ABSTRACT With the impermeabilization of urban soils and the increase in the frequency of heavy rains, conventional drainage systems have become obsolete, resulting in the occurrence of floods. In this sense, the aim of this study was to evaluate the impact of implementing urban drainage compensatory techniques in Ressaca stream basin - Belo Horizonte - MG. For this, scenarios were proposed that contemplate the current condition of occupation of the basin, verifying the possible techniques to be adopted, and a future situation, which envisages a new pattern of urban development and an equation IDF that incorporates non-stationarity conditions. The increase in peak flow rates observed when comparing the scenarios that contemplate the different perspectives of IDF, although quite expressive, could be attenuated with the implementation of techniques that contribute to reducing runoff volume. This study findings evidence the hydrological benefits that compensatory techniques could promote in the face of a scenario of changes in rainfall patterns.

RESUMO Com a impermeabilização dos solos urbanos e o aumento da frequência de chuvas intensas, os sistemas convencionais de drenagem tornaram-se obsoletos, resultando na ocorrência de enchentes. Nesse sentido, o objetivo deste estudo foi avaliar o impacto da implantação de técnicas compensatórias de drenagem urbana na bacia do córrego Ressaca - Belo Horizonte - MG. Para isso, foram propostos cenários que contemplam a condição atual de ocupação da bacia, verificando as possíveis técnicas a serem adotadas, e uma situação futura, que contempla um novo padrão de desenvolvimento urbano e uma equação IDF que incorpora condições de não estacionariedade. O aumento das vazões de pico observadas na comparação dos cenários que contemplam as diferentes perspectivas do IDF, embora bastante expressivo, poderia ser atenuado com a implantação de técnicas que contribuam para a redução do volume de escoamento. Os achados deste estudo evidenciam os benefícios hidrológicos que as técnicas compensatórias podem promover diante de um cenário de mudanças nos padrões de chuva.

RESUMO O estudo de mudanças em séries de dados hidrológicos é de grande importância científica e prática para os sistemas de recursos hídricos, uma vez que estes são normalmente projetados a partir da suposição de que a série temporal seja estatisticamente estacionária. Entretanto, tal suposição pode não ser verificada quando são considerados aspectos como alterações ou variabilidade climática. Dessa forma, esta pesquisa buscou identificar tendências em intensidades máximas de chuva em Belo Horizonte (MG) e propor, diante dos resultados observados, uma nova curva intensidade-duração-frequência (IDF) sob a ótica da não-estacionariedade para a cidade. Para a análise de tendências, foram utilizados testes estatísticos, e para quantificar as intensidades de chuva e ajustar uma curva IDF, foi proposta uma adaptação do conceito “Minimax Design Life Level”. Como resultados, foram detectadas diferentes tendências, sendo observado para durações iguais ou inferiores a 1 hora um aumento nas intensidades de chuva a partir do ano 2000. No que se refere ao ajuste da IDF, foram obtidas intensidades de chuva até 48% superiores às estimativas atuais. Ressalta-se, então, a necessidade de revisões periódicas das relações IDF a fim de evitar sub ou superestimativas no dimensionamento de obras hidráulicas.

ABSTRACT The study of changes in hydrological data series is of great scientific and practical importance for water resources systems, since these are normally projected based on the assumption that time series is statistically stationary. However, such assumption may not be verified when aspects as changes or climatic variability are considered. In this sense, the present study sought to identify trends in maximum rainfall intensities in Belo Horizonte (MG) and propose, in view of the observed results, a new intensity-duration-frequency (IDF) curve from the perspective of non-stationarity. For the trend analysis, statistical tests were applied, and an adaptation of the concept “Minimax Design Life Level” was proposed to quantify rainfall intensities and fit a non-stationary IDF curve. As a result, different trends were detected, with an increase in rainfall intensities for durations equal to or less than 1 hour starting in 2000. Regarding the IDF relationships, the obtained rain intensities were up to 48% higher than current estimates. Our results emphasize the need to periodically review IDF relationships in order to avoid under or overestimation in the design of hydraulic structures.

RESUMO Radares altimétricos são equipamentos que permitem a obtenção da elevação da superfície, especialmente nos oceanos ou geleiras. O uso de dados de altimetria em cursos d’água continentais envolve desafios metodológicos, como a frequência de passagem do satélite (27 a 35 dias tipicamente), acurácia de decímetros, manipulação e processamento dos dados, especialmente para rios mais estreitos (largura < 1 km) como o Rio São Francisco. A altimetria por satélite radar propicia ganhos como a cobertura espacial e referência altimétrica global dos dados, que seriam impensáveis para a rede de monitoramento fluviométrico in situ convencional. Assim, os dados altimétricos deveriam ser usados como uma fonte complementar e/ou alternativa aos dados in situ. Neste contexto, este trabalho se propõe a consolidar e avaliar séries altimétricas de cinco diferentes missões: Envisat nas duas órbitas, Saral, Sentinel 3-A e Sentinel 3-B. Para análise do desempenho dos altímetros, 17 séries de nível d’água foram comparadas aos dados de estações fluviométricas niveladas viabilizando o cálculo do erro absoluto e relativo. Os erros encontrados são compatíveis aos encontrados na literatura, variando entre 0.13 m a 0.36 m nos melhores casos (41%). Os satélites Sentinel-3 apresentaram os melhores resultados de RMSE absoluto/relativo: 0.95/0.49 m (S-3A) e 0.96/0.52 m (S-3B). Na sequência, Envisat-X (1.39/0.50 m), Envisat (1.87/0.56 m) e Saral (1.74/0.60 m).

ABSTRACT Radar altimeters are instruments carried on space missions and allow for determination of heights, particularly in oceans and ice sheets. The use of altimetry data on continental waters involves several challenges, such as the revisit frequency (typically 27 to 35 days), an accuracy of decimeters, data handling and processing, particularly for narrow rivers such as the São Francisco River (width<1km). Radar satellite altimetry has advantages over the conventional in situ monitoring network, including in terms of spatial coverage and global altimetric reference of data. Thus, altimetry data should be used as a complementary and/or alternative source to in situ data. In this context, this study consolidates and evaluates the altimetric series of five different altimetry missions: Envisat in two orbits, Saral, Sentinel 3-A, and Sentinel 3-B. The altimetry water level time series of 17 Virtual stations were compared with leveled gauging stations series to calculate absolute and relative errors. Ultimately, the errors varied from 0.13 m to 0.36 m in the best cases (41%), in line with recent literature. Sentinel-3 satellites showed the best RMSE absolute/relative results: 0.95/0.49 m (S-3A) and 0.96/0.52 m (S-3B). The second best RMSEs was Envisat-X (1.39/0.50 m), then Envisat (1.87/0.56 m) and Saral (1.74/0.60 m).

ABSTRACT Reservoirs built in watercourses are subject to some degree of silting. Therefore, it is important to estimate the volume of sediment accumulated, since this deposit may interfere with the functions of the reservoir. One way to do this is by using physical models. However, from the existing literature in the area it is not possible to answer some methodological questions that arise in a physical simulation of the silting, such as: which flow and solid discharge to use? Simulate a hydrogram or constant flow? Thus, this work had as objective to propose a simulation methodology of the silting in physical models, so that when using this methodology the observed siltation in the reduced model could represent the one of the prototype. From numerical and experimental simulations, it was chosen to simulate in the physical model the average flows of the waves that comprised the maximum flows. The flow time of each flow was 30 minutes and the total solid discharges used were those referring to the annual average flow rates. Using this methodology, simulation of sedimentation in the reduced model was promoted for the period between 2013 and 2017, and the result obtained was close to that of the prototype, which indicates that the proposed methodology allowed to represent in the reduced model the phenomenon of sedimentation occurred in the actual reservoir.

RESUMO Reservatórios construídos em cursos d’água estão sujeitos a algum grau de assoreamento. Por isso, é importante a estimativa do volume de sedimentos acumulados, visto que esse depósito pode interferir nas funções do reservatório. Uma forma de se fazer isso é utilizando modelos físicos. Entretanto, a partir da literatura existente na área não é possível responder a algumas questões metodológicas que surgem em uma simulação física do assoreamento, como: qual vazão e descarga sólida utilizar? Simular um hidrograma ou uma vazão constante? Assim, esse trabalho teve como objetivo propor uma metodologia de simulação do assoreamento em modelos físicos, de forma que ao se utilizar essa metodologia o assoreamento observado no modelo reduzido pudesse representar o do protótipo. A partir de simulações numéricas e experimentais, optou-se por simular no modelo físico as vazões médias das ondas que compreendiam as vazões máximas. O tempo de escoamento de cada vazão foi de 30 minutos e as descargas sólidas totais utilizadas foram às referentes às vazões médias anuais. Utilizando-se essa metodologia, promoveu-se a simulação do assoreamento no modelo reduzido para o período entre 2013 e 2017, sendo que o resultado obtido foi próximo ao do protótipo, o que indica que a metodologia proposta permitiu representar no modelo reduzido o fenômeno do assoreamento ocorrido no reservatório real.

RESUMO Eventos climáticos extremos são considerados uma das principais manifestações de mudança climática, sendo que a minimização dos impactos decorrentes passa pelo estudo da magnitude e frequência de suas ocorrências. Neste sentido, a presente pesquisa busca identificar tendências em eventos extremos de precipitação na Região Metropolitana de Belo Horizonte, à luz da crescente preocupação com o aumento de sua ocorrência na região. As tendências da precipitação foram estudadas, principalmente, por meio dos índices estabelecidos pela ETCCDMI, incluindo séries temporais do número anual de dias chuvosos acima de um certo limiar estabelecido, considerando quatorze estações pluviométricas. A fim de estimar o valor de precipitação limiar, que acarretaria potenciais impactos, foi realizada uma busca de alagamentos ocorridos na região, para que estes fossem associados aos dados de precipitação nos dias de sua ocorrência. A análise efetuada não permitiu a detecção de um padrão regional nos índices analisados, no entanto, a estação localizada em Belo Horizonte apresentou aumento dos eventos de precipitação diária iguais ou superiores a 10, 20, 30 e 40 mm, na precipitação acumulada em cinco dias consecutivos, na intensidade diária e no total anual precipitado. Foram também registradas mudanças abruptas nas séries de precipitação. Os resultados indicaram que Belo Horizonte pode ser impactada pelo aumento de chuvas extremas, fato que pode estar associado a mudanças identificadas nas séries de temperatura.

ABSTRACT Extreme weather events have emerged as one of the main manifestations of climate change, being that the mitigation of the elapsed impacts demand studies of the magnitude and frequency of their occurrence. This study aims to identify the trends of extreme precipitation events in the Metropolitan Region of Belo Horizonte, especially concerning their frequency. The trends of precipitation were studied with especial regard to the indices set by ETCCDMI (Expert Team on Climate Change Detection Monitoring and Indices), including time series of annual number of rainy days above a certain threshold recorded at fourteen rainfall gauging stations. One stage of this study consisted in surveying the flood occurrence in the area, besides analyzing the precipitation data corresponding to date of flood occurrences, in order to establish a threshold value beyond which an event would entail potential impacts. No regional index pattern could be set based on such results, although the rainfall station located in the city of Belo Horizonte reported a statistically significant increase in daily precipitation events above 10, 20, 30 and 40 mm, in maximum precipitation recorded over five consecutive days, in daily intensity, and in total annual precipitation. Abrupt changes in rainfall series were also recorded. The results have indicated that the city may be potentially impacted by extreme rainfall increase, probably associated to changes in temperatures on regional and local scales.

RESUMO O coeficiente de rugosidade Manning é utilizado em várias modelagens hidráulicas. Entretanto, a decisão sobre qual valor será adotado é uma tarefa complexa, principalmente se tratando de cursos d’água naturais, devido aos vários fatores que afetam esse coeficiente. Por isso, na maioria dos estudos realizados sobre o tema se adota uma abordagem local, como a proposta para o Rio Doce. Devido à importância regional deste rio no Brasil, o objetivo deste artigo foi estimar a rugosidade de Manning ao longo do Rio Doce, de forma a auxiliar em simulações hidráulicas, e também discutir as incertezas e as variações associadas a esse valor. Para isso, foram levantadas informações de vazões e profundidades da água em estações fluviométricas ao longo do rio. De posse dessas informações, calcularam-se os referidos coeficientes utilizando-se a equação de Manning, sendo que para isso utilizou-se o software Canal, e foram observadas suas variações espaço-temporal. Além disso, foi observado como as incertezas nas medições de vazões e de profundidades afetam o valor do coeficiente de Manning no caso estudado.

ABSTRACT The Manning’s roughness coefficient is used for various hydraulic modeling. However, the decision on what value to adopt is a complex task, especially when dealing with natural water courses due to the various factors that affect this coefficient. For this reason, most of the studies carried out on the subject adopt a local approach, such as this proposal for the Doce River. Due to the regional importance of this river in Brazil, the objective of this article was to estimate the roughness coefficient of Manning along the river, in order to aid in hydraulic simulations, as well as to discuss the uncertainties and variations associated with this value. For this purpose, information on flow rates and water depths were collected at river flow stations along the river. With this information, the coefficients were calculated using the Manning equation, using the software Canal, and their space-time variations were observed. In addition, it was observed that the uncertainties in flow and depth measurements affect the value of the Manning coefficient in the case studied.

RESUMO As alterações nos extremos pluviométricos estão sendo observadas em várias localidades, com uma frequência maior de chuvas intensas concentradas em poucos dias e estiagens mais prolongadas, passando a caracterizar novos cenários nas bacias hidrográficas. Estudos específicos vêm atribuindo tais ocorrências às possíveis modificações climáticas. Este artigo analisou a relação existente entre os eventos extremos registrados na Sub-bacia 39, localizada no Nordeste do Brasil, com as anomalias das Temperaturas da Superfície do Mar (TSM) e os sistemas atmosféricos atuantes na região, utilizando os coeficientes de correlação de Pearson entre as variáveis analisadas. Para isso, as tendências da precipitação foram obtidas utilizando o Método dos Mínimos Quadrados, associado à regressão linear e o teste t de Student. Os resultados evidenciaram que devido à posição geográfica da região estudada, tanto os eventos extremos máximos (áreas com tendências positivas) como os eventos extremos mínimos (áreas com tendências negativas) são bem mais dependentes do Dipolo do Atlântico do que das influências do El Niño/Oscilação Sul - ENOS.

ABSTRACT Changes in extreme precipitation have been observed in regions where frequent rainfalls occur over short periods of time followed by prolonged droughts, creating, as a result, new watershed scenarios. Recent studies have attributed such occurrences to possible climate changes. This paper analyzes the correlation between extreme events recorded in the Sub-basin 39, located in Northeastern Brazil, and the anomalies caused by sea surface temperature - SST and the atmospheric systems operating in the region. Pearson correlation coefficients have been used combined with the variables analyzed. For such, trends in precipitation have been obtained by using the method of least squares together with linear regression and the Student's t test. The results obtained have demonstrated that due to the geographical position of the region investigated, both maximum extreme events (areas with positive trends) and minimum extreme events (areas with negative trends) are more dependent on the Dipole Atlantic than on the effects of El Niño Southern Oscillation - ENOS.