Avaliou-se a aplicabilidade do modelo hidrológico TOPMODEL em simular os hidrogramas de escoamento superficial gerado por eventos isolados de precipitação em uma microbacia hidrográfica sob manejo conservacionista. Utilizaram-se de características físicas, hidrológicas e edáficas da microbacia associadas a hidrogramas de escoamento superficial relativos a eventos de vazão e precipitação medidos entre 2009 e 2012. Observou-se que o TOPMODEL mostrou tendência em subestimar a vazão máxima e a lâmina total de escoamento superficial e se constatou, todavia, que o TOPMODEL é promissor na modelagem dos hidrogramas de escoamento superficial de eventos de chuva isolados na microbacia sob manejo conservacionista em estudos, embora tenda a subestimar os valores de vazão.

The applicability of TOPMODEL hydrologic model to predict the runoff hydrographs originated from isolated rainfall events over a small watershed under conservationist management practices was evaluated. Geographical, hydrological and soil data from the watershed were used associated to streamflow hydrographs and rainfall events measured between 2009 and 2012. TOPMODEL mainly underestimated runoff peak flow and runoff amount. However, it was observed that TOPMODEL is promising for the estimation of runoff hydrograph originated from isolated rainfall events at the studied small watershed under conservationist management practices.

Pela teoria do escoamento em canais abertos, o coeficiente de rugosidade de Manning é um dos principais parâmetros para descrição da vazão sobre uma superfície. Uma das dificuldades da aplicação da equação de Manning é a definição do seu coeficiente de rugosidade em rios e canais, razão pela qual o presente estudo tem como objetivo, estimar o coeficiente de rugosidade de Manning para os períodos de vazão mínima e máxima média mensal, em alguns trechos do rio Paracatu, e propor um modelo baseado em redes neurais artificiais para estimar o coeficiente de rugosidade. O coeficiente foi determinado em função das características geométricas do canal (área molhada, raio hidráulico e declividade do canal) e das séries de vazão de seis postos fluviométricos do rio Paracatu. Utilizaram-se séries de vazão de 21 anos (1976-1996). O coeficiente de rugosidade não apresenta tendência (maior ou menor) em função apenas do período seco ou de cheia. As características da margem e do leito do rio influenciam diretamente nos valores de coeficiente de rugosidade. O modelo baseado em rede neural apresentou desempenho satisfatório, o que possibilita estimar o coeficiente de rugosidade em função da cota, vazão, declividade e do raio hidráulico do rio.

According to open channel draining theory, the Manning's roughness coefficient is one of most important parameters to describe surface flow. One of the difficulties in applications of Manning's equation is the definition of its roughness coefficient in rivers and channels. Thus, the aims of this paper are to estimate the Manning's roughness coefficient for the periods of minimum and maximum mean monthly flow in some parts of Paracatu river and to propose a model based on artificial neural networks to estimate the roughness coefficient. The coefficient was determined in function of channel geometrical characteristics (wetted area, hydraulic radius and slope of the channel) and of the outflow series of six fluviometric stations of Paracatu river. Long-term series of 21 years (1976 - 1996) of outflow were used. The roughness coefficient does not show any tendency (up or down)as a function of the dry or overflow periods only. The characteristics of margin and watercourse of river influenced directly the roughness coefficient data. The model based on neural network showed satisfactory performance, which allow us to estimate the roughness coefficient as a function of the quota, slope and hydraulic radius of the river.

Este trabalho consistiu na modelagem hidrológica de uma microbacia hidrográfica utilizando-se o modelo HidroBacia, no qual o processo de infiltração da água no solo é representado por meio da equação de Green-Ampt modificada por Mein e Larson. Obtiveram-se, dentre os parâmetros desta equação, o potencial matricial na frente de umedecimento, a condutividade hidráulica e a umidade do solo na zona de transmissão, através de diversos métodos apresentados na literatura; desta forma, foram preparadas e testadas 36 combinações de dados de entrada, visando identificar as que apresentam melhor desempenho nas simulações do hidrograma de escoamento superficial com o modelo e se selecionaram, dentre os eventos de chuva-vazão registrados na microbacia, os 14 mais relevantes para realização das simulações. Das 36 combinações de dados de entrada testadas, seis apresentaram melhor desempenho na estimação dos hidrogramas. O modelo HidroBacia ainda necessita de aprimoramentos, juntamente com análises de sensibilidade, com vista a identificar possíveis incompatibilidades entre os dados de entrada e os respectivos resultados das simulações, uma vez que o modelo apresentou resultados incoerentes em determinadas situações.

This work consisted of the hydrologic modeling of a small watershed using the HidroBacia model. The soil water infiltration process is represented by means of the Green-Ampt equation, modified by Mein and Larson, in this model. Among the equation parameters, matric potential in the wetting front, hydraulic conductivity and soil moisture in the "field saturation" were obtained using different methods based on previous scientific literature. Thirty six input data combinations were tested in order to identify those that showed better performance on the runoff hydrograph simulations with the model. Between the rainfall-runoff events registered on watershed, the most relevant (14) of them were selected to perform the simulations. Six of 36 input data combinations tested showed better performance in the hydrograph estimations. The HidroBacia model still needs more improvenents, as well as sensitivity analysis in order to identify incompatibilities between input data and the simulation results, since the model showed incoherent results under certain situations.

Testes preliminares realizados com o modelo hidrológico HidroBacia, indicaram desequilíbrio no seu balanço de massa, despertando a necessidade de estudos visando ao seu aperfeiçoamento; assim, o presente trabalho consistiu no aprimoramento do modelo HidroBacia a partir da localização e correção de falhas no código-fonte do seu programa computacional, essas falhas foram identificadas através da depuração do modelo durante simulações do hidrograma de escoamento superficial, utilizando-se dados de uma microbacia hidrográfica experimental. A principal causa relacionada com o desequilíbrio do balanço de massa do modelo, tinha referência com a solução das equações do modelo de ondas cinemáticas usado na propagação dos hidrogramas de escoamento superficial, cujo problema foi contornado pela substituição do algoritmo linear utilizado, Bras (1990), pelo algoritmo não-linear apresentado por Li et al. (1975). A partir desta modificação, considerada principal, e outras modificações implementadas, o balanço de massa do modelo HidroBacia foi ajustado e suas simulações passaram a gerar estimativas coerentes. Em virtude das alterações efetuadas, o HidroBacia evoluiu da versão 1.0 para a versão 1.1.

In previous tests conducted by the HidroBacia hydrologic model, desequilibria in its mass balance was detected, thus showing the need for further studies for its improvement. This work consisted of improvement of the HidroBacia model by means of identification and correction of mistakes in its software source code. The mistakes were identified through adjustment during runoff hydrograph simulations using an experimental watershed data bank. The main factor, related to the mass balance desequilibria in the model, was correlated with the solution of the equations for the kinematic wave model used for propagation of the runoff hydrographs. This problem was corrected by the substitution of the linear algorithm used (Bras, 1990), by the non-linear algorithm proposed by Li et al. (1975). Starting from this modification, considered as the principal one, and other modifications made in the program, mass balance of the HidroBacia model was fitted and its simulations started to generate coherent estimates. Due to the modifications made in HidroBacia the software evolved from version 1.0 to version 1.1.

Propor uma rede neural artificial (RNA) para estimar a evapotranspiração de referência (ETo) em função das coordenadas de posição geográfica e da temperatura do ar no Estado do Rio de Janeiro, motivou a realização do presente estudo. Os dados utilizados no treinamento da rede foram obtidos de 17 séries históricas de elementos climáticos localizadas nesse Estado. A ETo diária calculada pelo método de Penman-Monteith (FAO-56) foi utilizada como referência para treinar as redes. As RNAs, do tipo perceptron de múltiplas camadas, foram treinadas para estimar a ETo em função da latitude, longitude, altitude, temperatura média do ar, amplitude térmica diária e dia do ano. Após o treinamento com várias configurações de rede, selecionou-se a que apresentou o melhor desempenho, a qual é composta de apenas uma camada intermediária (com vinte neurônios e função de ativação do tipo sigmóide logística) e uma camada de saída (com um neurônio e função de ativação linear). Pelos resultados obtidos conclui-se que, levando-se em consideração apenas as coordenadas de posição geográfica e a temperatura do ar, pode-se estimar a ETo (valores diários) em 17 localidades do Estado do Rio de Janeiro usando uma RNA.

This work was performed with the aim of proposing an artificial neural network (ANN) to estimate the reference evapotranspiration (ETo) as a function of geographic position coordinates and air temperature in the State of Rio de Janeiro. Data used for the network training were collected from 17 historical time series of climatic elements located in the State of Rio de Janeiro. The daily ETo calculated by Penman-Monteith (FAO-56) method was used as a reference for network training. ANNs of multilayer perceptron type were trained to estimate ETo as a function of latitude, longitude, altitude, mean air temperature, thermal daily amplitude and day of the year. After training with different network configurations, the one showing best performance was selected, and was composed by only one intermediary layer (with twenty neurons and sigmoid logistic activation function) and one output layer (with one neuron and linear activation function). According to the results obtained it can be concluded that, considering only geographical positioning coordinates and air temperature, it is possible to estimate daily ETo in 17 places of Rio de Janeiro State by using an ANN.

Este trabalho foi realizado com o objetivo de validar o modelo ClimaBR no que se refere à geração de séries sintéticas de precipitação total diária em diferentes localidades brasileiras. Para tanto, foram geradas séries sintéticas de precipitação para 12 localidades, escolhidas de forma distribuída, para que todas as diferentes regiões de precipitação homogênea do País fossem contempladas. A partir das séries pluviométricas, disponíveis nas estações meteorológicas das localidades selecionadas, o ClimaBR foi utilizado para gerar as séries sintéticas de precipitação, sendo gerada uma série de 100 anos para cada localidade. A qualidade dos resultados foi analisada comparando-se o ajuste entre os valores observados e os gerados pelo ClimaBR, por meio de regressão linear simples e de outros indicadores estatísticos. Os resultados obtidos permitem afirmar que, de acordo com as condições consideradas no presente estudo, o modelo ClimaBR apresentou bom desempenho na geração de séries sintéticas de precipitação (número de dias chuvosos e precipitação total diária) para todas as localidades testadas.

This study was accomplished with the objective of validate the ClimaBR model in what refers to generate synthetic series of total daily rainfall in different Brazilian places. For that, synthetic series of rainfall were generated for 12 places, chosen in a distributed way, so that all the different homogeneous rainfall Brazilian's regions were observed. Starting from the pluviometric series, available in the meteorological stations from selected places, the ClimaBR was used to generate the synthetic series of rainfall; it was generated 100-year-old series to each place. The results quality was analyzed comparing the adjustment among the observed values and the generated values by ClimaBR, through simple lineal regression and of other statistical indicators. The results obtained allow affirming that, in agreement with the conditions considered in the present study, the software ClimaBR presented good acting to generate of synthetic series of precipitation (number of wet days and daily total rainfall) for all of the tested places.

Na área agrícola tem-se muitos dos estudos relativos à precipitação buscando avaliar os efeitos advindos da sua ocorrência no escoamento superficial; neste caso, é imprescindível o conhecimento não apenas das informações relativas à lâmina precipitada, à duração e intensidade das chuvas mas, também, ao perfil da precipitação. Objetivou-se, através do presente trabalho, mostrar o desenvolvimento de um modelo denominado CLIMABR, para a geração de séries sintéticas de precipitação, para as condições climáticas encontradas no Estado do Rio de Janeiro; para isto, utilizaram-se dados pluviométricos e pluviográficos de 11 estações da Fundação Superintendência Estadual de Rios e Lagoas - SERLA, e da Companhia LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A. Na série sintética gerada obtiveram-se os valores mensais da probabilidade de um dia ser chuvoso tendo sido o anterior também chuvoso P(W/W) e da probabilidade de um dia ser chuvoso tendo sido o anterior seco P(W/D); o número de dias chuvosos (NW) e a precipitação total diária (P) ocorrida nesses dias, além de outras informações relativas ao perfil de precipitação. A comparação dos dados gerados pelo CLIMABR com os dados observados mostrou um bom desempenho do modelo para a estimativa destas variáveis.

In the agricultural area, many studies related to precipitation have tried to evaluate the effects resulting from its occurrence in surface runoff. In this case the knowledge of not only the information relative to precipitation, its duration and intensity of the rains, but, also the profile of the precipitation is of great importance. With this objective, the present work was carried out to develop a model called CLIMABR, for the generation of synthetic precipitation series and of the instantaneous profile associated to these for the climatic conditions of the State of Rio de Janeiro. Pluviometric and pluviographic data from eleven stations of the Fundação Superintendência Estadual de Rios e Lagoas - SERLA and of Companhia LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A. were utilized. In the generated synthetic series, the number of rainy days were obtained, according to the probabilities associated to the Markov chain and the total daily precipitation. The comparison of the data generated by CLIMABR with the observed data showed a good performance of the model for the estimation of these variables.

As pesquisas sobre precipitação no Brasil têm-se restringido à previsão da lâmina total máxima ou da intensidade máxima provável, esta feita com base em séries históricas. Poucos trabalhos, no entanto, consideram o perfil correspondente a essas precipitações. A falta de modelos representativos tem forçado o uso daqueles desenvolvidos no exterior; contudo, os resultados obtidos demonstram, muitas vezes, que eles não representam adequadamente as condições climáticas típicas do Brasil. Objetivou-se, com o presente trabalho, detalhar complementarmente o desenvolvimento do modelo denominado CLIMABR, descrito por Oliveira et al. (2003), e mostrar sua aplicação para a geração do perfil instantâneo associado às séries sintéticas de precipitação, para as condições climáticas encontradas no Estado do Rio de Janeiro. Na série sintética gerada foram obtidos, para cada dia simulado, entre outros resultados, a duração dos eventos e os valores padronizados da intensidade máxima instantânea de precipitação e do tempo de sua ocorrência ao longo dos eventos. Os dois últimos valores obtidos no modelo foram utilizados para a obtenção do perfil de precipitação representado por uma função dupla exponencial, que foi ajustada a cada evento diário.

The research about precipitation in Brazil has been restricted, most of time, to predict the maximum - total - or probable maximum intensity, this being done on the basis of historical series. Only few projects consider the corresponding profiles to these precipitations. The lack of representative models has forced the use of models developed abroad, despite the fact that the obtained results demonstrate, many times, was in inadequability to represent the typical climatic conditions in Brazil. The aim of the present work to detail complementarily to the development of the CLIMABR model, described by Oliveira et al. (2003), and show its application for instantaneous profile generation associated to synthetic precipitation series, for the climatic conditions of the State of Rio de Janeiro. In the generated synthetic series were obtained for each simulated day, among other informations, the duration of the events, the standardized values of the instantaneous maximum precipitation and the time of its occurrence throughout the events. The last two values were utilized to get the precipitation profile represented by a double exponential function that was adjusted to each daily event.

Desenvolveu-se um programa computacional que permite a aplicação da metodologia para geração de séries sintéticas de precipitação desenvolvida por OLIVEIRA (2003). O desenvolvimento do aplicativo foi viabilizado pela elaboração de um algoritmo computacional em ambiente de programação "Borland Delphi 6.0". Os dados de entrada necessários são provenientes de banco de dados no formato padronizado pela Agência Nacional de Águas (ANA) com registros pluviométricos diários provenientes de estações meteorológicas. A partir dessas informações, o programa computacional é capaz de gerar séries sintéticas de precipitação diária contendo o total precipitado em milímetros, a duração do evento em horas, o tempo padronizado de ocorrência da intensidade máxima instantânea e a intensidade máxima instantânea padronizada. A série sintética gerada é armazenada em arquivos no formato "Texto" que podem ser acessados posteriormente por outros aplicativos e/ou planilhas eletrônicas. Além dos arquivos, são apresentadas várias informações na forma de gráficos e quadros, facilitando a avaliação do desempenho da metodologia desenvolvida.

A computational model was developed to generate synthetic series of rainfall using the method developed by OLIVEIRA (2003). The software was developed in Borland Delphi 6.0 environment. The input data come from the daily precipitation data in the standardized format of the National Water Agency (ANA). The software is capable to generate synthetic series of daily rainfall containing the amount and the duration of the rainfall, and the standardized event time of the maximum instantaneous intensity. The generated synthetic series are stored in text-formatted files that may be accessed by others softwares and/or electronic datasheets. There were also presented graphs and tables format, to easily evaluate the performance of the method developed.