ABSTRACT For effective management practices and decision-making, the uncertainties associated with regional climate models (RCMs) and their scenarios need to be assessed in the context of climate change. This study analyzes long-term trends in precipitation and temperature data sets (maximum and minimum values) from the NASA, Earth Exchange Global Daily Downscaled Prediction (NEX-GDDP), under the São Francisco River Basin Representative Concentration Path (RCP) 4.5 and 8.5, using the REA (Reliable Ensemble Average) method. In each grid, the built multi-model was bias-corrected using the CMhyd software for annual, dry, wet, and pre-season periods – for historical (1961-2005) and future (2006-2100) periods. The multi-model and four different methods, namely: The Mann-Kendall, Mann-Kendall pre-brightening test, bias-corrected pre-brightening, and Spearman correlation, were used to detect trends in precipitation, and minimum and maximum temperature. In the analysis of precipitation and temperature metrics, the results for the NRMSD showed that, in general, the CSIRO model presented more satisfactory results in all physiographic regions. Person's correlation coefficient showed a better adjustment of precipitation for the MIROC5, EC.EARTH and NORESMI1 models, in areas of sub-medium and upper São Francisco. For the minimum temperature, the CSIRO and NORESMI1 models showed the best fit, in general. At maximum temperature, the EC.EARTH and CSIRO models showed more satisfactory results. With regard to trend analysis, the results indicated an increasing trend in mean annual temperature and precipitation across the basin. When analyzed by subregion, the results show an increasing trend in monthly average minimum and maximum temperatures in the middle and lower SFRB, while average monthly rainfall increases during the rainy season and preseason in Upper São Francisco. The results of this research can be used by government entities, such as Civil Defense, to subsidize decision-making that requires actions/measures to relocate people/communities to less risky locations to minimize risk or vulnerability situations for the population living nearby to the river. decisionmaking, decisionmaking decision making, making RCMs (RCMs change longterm long term values NASA NEXGDDP, NEXGDDP NEX GDDP , (NEX-GDDP) RCP (RCP 45 4 5 4. 85 8 8.5 Reliable Average method grid multimodel multi biascorrected bias corrected dry wet pre 19612005 1961 2005 (1961-2005 20062100 2006 2100 (2006-2100 methods namely MannKendall, MannKendall Mann Kendall, Kendall prebrightening brightening test prebrightening, brightening, metrics general regions Persons Person s MIROC5 MIROC ECEARTH EC EARTH NORESMI submedium sub medium fit basin subregion SFRB entities Defense actionsmeasures actions measures peoplecommunities people communities river (NEX-GDDP 8. 1961200 196 200 (1961-200 2006210 210 (2006-210 196120 19 20 (1961-20 200621 21 (2006-21 19612 1 2 (1961-2 20062 (2006-2 (1961- (2006- (1961 (2006 (196 (200 (19 (20 (1 (2 (

RESUMO Para práticas de gestão e tomada de decisões eficazes, as incertezas associadas aos modelos climáticos regionais (MCR) e aos seus cenários precisam ser avaliadas no contexto das alterações climáticas. Este estudo analisa tendências de longo prazo em conjuntos de dados de precipitação e temperatura (valores máximos e mínimos) oriundos da NASA, da Earth Exchange Global Daily Downscaled Prediction (NEX-GDDP), por meio do Caminho de Concentração Representativa (RCP 4.5 e 8.5), na Bacia do Rio São Francisco utilizando o método REA (Reliable Ensemble Average). Em cada grade, o multimodelo construído foi corrigido para períodos anuais, secos, chuvosos e pré-estação – para períodos históricos (1961-2005) e futuros (2006-2100), usando o software CMhyd. Para detectar tendências de precipitação e temperatura mínima e máxima na bacia, foram utilizados quatro diferentes métodos juntamente com o conjunto de dados que originou o multimodelo. Os quatro métodos utilizados foram: Mann-Kendall, teste de pré-clareamento de Mann-Kendall, pré-clareamento com correção de viés e correlação de Spearman. Na análise das métricas de precipitação e temperatura, os resultados do NRMSD mostraram que, de forma geral, o modelo CSIRO apresentou resultados mais satisfatórios em todas as regiões fisiográficas. O coeficiente de correlação de Person mostrou melhor ajuste da precipitação para os modelos MIROC5, EC.EARTH e NORESMI1, nas áreas do submédio e alto São Francisco. Para a temperatura mínima, os modelos CSIRO e NORESMI1 apresentaram o melhor ajuste, em geral. Na temperatura máxima, os modelos EC.EARTH e CSIRO apresentaram resultados mais satisfatórios. No que diz respeito à análise de tendência, os resultados indicaram uma tendência crescente na temperatura média anual e na precipitação em toda a bacia. Quando analisados por sub-região, os resultados mostram uma tendência crescente nas temperaturas médias mínimas e máximas mensais no médio e baixo SFRB, enquanto a precipitação média mensal aumenta durante a estação chuvosa e pré-estação no Alto São Francisco. Os resultados desta pesquisa poderão ser utilizados por entidades governamentais, como a Defesa Civil, para subsidiar tomadas de decisões que exijam ações/medidas de realocação de pessoas/comunidades para locais de menor risco para minimizar situações de risco ou vulnerabilidade para a população que vive nas proximidades do rio. eficazes MCR (MCR climáticas valores mínimos NASA NEXGDDP, NEXGDDP NEX GDDP , (NEX-GDDP) RCP 45 4 5 4. 8.5, 85 8.5 8 8.5) Reliable Average. Average . Average) grade anuais secos préestação pré 19612005 1961 2005 (1961-2005 20062100, 20062100 2006 2100 (2006-2100) CMhyd bacia MannKendall, MannKendall Mann Kendall, Kendall Mann-Kendall préclareamento clareamento Spearman geral fisiográficas MIROC5 MIROC ECEARTH EC EARTH NORESMI subregião, subregião sub região, região sub-região SFRB governamentais Civil açõesmedidas ações medidas pessoascomunidades pessoas comunidades rio (NEX-GDDP 8. 1961200 196 200 (1961-200 2006210 210 (2006-2100 196120 19 20 (1961-20 200621 21 (2006-210 19612 1 2 (1961-2 20062 (2006-21 (1961- (2006-2 (1961 (2006- (196 (2006 (19 (200 (1 (20 ( (2

ABSTRACT This work presents a two-dimensional simulation of infiltration dynamics in a real permeable pavement (PP) structure in the city of Recife, representing more realistically the geometry of the infiltration bulb and the dynamics of water redistribution processes in the PP. Sixteen infiltration tests were carried out on the PP using the Beerkan method. The hydrodynamic parameters of the PP surface were determined by applying the inverse method to the infiltration data. Simulations of water transfer processes were carried out with Hydrus-2D using the hydrodynamic properties corresponding to the highest and lowest saturated hydraulic conductivity observed on the surface. Satisfactory infiltration characteristics were observed in the PP. The inverse method showed good adjustment capacity to the accumulated infiltration curves and estimation of hydrodynamic properties. Simulations using Hydrus-2D demonstrated that the infiltration process and water redistribution in the subgrade depend on the hydrodynamic properties of the coating. twodimensional two dimensional (PP Recife data Hydrus2D HydrusD Hydrus 2D D coating

RESUMO Esse trabalho apresenta uma simulação bidimensional da dinâmica da infiltração numa estrutura real de um pavimento permeável (PP) na cidade do Recife, representando de maneira mais realística a geometria do bulbo de infiltração e a dinâmica dos processos de redistribuição de água no PP. Foram realizados dezesseis ensaios de infiltração na superfície do PP utilizando o método Beerkan. Os parâmetros hidrodinâmicos da superfície do PP foram determinados aplicando o método inverso nos dados de infiltração. Simulações dos processos de transferência de água foram efetuadas com o Hydrus-2D utilizando as propriedades hidrodinâmicas correspondentes à maior e à menor condutividade hidráulica saturada observadas superficialmente. Observou-se características de infiltração satisfatórias no PP. O método inverso apresentou boa capacidade de ajuste às curvas de infiltração acumulada e de estimativa das propriedades hidrodinâmicas. As simulações usando o Hydrus-2D demonstraram que o processo de infiltração e redistribuição da água no subleito dependem das propriedades hidrodinâmicas do revestimento. (PP Recife Beerkan Hydrus2D HydrusD Hydrus 2D D superficialmente Observouse Observou se revestimento

Resumo O acesso à água é um direito de todas as pessoas, e agências governamentais são responsáveis por alocar a água para garantir seu uso sustentável para múltiplos usuários. No entanto, decidir a melhor estratégia de alocação não é uma tarefa simples, pois em sistemas complexos, que dependem de uma série de decisões individuais por parte das pessoas, as políticas de água podem ter impactos imprevisíveis. Considerando a alocação de água em um corpo hídrico, apresentamos um modelo baseado em agentes que aloca água e possui uma estratégia de comportamento adaptável dos agentes de sobrepor a decisão do gestor quando os direitos de água são negados. Realizamos uma comparação de cenários da susceptibilidade dos agricultores em sobrepor e da disponibilidade de água no Canal do Sertão, no estado de Alagoas, nordeste do Brasil. No cenário de capacidade reduzida de água, os agentes com direitos de água nos últimos segmentos do canal foram incapazes de retirar água devido a agentes que a retiraram ilegalmente. A sustentabilidade do sistema mostrou-se sensível ao nível de susceptibilidade de captura de água ilegal, merecendo atenção e investimentos no setor de fiscalização. Além do efeito estudado, o modelo pode ser aplicado para avaliar e comparar vantagens e impactos nos níveis de água para diferentes políticas de água, como subsídios financeiros e créditos, ou diferentes estratégias de alocação de água. pessoas usuários entanto simples complexos imprevisíveis hídrico negados Sertão Alagoas Brasil ilegalmente mostrouse mostrou se ilegal fiscalização estudado créditos

Abstract As access to water is a right of all people, government agents are responsible to allocate water to guarantee its sustainable use for multiple users. However, deciding the best allocation strategy is not a straightforward task. In complex systems, which depend on a collection of individual decisions by people, water policies may have unpredictable impacts. Considering the water allocation in a water canal, we present an agent-based model that allocates water and incorporates an agents’ adaptability behaviour strategy of overriding the manager's decision when water right is denied. We compared scenarios of farmers' override susceptibility and of water availability on the Canal do Sertão in the state of Alagoas, northeastern Brazil. In the scenario of reduced water capacity, agents with water rights in the last segments of the canal were unable to withdraw water due to agents who withdrew illegally. The sustainability of the system proved to be sensitive to the level of susceptibility of capturing water illegally, deserving attention and investments in the oversight sector. Besides this effect, the model can be applied to assess and compare advantages and impacts on the water levels for different water policies such as financial subsidies or different water allocation strategies. people users However task systems agentbased agent based managers manager s denied farmers Alagoas Brazil capacity illegally sector effect strategies

RESUMO Nas últimas décadas, têm-se observado o crescimento da demanda de água e o agravamento dos cenários de escassez hídrica, bem como a ampliação de alternativas de reuso de água de efluentes de qualidade inferior, em particular de esgotos domésticos tratados. Objetivou-se, com este trabalho, avaliar a influência do substrato de pó de coco no controle de transporte de solutos em solos irrigados com esgoto tratado doméstico. A água residuária doméstica tratada provém da Unidade Experimental de Tratamento e Reúso Hidroagrícola, no distrito de Mutuca-PE. O delineamento experimental foi em esquema fatorial (2 × 3), cujos fatores avaliados compreenderam dois tipos de solos típicos da região (Neossolo Litólico e Argissolo Amarelo) e três tratamentos (sem pó de coco, 1 cm de pó de coco e 2 cm de pó de coco), com cinco repetições. Os parâmetros de transporte dos íons sódio e potássio foram obtidos por ajuste numérico, utilizando-se o modelo STANMOD. Constatou-se a existência de interação com soluto, sódio e potássio, em solo arenoso. O modelo STANMOD apresentou ótimo desempenho na simulação do transporte de solutos no solo. A cobertura de pó de coco mostrou-se eficiente na diminuição da lixiviação de íons em ambos os solos estudados.

ABSTRACT In the last decades, there has been an increase in the demand for water and the aggravation of water scarcity scenarios, as well as the expansion of water reuse alternatives for lower quality effluents, in particular treated domestic sewage. The objective of this study was to evaluate the influence of coconut powder substrate on the control of solute transport in irrigated soils with treated sewage reuse. The treated domestic wastewater comes from the Experimental Unit for Treatment and Agricultural Reuse in the district of Mutuca, Pernambuco. The experimental design was in a factorial scheme (2 × 3), whose evaluated factors comprised two types of soils typical of the region (Leptosols and Yellow Argisol) and three treatments (no coconut powder, 1 cm coconut powder, and 2 cm coconut powder) with five replicates. The transport parameters of the sodium and potassium ions were obtained by numerical adjustment using the STANMOD model. It was found the existence of interaction with solute, sodium, and potassium in sandy soil. The STANMOD model presented excellent performance in the simulation of solute transport in the soil. Soil coverage with coconut powder was shown to be efficient in reducing leaching of ions in both studied soils.

Resumo No projeto de obras de engenharia hidráulica, a estimativa de uma precipitação de projeto é extremamente importante. A previsão de chuva depende de vários fatores, o que simplifica sua estimativa com processos estocásticos. Nesse sentido, as distribuições de Gumbel (GUM), dois parâmetros Log-Normal (LN2P), valor extremo generalizado (GEV), Fréchet com dois e três parâmetros (FRE2P e FRE3P), Weibull com dois e três parâmetros (W2P e W3P), Gamma (GAM2P) e Pareto com dois e três parâmetros (PAR2P e PAR3P) foram avaliadas quanto ao ajuste de precipitação diária máxima anual (AMDP) na cidade de Caruaru (agreste de Pernambuco). Foi utilizada uma série de AMDP, com base em dados obtidos na Agência Nacional de Águas (ANA). Para avaliar a qualidade da aderência das distribuições, foram utilizados os testes de aderência Anderson Darling (AD), Kolmogorov-Smirnov (KS), Qui-quadrado de Pearson (χ2) e o coeficiente de determinação (R²). O Método da Verossimilhança apresentou uma qualidade de ajuste melhor que o Método do Momento. A distribuição GEV obteve os melhores resultados para o teste AD nos dois métodos para estimar os parâmetros. Entre os testes de adesão utilizados, o teste de AD foi considerado o mais restritivo. Para verificar a adequação dos parâmetros de qualidade às relações IDF, foi utilizado o coeficiente de desempenho Willmott. Para todas as distribuições empregadas neste estudo, os coeficientes de desempenho de Willmott apresentaram valores acima de 0,99, proporcionando um ajuste perfeito das relações IDF com coeficientes de determinação próximos de 1,0.

Abstract In the design of hydraulic engineering works, the estimation of project precipitation is fundamental. Rain forecasting depends on several factors, which makes estimating it simpler with stochastic processes. In this sense, the distributions of Gumbel (GUM), Log-Normal two-parameter (LN2P), Generalized Extreme Value (GEV), Fréchet with two and three parameters (FRE2P and FRE3P), Weibull with two and three parameters (W2P and W3P), Gamma (GAM2P), and Pareto with two and three parameters (PAR2P and PAR3P) were evaluated to the annual maximum daily precipitation (AMDP) adjustment in the city of Caruaru (Pernambuco´s Agreste). A series of AMDP was used, based on data obtained from the National Water Agency (Agência Nacional de Águas - ANA). Anderson Darling (AD), Kolmogorov-Smirnov (KS) and Pearson Chi-square (χ2) adherence tests, and the determination coefficient (R²) were used to assess the adherence quality of the distributions. The Likelihood Method presented a better fit quality than the Moment Method. The GEV distribution obtained the best results for the AD test in both methods to estimate the parameters. Among the adherence tests used, the AD test was considered the most restrictive. To verify the quality parameters’ fitness to the IDF relations, the Willmott performance coefficient was used. For all distributions employed in this study, Willmott performance coefficients presented values above 0.99, giving a perfect fit of IDF relations with determination coefficients close to 1.0.

RESUMO Este estudo avalia como o assoreamento aumenta o risco de escassez hídrica, considerando simultaneamente redução temporal da disponibilidade hídrica e aumento da demanda utilizando cenários de uso da terra e demanda hídrica na transição dos biomas Caatinga - Cerrado da bacia do reservatório Bocaina (103 hm4), na região seca brasileira. A metodologia seguida: assoreamento medido no reservatório 20 anos após a construção da barragem; variáveis climáticas obtidas de estação convencional (2005-2014); erodibilidade do solo avaliada usando 16 amostras de solo; topografia e cobertura do solo estimadas com base em 21 anos de imagens Landsat. Foram gerados: cenários de uso da terra (invariabilidade, degradação, preservação) com cenário climático derivado da variabilidade temporal da precipitação no Semi-árido; cenários de demanda hídrica (invariabilidade, maior eficiência), função da eficiência dos sistemas de irrigação utilizados. A disponibilidade hídrica calculada usando o Modelo VYELAS. Os resultados de campo (1985-2015) mostraram erosão bruta anual na bacia de 13,5 Mg-ha-1 com produção anual de sedimentos (1,7 Mg-ha-1) e assoreamento decadal do reservatório (1,0%) abaixo da média regional devido à baixa taxa de aporte de sedimentos (12,6%) na área. Os cenários projetados (2040) indicam demanda hídrica duplicando se os métodos de irrigação praticados não melhorarem e disponibilidade hídrica diminuindo (em até 10%), por assoreamento. Nesse caso, tem-se confiabilidade do suprimento hídrico abaixo do padrão recomendado (90%), independentemente do uso da terra. Todavia, a preservação do solo, simultaneamente com eficiência de irrigação melhorada, reduziria o risco decadal de escassez hídrica de 82% (pior cenário) para 17%.

ABSTRACT This study assesses the extent to which silting increases water-scarcity risk, considering the temporal reduction of water availability and increased demand using land use and water-demand scenarios at the transition of Caatinga and Cerrado biomes of the Bocaina reservoir watershed (103hm4), in the Brazilian dry region. Methodological steps were: reservoir silting measured in-situ 20 years after dam construction; climate variables computed with the aid of a conventional station (2005-2014); soil erodibility assessed using 16 soil samples; and topography and land cover estimated based on 21 years of Landsat imagery. Three land use scenarios were generated (invariability, degradation and preservation) with the climate scenario derived from the semi-arid rainfall temporal variability; whereas two water-demand scenarios (invariability and higher efficiency) were a function of the efficiency of the irrigation systems. Water availability was calculated using the volume-yield elasticity (VYELAS) Model. The field results (1985-2015) showed a gross erosion rate of 13.5 Mg-ha-1 -yr-1 in the basin. The annual sediment yield (1.7 Mg-ha-1) and the decadal reservoir silting (1.0%) were below regional average due to the low sediment delivery ratio (12.6%) in the area. Scenario projections (2040) suggest water demand may double if irrigation methods do not improve, whereas siltation may cause water availability to decrease up to 10% in the period. In this case, the water-supply reliability will be below the recommended standard value (90%), regardless of the land use scenario. Nevertheless, simultaneous soil preservation and improved irrigation efficiency can reduce the decadal water-scarcity risk from 82% (worst scenario) to 17%.

RESUMO O elevado processo de urbanização tem provocado profundas alterações nos componentes do ciclo hidrológico, ocasionando diversos problemas como inundações, degradação das águas pluviais, entre outros. As técnicas de Desenvolvimento de Baixo Impacto (LID) provaram ser uma alternativa viável e eficaz na gestão das águas pluviais, reduzindo o escoamento superficial e aumentando a capacidade de infiltração e evapotranspiração das áreas urbanas. A previsão do funcionamento de uma técnica compensatória como um pavimento permeável depende das propriedades hidrodinâmicas das camadas do pavimento permeável, bem como das propriedades hidráulicas do subsolo. Os modelos baseados na solução numérica da equação de Richards têm sido os mais utilizados para a estimativa dos processos de transferência de água. O objetivo deste trabalho foi investigar a influência dos parâmetros hidrodinâmicos no comportamento hidráulico de um pavimento permeável instalado na cidade de Recife-PE. O efeito de 5 parâmetros hidrodinâmicos foi analisado para um pavimento permeável altamente heterogêneo. Foi utilizado o modelo Hydrus 1-D para simular os processos de transferência de água num pavimento permeável. Inicialmente foi realizada uma análise de sensibilidade do grau de refinamento da malha para simulação dos processos de transferência no pavimento permeável. O método de superfície de resposta foi aplicado para a análise de sensibilidade aos parâmetros hidrodinâmicos. As estimativas foram realizadas para as escalas de tempo diária e horária. Como resultados, observou-se que a discretização espacial não exerceu influência nos cenários das variáveis de fluxo. O uso de uma escala de tempo diária diminuiu a influência dos eventos de maior intensidade de precipitação, subestimando a geração de escoamento superficial. A lâmina escoada apresentou maior sensibilidade aos parâmetros da camada superficial, principalmente à condutividade hidráulica saturada. A infiltração e recarga acumuladas apresentaram baixa sensibilidade à variação dos parâmetros. A estimativa da lâmina armazenada no perfil foi mais sensível aos parâmetros ‘θs’ e ‘n’ da camada de subbase. A utilização de dados de entrada climatológicos com diferentes resoluções temporais para a simulação dos processos de transferência de água na seção do pavimento permeável demonstrou que na resolução diária os parâmetros hidrodinâmicos apresentam maior influência que as variáveis climáticas. A utilizados de dados climatológicos com resolução temporal horária demonstrou que o escoamento superficial foi hipoteticamente controlado pelas variáveis meteorológicas. A análise de sensibilidade da malha e dos parâmetros pode influenciar pesquisas que busquem entender os processos de transferência de água em uma estrutura como um pavimento permeável através da equação de Richards, gerando um menor custo operacional e dando celeridade às simulações.

ABSTRACT The high urbanization process has caused profound changes in the components of the hydrological cycle, causing various problems such as flooding, rainwater degradation, among others. Low Impact Development (LID) techniques have proven to be a viable and effective alternative to stormwater management, reducing runoff, and increasing the infiltration and evapotranspiration capacity of urban areas. The operation prediction of a compensatory technique, such as permeable pavement, depends on the hydrodynamic properties of the permeable pavement layers and the subsoil properties. The numerical solutions based on the solution of Richards’ equation have been the most used to estimate water transfer processes. The objective of this work was to investigate the influence of hydrodynamic parameters on the hydraulic behavior of a permeable pavement installed in Recife-PE. The effect of 5 hydrodynamical parameters was analyzed for a highly heterogeneous permeable pavement. The Hydrus 1-D model was used to simulate water transfer processes on the permeable pavement. Initially, a sensitivity analysis of the mesh refinement degree was performed to simulate the transfer processes in the permeable pavement. The response surface method was applied to the hydrodynamic parameters to perform the sensitivity analysis. The calculations were carried out for hourly and daily time scales. As a result, it was observed that the spatial discretization had no influence on the scenarios of the flow variable. The use of a daily time resolution reduced the influence of events with higher precipitation intensity, underestimating the generation of runoff. The surface runoff showed higher sensitivity to the parameters of the superficial layer, especially to the saturated hydraulic conductivity. The cumulative infiltration and groundwater recharge showed low sensitivity when the hydrodynamic parameters of the retention curve and the saturated hydraulic conductivity varied. The volume of water stored in the profile showed higher sensitivity to the ‘θs’ and ‘n’ parameter of the subbase layer. The use of meteorological input data with different temporal resolutions for the simulation of the water transfer processes in the permeable pavement section demonstrated that the hydrodynamic parameters have a higher influence than the climatic variables in the daily resolution. The use of meteorological data with hourly temporal resolution demonstrated that runoff was hypothetically controlled by meteorological variables. The mesh and parameter sensitivity analysis can influence researches that seek to understand water transfer processes in a structure as a permeable pavement through the Richards’ equation, generating a lower operating cost and speeding up simulations.

RESUMO Mesmo com a crise hídrica, em 2016, 76% da energia no Brasil foi gerada por usinas hidrelétricas, mostrando que ainda se tem um sistema que é fortemente dependente da situação hidrológica das bacias hidrográficas. Com isso, as previsões de vazões a essas usinas subsidiam a tomada de decisão do âmbito do Setor Elétrico, já que permitem a avaliação das condições operacionais das usinas hidrelétricas e termelétricas, através da utilização dos modelos de otimização energética, proporcionando ganhos na operação do SIN – Sistema Interligado Nacional. A previsão de precipitação-é de fundamental importância para a elaboração dessas previsões de vazões das hidrelétricas. Para as avaliações energéticas são utilizados os modelos Decomp e Newave, que utilizam o Modelo Gevazp para a geração dos cenários através de um modelo AR(p). Assim, o presente trabalho objetiva mostrar o impacto da previsão de precipitação na previsão de vazões, no horizonte climático. Para isso fez-se uma correção estatística na chuva prevista pelo Modelo CFS e foram calibrados modelos chuva vazão Após essa calibração, foram realizados testes com esse novo sistema de modelagem e os resultados, em forma de cenários, foram comparados com os cenários gerados pelo Modelo Gevazp, mostrando que há possibilidade de reduzir a faixa gerada por esse último e, consequentemente, fazer com que o modelo Decomp não visite faixas com pouca ou nenhuma probabilidade de ocorrência, o que pode melhorar tanto a otimização do planejamento da operação do SIN. Este trabalho também mostra também que o modelo SMAP apresentou melhor desempenho quando comparado ao modelo de Redes Neurais, quando comparado com o intervalo de vazão médio previsto em relação ao fluxo observado. Houve uma melhoria clara nas previsões de fluxo com a incorporação da chuva observada um mês à frente nas simulações, principalmente na previsão de vazões altas. Por fim, os índices climáticos apresentaram boa relação com as variáveis vazão e chuva.

ABSTRACT Despite the water crisis in 2016, 76% of the energy in Brazil was generated by hydroelectric plants, which shows that the Brazilian system is still strongly dependent on the hydrological conditions of basins. Therefore, the flow forecasts for these plants subsidize the decision making within the scope of the Electric Sector, since they allow the evaluation of the operational conditions of the hydroelectric and thermoelectric plants through the use of energy optimization models, providing gains in the operations of SIN (Sistema Interligado Nacional – the Brazilian National Interconnected System). The precipitation forecast is of fundamental importance for the elaboration of these hydroelectric flow forecasts. For energy evaluations, the DECOMP and NEWAVE models are used, with the GEVAZP model being applied to generate scenarios through an AR (p) (autoregressive) model. Accordingly, this study shows the impact of precipitation forecast on flow predictions in the climate horizon. For this, a statistical correction was made in the rain predicted by the CFS (Climate Forecast System) model, which tends to overestimate the predicted rain, with rainfall-flow models being calibrated. Tests were performed with this new modeling system and the results, in the form of scenarios, were compared with the scenarios generated by the GEVAZP model, showing the possibility of reducing the generated range by the latter, consequently causing the DECOMP model to not consider ranges with little or no probability of occurrence, which can improve the optimization of the SIN operation planning. This work also shows that the SMAP model exhibited better performance when compared to the Neural Networks model, in terms of the average flow range predicted in relation to the observed flow. There was a clear improvement in the flow predictions with the incorporation of the rain observed one month ahead in the simulations, mainly in the forecast of high flows. Finally, the climate indices had a good relationship with the flow and rain variables.

RESUMO Nas regiões semi-áridas, as altas taxas de evaporação interferem na disponibilidade de água no solo. Normalmente, é difícil medir e modelar a evaporação devido à complexidade dos métodos disponíveis, ao baixo teor de umidade do solo e à baixa concentração de vapor de água no ar. Isso também pode dificultar o monitoramento e a simulação da evapotranspiração nessas regiões. Assim, o método da Câmara Portátil (CP) é utilizado para medir diretamente a evaporação e a evapotranspiração em tempo real e em curtos intervalos de tempo, dando uma estimativa mais detalhada desses processos. O objetivo deste estudo foi avaliar a evaporação através da transferência de massa no solo numa barragem subterrânea sob diferentes profundidades e condições do lençol freático do ambiente semiárido do Estado de Pernambuco, nordeste do Brasil, através dos valores preditos pelo modelo SiSPAT e medidos pelo método de câmara portátil. Para o propósito da modelagem e também para conhecer melhor o comportamento do solo, as propriedades hidráulicas do solo foram determinadas pelo método de Beerkan. O método da Câmara Portátil apresentou resultados consistentes com o potencial de evaporação do solo nu no semiárido pernambucano/ Nordeste do Brasil, atingindo cerca de 1.800 mm por ano. O modelo SiSPAT foi bastante satisfatório para a simulação da evaporação do solo em diferentes condições da profundidade do lençol freático. Os valores encontrados para a evaporação do solo com a simulação do método SiSPAT e da Câmara Portátil (CP) diferiram em 1,43% e 4,44% para os casos em que o lençol freático estava em 0,20 e 1,20m de profundidade, respectivamente.

ABSTRACT In semi-arid regions, there is a high evaporation, which leads to soil dryness, interfering in the availability of water in the soil. Usually it is difficult to measure and model the evaporation due to the complexity of the available methods, the low soil water content and the low concentration of water vapor in the air. This can also make it difficult to monitor and simulate the evapotranspiration in these regions. Thus, the Portable Chamber method is used to directly measure evaporation and evapotranspiration, because this technique allows real time estimation and in short time intervals, giving a more detailed estimation of those processes. The objective of this study was to evaluate the evaporation through the mass transfer in the soil in an underground dam under different water table depths and conditions of the semi-arid environment of Pernambuco State in Brazil, through the values predicted by the SiSPAT model and measured by the portable chamber method. For the purposing of modeling and also to better know the soil behavior, soil hydraulic properties were determined though the Beerkan method. The portable chamber method was applied for one of the first times in a semi-arid region of Northeastern Brazil, and it was consistent with the potential evaporation of bare soil, reaching about 1,800 mm per year. The SiSPAT model was quite satisfactory for simulation of soil evaporation in different conditions of the water table depth. The values found for soil evaporation with the simulation of the SiSPAT and the Portable Chamber (PC) method differed in 1.43% and 4.44% for cases where the water table was at 0.20 and 1.20m of depth, respectively.

Resumo A simulação de processos hidrológicos apresenta-se como importante ferramenta de gestão e planejamento dos recursos hídricos, possibilitando avaliação dos impactos da precipitação sobre a geração de escoamento superficial e umedecimento do solo. O objetivo do presente trabalho foi aplicar o modelo hidrológico SWAT para análise de processos hidrológicos na Bacia Experimental do Riacho Jatobá, no semiárido de Pernambuco, considerando a calibração e a validação do modelo a partir de dados de vazão e de umidade do solo. Além disso, o estudo buscou investigar a efetividade hidrológica em um cenário de recomposição de Caatinga arbórea em áreas de maior elevação topográfica na bacia experimental, e o comportamento dos componentes hidrológicos em um cenário de expansão agrícola. Para a calibração e validação da vazão e umidade do solo utilizaram-se eventos ocorridos entre 2009 e 2010. A calibração e a validação com a vazão apresentaram coeficientes de eficiência NSE de 0,58 e 0,42, respectivamente, e para a umidade do solo de 0,53 e 0,46, respectivamente. Os ajustes dos parâmetros foram adequados para representar os períodos de recessão do escoamento. Verificou-se que o processo alternativo de calibração e validação por meio da umidade do solo possibilitou a redução nas incertezas. Cenários de recomposição da cobertura vegetal de 21% na área de Caatinga arbórea nos topos de morro produziram significativo aumento de 42% na percolação e diminuição de 34% na umidade do solo (devido ao consumo de água pelas plantas), contribuindo assim para a recuperação das nascentes e aumentando a resiliência frente a cenários de escassez hídrica. Por outro lado, o cenário de expansão agrícola de 38%, provocou aumento de 11% no escoamento superficial e, consequentemente, um aumento de 10% na umidade do solo.

Abstract Hydrological simulation models have proven to be an important tool for managing and planning water resources, enabling the assessment of the impacts of rainfall on surface runoff and soil moisture. This work therefore aimed to apply the SWAT model for the analysis of hydrological processes in the Experimental Basin of the Jatobá Stream, in the semiarid region of the State of Pernambuco, Brazil, considering the calibration and validation of the model from streamflow and soil moisture data. Moreover, the study investigated hydrological effectiveness in a recovery scenario in areas of higher topographic elevation of the arborescent Caatinga and the behavior of the hydrological components under an agricultural expansion scenario. Events which occured between 2009 and 2010 were used to calibrate and validate streamflow and soil moisture data. The calibration and validation of streamflow exhibited efficiency coefficients (NSE) of 0.58 and 0.42, respectively, and 0.53 and 0.46 for soil moisture. The adjustment of the parameters was considered adequate for representing streamflow recession periods. It was also verified that the alternative process of calibration and validation with soil moisture reduced uncertainty. Regeneration of the vegetative cover over 21% of the hilltop areas of arborescent Caatinga led to a significant increase in percolation (42%) and a decrease of 34% in soil moisture (due to water consumption by plants), thus contributing to the recovery of headwaters, increasing resilience to water scarcity. On the other hand, the 38% expansion of agriculture caused an increase of 11% in surface runoff and, consequently, an increase of 10% in soil moisture.

RESUMO Nas últimas décadas, houve redução de consumo per capita de água. Mesmo assim, diversos países buscam uma redução adicional no consumo por meio da melhoria dos processos de funcionamento de equipamentos. Este artigo descreve um novo design para caixa de descarga econômica, no qual não existe obturador nem juntas que possam ressecar e acarretar vazamento. Foram construídos e testados protótipos; o uso prolongado por 12 meses em uma residência habitada por quatro moradores demonstrou que o novo modelo de caixa de descarga funciona bem e consome menos água do que os demais. Esse projeto dispensa o uso de borrachas de vedação, trabalha com duas células (caixa interna e caixa externa), apresenta boa capacidade de arraste e demonstra boa eficiência tanto para descarga de 3 L como para descarga de 6 L.

ABSTRACT In the last decades, water consumption per capita has been reduced. Nevertheless, several countries look for additional reduction in water consumption through better process of equipment functions. This paper describes a new design for an economical flush system in which there is neither flapper nor gasket that could leak. Prototypes with new design have been made and tested; after a 12 months’ test with one of them, by a family of 4 people, the project had good performance, with reduction in water consumption. This new design does not use gasket, works with two boxes (internal box and external box), presents good drag ability and demonstrates good water efficiency both for 3 L and 6 L flushes.

RESUMO Diversos estudos têm demonstrado que o aumento da temperatura média do planeta causa uma intensificação do ciclo hidrológico, o que poderá ocasionar mudanças nos regimes das chuvas, como o aumento da ocorrência de eventos hidrológicos extremos, alterando fortemente a disponibilidade hídrica de uma região e a qualidade de vida da população. A análise da tendência de séries históricas de precipitação pluviométrica é uma das maneiras de se inferir a ocorrência de mudança climática local. Nesse contexto, este trabalho objetiva a estimativa da tendência dos índices de detecção de mudanças climáticas elaborados pela Organização Meteorológica Mundial (OMM), referentes à precipitação pluvial diária, utilizando o software RClimDex, e a avaliação dessas tendências nas bacias hidrográficas do estado de Pernambuco. Para isso, foram utilizados 75 postos pluviométricos distribuídos de forma uniforme pelo estado com séries históricas variando de 1962 a 2011, com cerca de 50 anos de dados. Foram observadas tendências em vários índices de detecção de mudanças climáticas nas bacias dos rios Goiana, Capibaribe, Ipojuca, Sirinhaém, Una, Mundaú, Ipanema, Moxotó, Terra Nova, Brígida, Garças e Pontal. Concluiu-se que existem evidências de mudanças no clima de algumas bacias hidrográficas principais, diagnosticando indícios de aceleração no processo de aridez das bacias dos rios Ipanema, Brígida e Garças, e tendência de aumento dos eventos extremos máximos de precipitação para as bacias dos rios Mundaú, Sirinhaém e Garças.

ABSTRACT Several studies have shown that the increasing of planet’s average temperature causes an intensification of the hydrological cycle, which may lead to changes in rainfall regimes, such as increasing of the occurrence of extreme hydrological events, modifying the water availability of a region and the quality of life of its population. The trend analysis of time series of rainfall is one of the ways to determine the occurrence of local climate changes. In this context, this work aims to estimate the trend in rates of climate change detection, referring to daily rainfall, defined by World Meteorological Organization (WMO), using the software RClimDex, and to evaluate the implications of these trends in river basins of the state of Pernambuco. For this, 75 rain gauge stations uniformly distributed along the state, varying from 1962 to 2011, with about 50 years of data, were used. Several trends in detection rates of climate change in the basins of Goiana, Capibaribe, Ipojuca, Sirinhaém, Una, Mundaú, Ipanema, Moxotó, Terra Nova, Brígida, Garças e Pontal were observed. It was concluded that there is evidence of climate variability for some of its major river basins: it was verified evidence of acceleration in the process of dryness of the river basins of Ipanema, Brígida and Garças, and it was observed a higher tendency of occurrence of extreme rainfall events for the basins of Mundaú, Sirinhaém and Garças.

RESUMO No Brasil, os órgãos gestores de recursos hídricos adotam duas diferentes metodologias de equacionamento de balanço hídrico para fins de outorga de uso de recursos hídricos: a que considera os usos para captações superficiais e lançamento de efluentes de forma integrada e a que analisa estes dois usos como demandas que não se relacionam. No estado da Bahia, esta análise desconsidera a integração entre usos quantitativos e qualitativos. Além disso, no momento, não existem procedimentos internos que possibilitem a integração entre a outorga e os demais instrumentos de gestão de recursos hídricos. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho consiste em analisar as vantagens e limitações da implementação da metodologia de equacionamento que integra a análise quali-quantitativa do balanço hídrico para fins de outorga, comparada com os procedimentos vigentes no estado da Bahia. Para essa análise, foi realizado o diagnóstico de uso da bacia hidrográfica do rio Paraguaçu - BHRP obtido com o Sistema de Controle de Balanço Hídrico – SCBH simulando as duas metodologias e comparando indicadores de comprometimento hídrico. Os resultados reforçam que a metodologia de equacionamento de balanço hídrico quali-quantitativo não representa avanço na gestão de recursos hídricos quando os demais instrumentos da Política Estadual de Recursos Hídricos não funcionam de forma integrada com a outorga.

ABSTRACT In Brazil, water regulatory agencies adopt two different methodologies of equating water balance for the purposes of water permits: one that considers the uses for surface water withdrawal and waste water discharge in an integrated way, and one that analyses these two uses as demands that do not relate with each other. In the state of Bahia, this analysis disregards the integration of quantitative and qualitative uses. Furthermore, at the moment, there are not internal procedures that enable the integration of the water permit with other water resources management instruments. In this context, the aim of this work consists of analysing the advantages and limitations of the implementation of the equating methodology that integrates the quali-quantitative analysis of the water balance for purposes of water permit, compared with current procedures in the state of Bahia. For this analysis, a diagnosis of use of the Paraguaçu River Watershed (BHRP) was developed through the Water Balance Control System (SCBH), simulating the two methodologies and comparing potential water use index. The results reinforce that the methodology of equating the quali-quantitative water balance does not represent an advance for water resources management when the other instruments, present in the State Water Resources Policy, are not integrated with the water permit.

RESUMO O presente artigo versa sobre a atuação da cobrança como instrumento de gestão na Bacia Hidrográfica do rio São Francisco no período entre 2010 e 2015, de acordo com os objetivos definidos na Lei 9.433/97. Os objetivos deste trabalho contemplaram: avaliação da participação dos usuários nos valores cobrados e por tipo de uso; comparação entre os valores cobrados e arrecadados para observar a aceitação do usuário em relação ao pagamento; aplicação dos recursos financeiros obtidos com arrecadação em relação às ações previstas no plano de investimento da bacia, avaliação da evolução dos usos: captação, consumo, lançamento de carga orgânica visando aferir a influência da cobrança no uso racional dos recursos hídricos e comparação entre os mecanismos de cobrança das bacias dos rios Paraíba do Sul, Piracicaba-Capivari-Jundiaí, Doce e São Francisco para os principais usos. Observou-se que a aceitabilidade dos usuários em relação à cobrança vem aumentando gradativamente. Apesar da adimplência dos usuários superior a 91% em 2013, os recursos financeiros arrecadados e a gestão da aplicação destes estão aquém da real necessidade de investimentos em ações de conservação da bacia. Em relação ao uso de captação de água não se observa o efeito da cobrança. Para os usos de consumo de água e lançamento de carga orgânica foram observados resultados discretos mas positivos. Recomenda-se uma revisão quanto aos critérios das vazões de referência e parâmetros da cobrança pelos usos dos recursos hídricos, bem como sugere-se estudar os mecanismos do modelo de cobrança das bacias dos rios Piracicaba-Capivari-Jundiaí e Paraíba do Sul, que utilizam a vazão de outorga e a vazão aferida para ajustes no modelo de cobrança vigente na Bacia Hidrográfica do rio São Francisco. De uma forma geral, a implantação da cobrança pelo uso da água na bacia do rio São Francisco apesar de ser recente, é um processo que aos poucos vem se consolidando e contribuindo para a sustentabilidade ambiental da bacia.

ABSTRACT The present work consists in a study on the performance of usage charge as a management tool in the São Francisco River Basin in the period between 2010 and 2013, according to the objectives defined by the law 9.433/97. The objectives of this study considers: assessment of user participation in the amounts billed and type of use; comparative analysis of charged and collected amounts in the basin to observe user compliance to payments; analysis of the application of financial resources obtained from the revenue particularly the actions set forth by the basin investment plan, review of the evolution of uses: withdrawal, consumption, organic load discharge to assess the influence of usage charge on the rational use of water resources and comparison of pricing mechanisms of the Paraíba do Sul river, Piracicaba-Capivari-Jundiaí rivers, Doce river and São Francisco river basins for major uses. It is noted that the compliance by users to the usage charge is increasing gradually. Even though over 91% of the payments were on time by users in 2013, the financial resources obtained and the management to employ them do not meet the actual needs for investments in the basin conservation actions. With regards to the use of water withdrawal it is not observed the effect of the usage charge. For the uses of consumption and organic load discharge, the results were minor but positive. It is recommended a review of the reference flow and parameters of charging for water resources uses, and also it is suggested a study of the mechanisms of usage charge models implemented in the Paraíba do Sul river, Piracicaba-Capivari-Jundiaí river and Doce river basins, which uses the granted and measured flows for adjustments in the usage charge model, in the São Francisco river basin. All in all, the implementation of water usage charge in the São Francisco River basin despite it being recent, it is a process that will gradually be consolidating and contributing to environmental sustainability of the basin.

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.