RESUMO A captação de água doce para subsidiar as atividades agrícolas é estimada em 70% do consumo mundial. Na região oeste da Bahia, maior polo agrícola do estado, verifica-se o uso intensivo de água para a produção de commodities agrícolas. Em regiões com elevada demanda de água, a quantificação do uso desse recurso pode ser realizada utilizando indicadores da pressão antrópica, como a Pegada Hídrica. Deste modo, este trabalho determinou as Pegadas Hídricas das culturas de soja, algodão e milho produzidas na região oeste do Estado da Bahia. A fim de se determinar a Pegada Hídrica foram utilizados dados das características ambientais e de produção das culturas na região, os quais foram obtidos de diferentes instituições públicas e privadas do país. O cálculo das Pegadas Hídricas das culturas foi realizado pela soma das componentes verde, azul e cinza. A Pegada Hídrica média entre 2012 e 2017 para a soja correspondeu a 1.972,3 m3 t-1, sendo a do algodão de 1.825,2 m3 t-1 e a do milho de 512,4 m3 t-1. Na análise dos resultados obtidos e na comparação com os valores de Pegada Hídrica de outras regiões, demonstrou-se que as condições edafoclimáticas da região oeste da Bahia são propícias ao desenvolvimento dessas culturas.

ABSTRACT Water catchment to subsidize agricultural activities is estimated at 70% of world consumption. In the western region of Bahia, the main agricultural center of the state, there is intensive use of water for the production of agricultural commodities. In regions with high water demand, quantification of the use of this resource can be performed using anthropic pressure indicators, such as the Water Footprint. Thus, this work determined the Water Footprint of the soybean, cotton, and corn crops produced in the western region of Bahia State. In order to determine the Water Footprint, data of the environmental characteristics and crop production in the region were used, were obtained from different Brazilian public and private institutions. The calculation of Water Footprint of the crops was performed by the sum of the green, blue, and gray components. The average Water Footprint between 2012 and 2017 for soybean corresponded to 1,972.3 m3 t-1, with cotton at 1,825.2 m3 t-1, and corn 512.4 m3 t-1. The analyses of the results and the comparison with the values of the Water Footprint of other regions demonstrate that the edaphoclimatic conditions of the western region of Bahia are propitious to the development of these crops.

Resumo Os modelos hidrológicos conceituais e as Redes Neurais Artificiais (RNAs) podem ser associados, caracterizando uma conformação híbrida que represente, ao mesmo tempo, os processos conceituais e não lineares relacionados ao escoamento. O objetivo do trabalho foi avaliar a utilização das RNAs combinadas aos modelos hidrológicos conceituais IPH II e SAC-SMA, de forma a obter um modelo híbrido para estimativa de vazões dos cursos de água da bacia do rio Piracicaba-MG. Como dados de entrada das RNAs foram utilizadas as vazões estimadas com os modelos IPH II e SAC-SMA e como paradigma neural foi empregado o Perceptron de múltiplas camadas. Para o treinamento e a validação das RNAs foram utilizados dados de estações pluviométricas, fluviométricas e meteorológica localizadas na bacia hidrográfica do rio Piracicaba e no seu entorno. A fim de se verificar o desempenho dos modelos híbridos na estimativa das vazões da bacia do rio Piracicaba, as vazões estimadas por esses modelos foram comparadas com as vazões medidas nas estações fluviométricas utilizando-se o erro absoluto médio (MAE); a raiz do erro quadrático médio (RMSE); o viés; o índice de concordância de Willmott (d); e o índice de eficiência de Nash-Sutcliffe (ENS). A utilização das vazões preditas pelo modelo IPH II como dado de entrada das RNAs aumentou a acurácia das estimativas das vazões visto que o erro do modelo híbrido ficou menor. Já a associação das RNAs com o modelo SAC-SMA não proporcionou melhoria das estimativas quando comparada aos resultados advindos da aplicação isolada do referido modelo. Com base nos resultados obtidos pode-se concluir que a associação das RNAs com o modelo hidrológico IPH II, caracterizando uma conformação híbrida, permitiu melhorar as estimativas das vazões diárias na bacia do rio Piracicaba e que a qualidade das estimativas do modelo híbrido depende do modelo conceitual utilizado. Detectou-se, ainda, que os modelos híbridos tiveram melhor desempenho na estimativa das vazões associadas às maiores áreas de drenagem da bacia do rio Piracicaba.

Abstract The association of conceptual hydrological models and artificial neural networks (ANNs) characterizes a hybrid conformation that represents simultaneously conceptual and non-linear processes related to water flow. This study aimed to evaluate the use of ANNs combined with the conceptual hydrological models IPH II and SAC-SMA to obtain a hybrid model for the estimation of watercourse flows in the Piracicaba River basin, located in the state of Minas Gerais - Brazil. The water flow rates estimated by IPH II and SAC-SMA models were used as input data for the ANN, and a multi-layered perceptron was employed as a neural paradigm. Data from pluviometric, fluviometric, and meteorological stations located in the studied basin and surrounding areas were used for the ANN training and validation. To verify the performance of the hybrid models in estimating water flow, the estimated flow rates were compared with those measured in the fluviometric stations using mean absolute error (MAE), root mean square error (RMSE), bias, Willmott’s concordance index, and Nash-Sutcliffe efficiency index (Ef). The results showed that the use of IPH II model as input data for an ANN increased the accuracy of flow prediction as the hybrid model error decreased. Conversely, if compared to the results from its isolated application, when associated with the ANN, SAC-SMA-model did not improve water flow estimates. Lastly, the hybrid conformation using the IPH II hydrological model improved daily flow estimates of the Piracicaba River basin; therefore, the quality of estimates in a hybrid model depends on the conceptual model used. In addition, the hybrid models had better performance when estimating water flows in larger drainage areas within the Piracicaba River basin.

RESUMO A outorga de direito de uso da água é um dos principais instrumentos de gestão para controle quantitativo e qualitativo dos recursos hídricos. Para sua implantação, é necessário, entre outras ações, definir critérios e desenvolver ferramentas para análise integrada dos aspectos quantitativos e qualitativos da água. Dessa forma, o objetivo do estudo foi desenvolver um sistema para análise das outorgas de captação de água e diluição de efluentes aplicado à bacia hidrográfica do rio Piracicaba (MG). Inicialmente, foram realizados o levantamento e a preparação da base de dados geográfica, hidrológica e administrativa. O sistema foi desenvolvido utilizando tecnologias open source, sendo estruturado em três camadas: de dados, de negócios e de apresentação. De acordo com os resultados, constatou-se que os trechos mais críticos quanto à vazão passível de outorga localizam-se na foz e na cabeceira do rio Piracicaba. A análise dos dados permitiu concluir que o sistema determina, de forma consistente, a disponibilidade hídrica outorgável ao longo da hidrografia e as vazões de diluição e indisponível pelos lançamentos, além de identificar trechos dos cursos d’água com disponibilidade hídrica crítica, fornecendo subsídios para análises das outorgas quali-quantitativas dos recursos hídricos na bacia.

ABSTRACT The granting of water use rights is one of the main management instruments for the quantitative and qualitative control of water resources. For its implementation, it is necessary, among other actions, to develop tools for integrated analysis of the quantitative and qualitative aspects of water. Thus, the objective of the study was to create a system for the analysis of water abstraction and effluent dilution in the Piracicaba river basin in Minas Gerais. Initially, the survey and preparation of the geographic, hydrological and administrative database were carried out. The system was developed using open-source technologies, with a three-layer structure: data, business, and presentation. According to the results, it was verified that the most critical sections regarding the grantable flow available are located at the mouth and spring of the Piracicaba river. The analysis of the data allowed us to conclude that the system consistently determines the availability of water throughout the hydrography, the dilution flow and discharge unavailability, and identifies stretches of the watercourses with critical water availability, providing support for analyses of the quali-quantitative granting of water resources in the basin.

RESUMO O trabalho foi desenvolvido a partir da análise da viabilidade de criação de uma Agência de Água na bacia hidrográfica do rio Grande, localizada no Oeste do Estado da Bahia. Foram aplicados à bacia os mecanismos de cobrança pelo uso de recursos hídricos de cinco diferentes Agências de Água do país. As simulações demonstraram a possibilidade de uma arrecadação anual média na bacia de mais de R$ 2,2 milhões, o que proporcionaria para custeio administrativo da agência, um valor mediano superior a R$ 160 mil anuais. Desse modo, considerando que o valor anual mediano do custeio administrativo das agências estaduais estudadas situa-se próximo a R$ 300 mil, a arrecadação proporcionada pelos mecanismos utilizados não viabilizaria, inicialmente, a criação de uma Agência de Água para a bacia hidrográfica do rio Grande. No entanto, a adoção de uma das agências de água existentes seria uma alternativa mais adequada de ser efetivada, em menor espaço de tempo, haja vista a estrutura técnica e operacional de funcionamento das agências atuais.

ABSTRACT The work was developed from the analysis of the viability of creating a water agency in the Grande river basin, located in western Bahia, Brazil. The charging mechanisms of five different water agencies in Brazil were applied to the basin. The simulations showed the possibility of an average annual collection in the basin of over R$ 2.2 million, which would provide a median value above R$ 160,000 per year for administrative costs of the agency. Thus, considering that the median value of the annual administrative cost to state agencies is close to R$ 300,000, the collection provided by the mechanisms studied would not initially allow the creation of a water agency for the Grande river basin. However, the adoption of one of the existing water agencies would be a more appropriate alternative for the implementation during a shorter period of time, given the technical and operational structure within which the current agencies function.

Resumo Este trabalho teve por objetivo analisar o custo relativo da cobrança pelo uso da água em relação aos custos de produção dos usuários na bacia do rio Grande, localizada no Cerrado Brasileiro, considerando os principais mecanismos de cobrança existentes no Brasil. O trabalho foi desenvolvido a partir do levantamento dos dados de outorga dos direitos de uso de recursos hídricos e de enquadramento dos corpos de água em classes de uso; da simulação da cobrança pelo uso da água utilizando diferentes mecanismos de cobrança; e da análise do custo relativo da cobrança no custo de produção dos usuários de água. Foram estudados os mecanismos de cobrança do Comitê para Integração da Bacia Hidrográfica do rio Paraíba do Sul (CEIVAP), Comitê da Bacia Hidrográfica dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí (PCJ), Comitê da Bacia Hidrográfica do rio São Francisco (CBHSF) e Comitê da Bacia Hidrográfica do rio Doce (CBH-DOCE). O levantamento dos dados de outorga permitiu verificar que a agricultura irrigada é o setor que mais utiliza água, representando 46.4% da vazão outorgada na bacia. A cobrança na bacia do rio Grande, considerando os diferentes mecanismos de cobrança, poderia permitir investimentos nessa região na ordem de US$ 1.2 milhão (PCJ), US$ 920 mil (CEIVAP), US$ 426 mil (CBH-DOCE), ou de US$ 297 mil (CBHSF), gerando impactos econômicos médios de 0.68% (irrigação), 0.28% (humano) e 0.08% (indústria). Deste modo, há possibilidade de implantação da cobrança pelo uso da água na bacia do rio Grande, sendo o mecanismo do CEIVAP ou o do PCJ os mais adequados, haja vista os parâmetros destes mecanismos estarem alinhados às atividades existentes na bacia.

Abstract This study analyzed the relative cost of charging for water use with respect to water users' production costs in the Grande River Basin, located in the Brazilian Cerrado, considering the principal charging methods existing in Brazil. The study was developed based on: the rights of use grant data surveys pertaining to water resources and the classification of bodies of water into usage classes; a simulation of charging for water use through various methods; and an analysis of the relative cost of charges on the production cost of the water users. The charging methods used by the following were studied: the Committee of the Basin of River Paraíba do Sul (CEIVAP), the Committee of Basins of Piracicaba, Capivari and Jundiaí Rivers (PCJ), the São Francisco River Basin Committee (CBHSF) and the Doce River Basin Committee (CBH-DOCE). The study verified that irrigated agriculture is the sector that uses the most water, representing 46.4% of the outflow granted in the basin. Considering the different charging methods, the collection in the basin of the Grande River potentially allows for investments of US$ 1.2 million (PCJ), US$ 920,000 (CEIVAP), US$ 426,000 (CBH-DOCE), or US$ 297,000 (CBHSF) in this region, leading to average relative costs of 0.68% (irrigation), 0.28% (human) and 0.08% (industry). For this reason, there is the possibility of implanting charges for water use in the Grande River Basin, with either the CEIVAP's or PCJ's method appearing to be the most suitable, given that the parameters of these mechanisms are in line with existing activities in the basin.

ABSTRACT Water erosion is the process of disaggregation and transport of sediments, and rainfall erosivity is a numerical value that expresses the erosive capacity of rain. The scarcity of information on rainfall erosivity makes it difficult or impossible to use to estimate losses occasioned by the erosive process. The objective of this study was to develop Artificial Neural Networks (ANNs) for spatial interpolation of the monthly and annual values of rainfall erosivity at any location in the state of Rio Grande do Sul, and a software that enables the use of these networks in a simple and fast manner. This experiment used 103 rainfall stations in Rio Grande do Sul and their surrounding area to generate synthetic rainfall series on the software ClimaBR 2.0. Rainfall erosivity was determined by summing the values of the EI30 and KE >25 indexes, considering two methodologies for obtaining the kinetic energy of rainfall. With these values of rainfall erosivity and latitude, longitude, and altitude of the stations, the ANNs were trained and tested for spatializations of rainfall erosivity. To facilitate the use of the ANNs, a computer program was generated, called netErosividade RS, which makes feasible the use of ANNs to estimate the values of rainfall erosivity for any location in the state of Rio Grande do Sul.

O Brasil possui uma das mais modernas leis de gerenciamento de recursos hídricos do mundo. Dentre seus instrumentos de gestão e planejamento, a outorga dos direitos de uso de recursos hídricos permite ao órgão gestor o controle quantitativo e qualitativo dos recursos hídricos. Considerando a importância da outorga como instrumento de controle do uso da água, o objetivo do trabalho foi analisar alternativas de critérios de outorga que considerem a sazonalidade anual das vazões, visando fornecer subsídios técnico-científicos para a tomada de decisão pelos órgãos gestores de recursos hídricos. Os efeitos quantitativos da adoção de períodos sazonais quadrimestrais e semestrais foram analisados em comparação ao período anual das vazões de referência Q7,10, Q90 e Q95, a fim de se quantificar as diferenças relativas da disponibilidade hídrica entre as vazões de referência adotadas para fins de outorga de uso de água. Na análise da Q7,10, os resultados mostraram que a aplicação de critérios sazonais pode propiciar aumento de até 126% na quantidade de água disponível para outorga nos períodos de maior disponibilidade hídrica. Já para as vazões associadas às permanências de 90% (Q90) e 95% (Q95), foram registrados aumentos de até 99% no período chuvoso, porém, no período seco a redução da disponibilidade hídrica foi de até 24,5% em comparação com o período anual. Os resultados obtidos permitiram concluir que o uso dos critérios baseados no comportamento hídrico sazonal propicia flexibilização nas vazões outorgáveis em determinados períodos do ano.

Brazil has one of the most modern laws of water resource management in the world. Among its management and planning tools, the granting of water use rights allows water resource management agencies to control water usage both quantitatively and qualitatively. Given the importance of the granting of water use rights as an instrument of water usage control, this paper sought to analyze the criteria used to grant water use rights considering the influence of the seasonality of yearly stream flows, with the objective of establishing a technical, scientific basis for decision-making by water resource management agencies. The quantitative effects of adopting four-month and six-month seasonal period criteria were analyzed in comparison to the annual periods of stream flow references Q7,10, Q90, and Q95 in order to quantify the relative differences in water availability between the stream flow references adopted for water use rights purposes. In the analysis of Q7,10, the results showed that applying seasonal criteria may increase the amount of water available for water use grants in the periods of higher water availability by up to 126%. Meanwhile, stream flows associated to the permanence of 90% (Q90) and 95% (Q95) showed increases of up to 99% during the rainy period. During the dry period, however, water availability decreased by up to 24.5% in comparison with the annual period criteria calculation base period. Results showed that stream flow analysis based on seasonal criteria provides more flexibility of water availability for water use grants during certain periods of the year.

O objetivo do presente trabalho foi realizar a caracterização da disponibilidade dos ambientes aquáticos presentes no rio de Ondas, visando obter informações sobre a complexidade estrutural e subsídiar políticas públicas de gestão dos recursos hídricos que permitam o uso compartilhado da água e a proteção da biodiversidade da bacia. O rio de Ondas drena área de 5.559 km2, localizada no oeste baiano, em uma região de cerrado. Para a caracterização, foram delimitados dois trechos: no alto e no baixo curso da bacia, onde foram realizados um levantamento topobatimétrico, caracterização do leito e hidráulica nos períodos seco e chuvoso. No levantamento topobatimétrico, verificou-se que no alto curso, as altitudes variaram de 699,82 m a 714,06 m e no baixo curso de 439,45 m a 446,91 m. Os perfis batimétricos permitiram a visualização da estrutura do leito e da distribuição dos ambientes no canal. Na análise granulométrica do alto curso predominou areia (88,94%), enquanto no baixo curso matacão (76,9%) e blocos (23,1%). No alto curso, a vazão variou de 5,20 m3s-1 (seco) a 9,07 m3s-1 (chuvoso); e no baixo curso de 25,73 m3s-1 (seco) a 66,44 m3s-1 (chuvoso). A complexidade dos ambientes dos trechos favorece a diversidade biológica no rio de Ondas, resultando na disponibilidade de ambientes com diferentes características que beneficiam as aptidões das espécies aquáticas à estrutura do canal. O estudo das características físicas do rio de Ondas possibilitou um amplo conhecimento dos micro-ambientes nos trechos estudados, subsidiando estudos relativos à biota aquática e à gestão de recursos hídricos.

This work sought to characterize the types of environments present in the De Ondas River, with the aim of obtaining information on their structural complexity and supporting public policies for water resource management that will allow the shared water use and will protect the biodiversity of the river basin. The De Ondas River watershed is located in the Cerrado Region, in the western part of Bahia State, and covers an area of 5.559 km². In order to perform the characterization, two stretches were demarcated, one in the upper part of the basin and another in the lower. Afterwards, a topobathymetric survey was conducted, and characterizations of the bottom and of hydraulic properties were done for both the rainy and dry seasons. The topobathymetric survey in the upper course showed altitudes ranging from 699.82 m to 714.06, whereas in the lower course these varied from 439.45 m to 446.91 m. Bathymetric profiles allowed the visualization of the structure and distribution of the bottom of the channel environments. The granulometric analysis of the higher part of the basin showed that sand was predominant (88.94%), while in the lower part boulders (76.9%) and cobble (23.1%) predominated. In the higher part of the basin, the water flow varied from 5.20 m³s-1 (dry period) to 9.07 m³s-1 (rainy period); and in the lower part, from 25.73 m³s-1 (dry period) to 66.44 m³s-1 (rainy period). The complexity of the environments of these stretches favors biological diversity in the river, resulting in different environments that aid aquatic species in adapting to the channel structure. The study of the physical characteristics of the De Ondas River produced a great amount of information regarding the micro-environments of the stretches examined, and will support studies related to aquatic biota and water resource management.

A erosividade da chuva é um índice numérico que expressa a capacidade das chuvas em provocar erosão hídrica no solo. O presente trabalho teve por objetivo desenvolver um programa computacional para estimar os valores da erosividade da chuva no Estado de Minas Gerais com base em redes neurais artificiais (RNAs). O valor anual da erosividade da chuva é obtido pelo somatório dos valores mensais dos índices de erosividade EI30 ou KE > 25. Foram utilizados para cálculo de cada um desses índices dois métodos de obtenção da energia cinética de precipitação pluvial. Dessa maneira, obtiveram-se quatro valores de erosividade para cada mês, totalizando o desenvolvimento de 48 redes. As RNAs desenvolvidas foram implementadas no ambiente de programação Borland Delphi 7.0. O programa computacional desenvolvido foi denominado NetErosividade MG. O programa fornece, de forma fácil e rápida, os valores mensais e anual da erosividade da chuva para qualquer localidade do Estado de Minas Gerais.

Rainfall erosivity represents the potential of rainfall causing soil erosion. This study aimed to develop a software to estimate rainfall erosivity in the state of Minas Gerais based on Artificial Neural Networks (ANNs). The annual value of the rainfall erosivity is given by the sum of the monthly values of the erosivity indexes EI30 or KE > 25. Two methodologies were used to estimate the kinetic energy for each index. Thus, four erosivity values were evaluated for each month, resulting in the development of 48 ANNs. These ANNs were implemented using the software Borland Delphi 7.0. The new software was called NetErosividade MG. The program calculates the monthly and annual values of rainfall erosivity for any location in the state of Minas Gerais in an easy and fast way.

O conhecimento do valor da erosividade da chuva (R) de determinada localidade é fundamental para a estimativa das perdas de solo feitas a partir da Equação Universal de Perdas de Solo, sendo, portanto, de grande importância no planejamento conservacionista. A fim de obter estimativas do valor de R para localidades onde este é desconhecido, desenvolveu-se uma rede neural artificial (RNA) e analisou-se a acurácia desta com o método de interpolação "Inverso de uma Potência da Distância" (ID). Comparando a RNA desenvolvida com o método de interpolação ID, verificou-se que a primeira apresentou menor erro relativo médio na estimativa de R e melhor índice de confiança, classificado como "Ótimo", podendo, portanto, ser utilizada no planejamento de uso, manejo e conservação do solo no Estado de São Paulo.

Knowledge on rainfall erosivity (R) of particular sites is fundamental for soil loss estimation by the Universal Soil Loss Equation (USLE) and therefore highly important in conservation planning. In order to obtain the R value estimates for places where it is unknown, an artificial neural network (ANN) was developed for the state of São Paulo, and its accuracy compared with the Inverse Distance Weighted (IDW) interpolation method. The developed ANN presented a smaller mean relative error in the R estimation and a confidence index classified as "excellent", better than the IDW. ANN can therefore be used to estimate R values for soil use planning, management and conservation in São Paulo state.