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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2017.tde-27032017-171327
Document
Author
Full name
Derly Estefanny Gomez Garcia
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2016
Supervisor
Committee
Wendland, Edson Cezar (President)
Barbassa, Ademir Paceli
Rodrigues, Hildebrando Munhoz
Title in Portuguese
Modelo empírico linear para previsão da disponibilidade hídrica integrada em função da média móvel da precipitação
Keywords in Portuguese
Análise de séries temporais
Análise espectral
Correlação
Gestão integrada de recursos hídricos
Interação Rio-Aquífero
Vazão sustentável
Wavelet
Abstract in Portuguese
Variações climáticas podem resultar na entrada insuficiente de água no balanço hídrico de uma região, acarretando em inconsistências relacionadas à outorga de água superficial. O sistema de outorga de água superficial utiliza as vazões percentis (Q7,10, Q90, Q95) para definir a vazão máxima outorgável. No entanto, em períodos de estiagem tais vazões de referência podem não ser suficientes para atender a demanda outorgada, demandando a captação de águas subterrâneas para contrabalançar essa insuficiência hídrica do manancial superficial. Portanto, a outorga dos recursos hídricos deve ocorrer de forma integrada e sustentável, considerando a alteração da descarga do aquífero para o rio devido à captação subterrânea. O objetivo deste trabalho é estimar a disponibilidade hídrica integrada (superficial e subterrânea), por meio de um modelo empírico linear, proposto como função da média móvel da precipitação de períodos anteriores relacionados ao tempo de regulação do aquífero. Técnicas de correlação e espectrais foram empregadas na análise de séries temporais de precipitação (P) e vazão (Q) da bacia hidrográfica do Ribeirão da Onça, com o objetivo de determinar os tempos de resposta de Q em relação a P. A metodologia proposta foi verificada para precipitação e vazões observadas na bacia com área de 65 km2 no período de 2003 a 2014. Os resultados indicam que o aquífero armazena uma parcela de água precipitada e controla o fluxo para o rio, com tempos de regulação de aproximadamente 60 dias para o escoamento subsuperficial e de aproximadamente 2 anos para o escoamento de base. A metodologia também foi testada para duas sub-bacias hidrográficas do Rio Jacaré-Guaçu, com áreas de 1867 e 3519 km2. A adoção da metodologia proposta permite calcular uma vazão de referência sustentável, possibilitando prever a variação da vazão de base nos períodos de recessão, por estar definida em função de precipitações passadas. Portanto, tal vazão seria mais condizente com as observadas no meio ambiente, proporcionando um adequado funcionamento do ecossistema, garantindo assim a sua preservação.
Title in English
Empirical linear model for water availability forecast as a function of the rainfall moving average
Keywords in English
Correlation
Integrated water resources planning
Spectral analysis
Stream-Aquifer interaction
Time series analysis
Water sustainability
Wavelet
Abstract in English
Climatic variation may result in insufficient input of water in the water balance in a region, resulting in inconsistencies in the water rights permits. Brazilian water allocation system uses the flow duration curves (Q7,10, Q90, Q95) to establish the maximum allowable discharge. However, during droughts such reference discharges may not reach the water rights permits, requiring groundwater extraction to compensate this deficiency in surface water bodies. Hence, the water right permits must be integral, considering the base flow variation due to the groundwater extraction. The aim of this study is to determine the integrated water availability (surface and groundwater), using an empirical linear model, proposed as a function of the average rainfall of previous periods related to the aquifer regulation time. Correlation and spectral techniques were employed for time-series analysis of precipitation (P) and discharge (Q) in the Ribeirão da Onça watershed, to determine response times of Q as a function of P. The proposed methodology was developed for precipitation and discharge observed from 2003 to 2014 in a watershed with an area of 65 km2. The obtained results indicate that the aquifer stores the rainfall water with regulation times of approximately 60 days for the subsurface flow, ans approximately 2 years for the base flow. The methodology was also tested for two sub-basins of the Jacaré-Guaçú River watershed, with areas of 1867 and 3519 km2.The proposed methodology allows the estimation of a sustainable reference discharge making it possible to predict the base flow variation during recession periods, since it is defined as a function of past rainfall. Therefore, this discharge is more consistent with the values observed in the environment, allowing a proper functioning of the ecosystem, thereby ensuring their preservation.
 
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Derly_2016.pdf (6.80 Mbytes)
Publishing Date
2017-04-11
 
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