• JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
 
  Bookmark and Share
 
 
Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.106.2020.tde-06092022-121049
Documento
Autor
Nome completo
Carla Ferreira Josef
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Rocha, Humberto Ribeiro da (Presidente)
Ferraz, Sílvio Frosini de Barros
Mendonça, Carlos Alberto
Ranzini, Maurício
Silva, Marx Leandro Naves
Sinisgalli, Paulo Antonio de Almeida
Título em português
Regime hidrológico das nascentes na bacia do Ribeirão das Posses, Extrema, MG
Palavras-chave em português
nascentes
padrões hidrológicos de nascentes
regime hidrológico
Ribeirão das Posses
Resumo em português
Este trabalho investigou os padrões hidrológicos de um conjunto de medidas diretas de vazão de água superficial em locais com surgência de nascentes na bacia do Ribeirão das Posses (Extrema, MG), localizada na Serra da Mantiqueira, e buscou definir modos de variabilidade do regime hidrológico das nascentes no espaço e no tempo, e a influência decorrente de fatores fisiográficos como a topografia, a vegetação e o solo. Foi utilizado um amplo conjunto de medições de campo, com medidas de vazão na base mensal com método manual de 39 nascentes desde janeiro/2016 até outubro/2019, estações meteorológicas automáticas (Vaisalla WXT) e estações pluviométricas convencionais (ANA) para estimativa de precipitação, nível automático do aquífero em poços piezométricos dispostos na faixa ripária e próximos de nascentes, e de vazão no exutório da bacia com estimativa do escoamento básico. Foi estimado um conjunto de séries temporais das nascentes desagregado na base diária, utilizando-se métodos estatísticos de Regressão Linear simples (RL) e Múltipla (RLM) e Análise de Componentes Principais (ACP). Para uma análise de influência de características biofísicas da bacia (declividade, vegetação, solo) com parâmetros hidrológicos foi utilizado Análise de Componentes Principais Rotacionadas (ACPR). O regime de vazão em todas as nascentes sem exceção mostrou características sazonais em coerência com o regime de chuvas e de escoamento básico na bacia. O regime piezométrico na faixa ripária e nas áreas de encosta foram úteis na explicação de um modelo de base diária para desagregação da vazão das nascentes. Determinou-se um padrão de vazões máximas e mínimas (em Ls-1) em função da área de contribuição de todas as nascentes que levou à identificação de dois grupos funcionais de vazão específica (em mm d-1): o primeiro definido como de nascentes de alta produtividade, com regime de vazão específica na amplitude de 0,50 mm d-1 (mínima) a 2,6 mm d-1 (máxima), e o segundo de baixa produtividade, com regime de vazão específica na amplitude de 0,02 mm d-1 (mínima) a 0,76 mm d-1 (máxima). O grupo de baixa produtividade foi dominante nas nascentes de menor área de contribuição, na maioria < 10 ha. No grupo de nascentes de alta produtividade mostrou-se ser mais bem estabelecida uma relação de proporção inversa do coeficiente de recessão com as vazões mínimas, o que sugere caracterizar este grupo com uma capacidade de armazenamento suficiente para prover regimes de descarga suaves ao longo da estiagem. No grupo de nascentes de baixa produtividade o regime de descarga sugere ser limitado e de características possivelmente heterogêneas comparando-se as nascentes. As análises com RL e ACPR sugeriram de forma geral que os parâmetros hidrológicos de vazão específica mínima (Q5%) e do coeficiente de recessão () foram bastante sensíveis à variabilidade do índice de declividade a 50 m. Isto sugere a noção de que as nascentes operam durante a estiagem em uma faixa de dependência de zonas de contribuição muito próximas e especialmente sensíveis à declividade nas cercanias, possivelmente desconectadas da área de contribuição total. Pela RL as nascentes do grupo de alta produtividade foram em especial as mais sensíveis à esta dependência, enquanto pela ACPR não foi possível distinguir os grupos, uma vez que a análise não discriminou os grupos no conjunto amostral. As análises de RL e ACPR dos parâmetros hidrológicos com os índices de vegetação não se mostraram conclusivas. Não se pode estipular que a ausência de conclusão fosse devido à não-causalidade, ou à relativa baixa variabilidade de vegetação arbórea no grupo amostral. De forma modesta pela RL, mas significativamente pela ACPR, indicou-se que o amortecimento da depleção hidrológica aumenta com a proporção de solo PVNV. O trabalho mostra pioneiramente o conjunto mais amplo de medidas de vazão em nascentes e variáveis hidroclimatológicas em uma bacia na Serra da Mantiqueira, e possivelmente no Brasil segundo nosso conhecimento até então, com a explicação de grupos funcionais de nascentes e sua dependência de fatores fisiográficos. Este trabalho poderá auxiliar na identificação de áreas preferenciais para implantação de projetos de manejo da vegetação visando à otimização da disponibilidade hídrica.
Título em inglês
Hydrologic regime of springs at Ribeirão das Posses watershed, Extrema, MG.
Palavras-chave em inglês
hydrological regime
Ribeirão das Posses
Springs
springs hydrological pattern
Resumo em inglês
This research has investigated the hydrological pattern of a spring flow measures at Ribeirão das Posses watershed (Extrema, MG, Brazil), located at Serra da Mantiqueira. We sought to define modes of variability of the springs hydrological regime in space and time, and the (its) influence of physiographic factors such as topography, vegetation and soil. A wide range of field measurements were used based on monthly measures, using a manual method to measure 39 springs, from January 2016 to October 2019. To estimate rainfall it were used automatic weather stations (Vaisalla WXT) and conventional rainfall stations (ANA). The aquifer levels were estimated by piezometric wells disposed in the riparian strip and near springs, and outflow in the basin were used to estimate baseflow. A set of time-series of the disaggregated springs on a daily basis was estimated using statistical methods of simple Linear Regression (LR) and multiple (MR) and Principal Component Analysis (PCA). To analyse the influence of biophysical features of the basin (slope, vegetation, soil) on the hydrological parameters was used Rotated Principal Component Analysis (RPCA).The spring flow regime without exception showed seasonal characteristics consistent with the watershed rainfall and baseflow regime. The piezometric regime in the riparian strip and in hillside was useful explaining a daily basis model of spring flow disaggregation. A maximum and minimum flow pattern (in Ls-1) was determined as a function of the contribution area of all springs that led to the identification of two functional groups (in mm d-1): the first one defined as high productivity springs, with specific flow regime in the range of 0.50 mm d-1 (minimum) to 2.6 mm d-1 (maximum), and a second group of low productivity, with specific flow rate in the range of 0.02 mm d-1 (minimum) to 0.76 mm d-1 (maximum). The low productivity group was dominant in the springs with the smaller contribution area, the majority <10 ha. The high-yielding spring group shows an inverse ratio of recession coefficient with the minimum flow rates, suggesting that this group should be characterized with sufficient storage capacity to provide gentle discharge regimes along the drought. In the group of low productivity, the discharge regime suggests to be limited and possibly heterogeneous characteristics, when comparing the springs. Analyzes with LR and ACPR generally suggested that the hydrological parameters of minimum specific flow (Q5%) and recession coefficient () were very sensitive to the variability of the slope at 50 m, what suggests the notion that springs operate during drought in a range of contribution zones that are very close and especially sensitive to slopes in the close areas, possibly disconnected from the full contribution area. Using the LR, the high-yielding springs were especially sensitive to this dependence, while the RPCA could not distinguish the groups, since the analysis did not discriminate the groups in the sample set. The LR and RPCA analyzes of hydrological parameters with vegetation indices were not conclusive. It cannot be stipulated that the absence of conclusion was due to non-causality or the relatively low variability of arboreous vegetation in the sample group. Modestly by LR, but significantly by RPCA, it was indicated that hydrological depletion damping increases with the proportion of PVNV soil. The research is pioneered in the broadest set of spring flow measurements and hydroclimatological variables in a basin in the Serra da Mantiqueira, and possibly in Brazil, as our knowledge so far, explaining functional groups of springs and their dependence on physiographic factors. This work may assist in the identification of preferred areas for the implementation of vegetation management projects, aiming the optimization of water availability
 
AVISO - A consulta a este documento fica condicionada na aceitação das seguintes condições de uso:
Este trabalho é somente para uso privado de atividades de pesquisa e ensino. Não é autorizada sua reprodução para quaisquer fins lucrativos. Esta reserva de direitos abrange a todos os dados do documento bem como seu conteúdo. Na utilização ou citação de partes do documento é obrigatório mencionar nome da pessoa autora do trabalho.
tese_JOSEF_C_2020.pdf (18.93 Mbytes)
Data de Publicação
2022-09-08
 
AVISO: Saiba o que são os trabalhos decorrentes clicando aqui.
Todos os direitos da tese/dissertação são de seus autores
CeTI-SC/STI
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP. Copyright © 2001-2024. Todos os direitos reservados.