vazão. Para a estimativa de outras variáveis do ciclo hidrológico, em alguns casos a calibração com uma variável melhorou a estimativa de outras, mas nem sempre, indicando que observações apresentam incertezas, ou que a estruturação ou parametrização do modelo está incorreta. Dentre as quatro regiões de estudo, o modelo mais consistente (i.e., calibração com uma variável resulta em melhora das outras) é o do rio Piquiri, no bioma Mata Atlântica, seguido pela bacia do bioma amazônico (Purus), Cerrado (Araguaia) e Caatinga (Pardo). Em geral, o modelo convergiu para diferentes conjuntos de parâmetros, dependendo da variável de calibração. Isto salienta que, a depender da variável de calibração, o modelo “acerta por motivos diferentes”. A abordagem de utilizar diferentes variáveis estimadas por SR se mostrou útil para fortalecer uma modelagem mais realística de variáveis hidrológicas (além de vazão). Hydrological models are important tools for many applications: forecasting systems, water resources management, climate change impact evaluation, among others. Usually, calibration of parameters in hydrological models is performed with streamflow observations. However, resulting parameter sets based on only one variable (e.g., streamflow) might compromise the correct representation of other variables in the water cycle, because of compensations between parameters, in a way that the model might be “getting the right answers for the wrong reasons”. One alternative is to calibrate the model parameters with multiple remote sensing (RS)-derived variables. Previous studies demonstrated its potential to improve discharge estimates, but few studies analyzed deeply the impacts on other variables in the water cycle. In this study, a physically based model (MGB) is calibrated with the multi-objective algorithm MOCOM-UA with streamflow, but also with RS estimates of water level (Jason-2), flood extent (ALOS-PALSAR), total water storage anomalies (TWS, GRACE), evapotranspiration (ET, MOD16), and soil moisture (SMOS). The method is tested for a study area in Purus river basin, in Amazon, and then replicated in a simpler framework to other 3 study areas in Brazil, in differing representative hydro-climatic regimes. Results indicate that in some cases, RS-based calibration improved streamflow estimates, and the variable that contributed the most to streamflow estimates was ET. For the other water cycle variables, in some cases calibration with a variable improved estimate of other variables, but not always, which indicates that observations have uncertainties, or that the model structure or parametrization might me incorrect. Within the four study regions, the most consistent model (i.e., calibration with a variable improved other variables) was in the “Mata Atlântica” biome (Piquiri), followed by Amazonian Purus, “Cerrado” (Araguaia), and semi-arid basin Pardo. In general, the model converged to different parameter sets, depending on the calibration variable. This highlights that, depending on the calibration variable, the model might “get the right results for differing reasons”. The approach of using multiple RS-variables proved to be useful towards a more realistic modelling of hydrological variables (besides streamflow).

Resumo A bacia hidrográfica do rio Machadinho é um exemplo de ocupação desordenada presente na região amazônica, na qual foram desmatadas grandes áreas com consequente conversão da floresta em pastagens e em núcleos urbanos. O presente trabalho tem o objetivo de analisar os impactos na hidrologia (vazão, precipitação e evapotranspiração) da bacia do rio Machadinho diante de sua dinâmica de ocupação antrópica. Primeiramente, analisaram-se mudanças na cobertura da terra usando imagens do sensor Landsat 5-TM para os anos 1984, 1997 e 2011. A variável vazão foi avaliada quanto a sua sensibilidade mediante o emprego do modelo SWAT para determinar a descarga líquida fixando-se os padrões climáticos e variando-se os cenários históricos de cobertura da terra. A precipitação, obtida por meio de dados do CHIRPS para o período de 1981 a 2017, e a evapotranspiração, estimada via dados do SSEBop entre os anos de 2002 a 2017, foram tratadas como variáveis geoespaciais distribuídas na bacia, com tendências de comportamento de suas séries históricas aferidas por meio do teste Mann-Kendal. Os resultados obtidos mostraram que a ocupação da bacia deu-se de maneira desordenada, cuja área com pastagem passou de 2,6% no ano de 1984 para 45,9% no ano de 2011, sendo a maior conversão observada na nascente do corpo hídrico principal, o que evidenciou uma maior produção de vazão pelo modelo SWAT, que adequadamente captou a variação dessa variável. Adicionalmente, observou-se tendência de redução pluviométrica nos meses mais chuvosos, enquanto detectou-se elevação da evapotranspiração nos meses mais quentes. Nesse sentido, é importante ressaltar que o desmatamento da região tende a reduzir a disponibilidade hídrica para a bacia. Abstract The Machadinho river basin is an example of disorderly occupation present in the Amazon region, where large areas were deforested and consequently the forest was converted into pastures and urban centers. The present work has the objective of analyzing the impacts in hydrology (streamflows, precipitation and evapotranspiration) of the Machadinho river basin due to its dynamics of anthropic occupation. First, the land cover change was analyzed using Landsat 5-TM images for the years 1984, 1997 and 2011. The streamflow variable was evaluated for its sensitivity by using the SWAT model to determine net discharge by setting the weather patterns and by varying the historical land cover scenarios. The precipitation, obtained by data from the CHIRPS for the period from 1981 to 2017, and evapotranspiration, estimated by the SSEBop data between 2002 and 2017, were treated as distributed geospatial variables in the basin, with behavioral trends of their corresponding historical series measured by means of the Mann-Kendal test. The results showed that the occupation of the basin occurred in a disorderly way, where the pasture area increased from 2.6% in 1984 to 45.9% in 2011, with the highest conversion observed at the spring of the main water body, which accounted for a higher flow production by the SWAT model that adequately described the variable. In addition, trends of rainfall reduction were observed in wetter months, while trends of evapotranspiration elevation were detected in warmer months. Therefore, it is noteworthy to register that deforestation in the region tends to reduce water availability to the basin.

Low Impact Development (LID) techniques focus on the implementation of decentralized structures for stormwater control. However, the effects of its implementation on the basin scale are still poorly understood. This work aimed to evaluate the potential of implementing LID structures through a simulation-optimization approach, using the SWMM Model. Additionally, a multiobjective optimizer algorithm (NSGA-II) was used to find optimal implementation solutions. The area of study adopted is an urban basin of approximately 5 squared quilometers, the Arroio Cancela basin, located in the municipality of Santa Maria-RS, Brazil. The current and future occupation conditions were also analyzed, evaluating the watershed runoff conditions. Pre-occupation, current and future occupation scenarios were evaluated, in addition to proposing three types of LID: Green Roofs, Bioretention and Combination of the two structures, considering implementation of 100 %, 50 % and 25 %. The algorithm seek optimal solutions for LID implementation by distributing in the sub-basins to minimize cost and peak flow (Qp) simultaneously. Comparing current and post-development scenarios, results found an increase by 6.7 % to 46.3 % for Qp and 14.2 % to 50.4 % for volume. The largest increases were for lower intensity events, equalizing Qp at higher intensity events, indicating an temporal increase of critical runoff events in the basin. In the simulation of the LIDs scenarios, the results showed an incremental increase with the percentage of structures implementation in the basin, saving up to 45 % for lower intensity events, 29 % for TR 10 and 17 % for larger intensities. Comparing the implementation percentage, the scenarios 100 %, 50 % and 25 % maximum and reduced Qp reduction values from 6 % to 45 %, 0 % to 32 % and 0 % to 26 %, respectively. Comparing the LID scenarios in terms of cost-benefit ratio, Combinado showed the most efficiency, with Bioretention alone showing the least efficient and lowest execution cost (up to R$23 million), while Green Roof has the highest cost, up to R$ 160 Million. The combined scenario showed costs of up to R$ 100 million. In the optimized solutions the combined scenario were considered the most cost-effective. With regard to optimizing the distribution of LIDs in the basin, the most costeffective solutions implemented LID in the more upstream urbanized basins, so drainage improvement efforts can prioritize these locations. LID scenarios can reduce performance control performance. However, efficiciency is reduced with the increase of return time of the events. An optimized potential and cost-benefit analysis allows the assessment of effectiveness of LIDs in solving urban drainage problems, as well as be evaluated in comparison with traditional drainage solutions. O conceito de Desenvolvimento de Baixo Impacto (da sigla em inglês LID) propõe a implementação de estruturas descentralizadas para o controle do escoamento pluvial. No entanto, os efeitos de sua implementação em escala de bacia ainda são pouco conhecidos. Assim, este trabalho buscou avaliar o potencial de estruturas LID no controle do escoamento pluvial, por meio de uma abordagem simulação-otimização utilizando o modelo SWMM e um algoritmo otimizador multiobjetivo (NSGA II). Como área de estudo adotouse uma bacia urbana de aproximadamente 5 quilômetros quadrados, a bacia do Arroio Cancela, localizada no município de Santa Maria-RS, Brasil. Foram avaliados cenários de pré-ocupação, ocupação atual e futura, além de propostos três tipos de cenários LID: Telhados verdes, Biorretenções e Combinado, com diferentes níveis de implementação. O algoritmo procurou soluções ótimas de implementação dos LIDs distribuindo-os nas subbacias visando a minimização de custo e de vazão de pico (Qp). Comparando os cenários atual e pós-desenvolvimento, registrou-se aumentos de 6,7% a 46,3% de Qp e de 14,2% a 50,4% no volume. Os maiores aumentos foram para eventos de menor intensidade, se igualando em termos de Qp a eventos de maior intensidade, indicando um possível aumento na recorrência de eventos críticos de escoamento na bacia. Para os cenários LIDs, os resultados apresentaram um aumento da eficiência incremental com o percentual de implementação na bacia, com eficiência de até 45% para eventos de menor intensidade, 29 % para o TR 10 e 17% para os de maior intensidade. Comparando o percentual de implementação, os cenários 100%, 50% e 25% apresentaram valores máximos e mínimos de redução da Qp de 6% a 45%, 0% a 32% e 0% a 26%, respectivamente. Comparando os cenários LIDs entre si em termos de custo-benefício, o Combinado mostrou melhor desempenho, sendo que a Biorretenção sozinha se mostrou a menos eficiente e de menor custo de implementação (até R$23 milhões), enquanto que o Telhado Verde apresentou maior custo. Com relação à otimização da distribuição dos LIDs na bacia, as soluções de maior custo-benefício privilegiaram a implementação nas regiões de montante da bacia e mais urbanizadas, indicando que os esforços de melhoria na drenagem podem priorizar estes locais. Os cenários LID avaliados mostraram ter um bom desempenho no controle do escoamento, porém com redução de eficiência para eventos de maior tempo de recorrência. Uma análise otimizada de potencial e custo-benefício permite avaliar a efetividade das LIDs na solução de problemas de drenagem urbana, além de ser avaliada em comparação com as soluções tradicionais de drenagem.