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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.14.2020.tde-18042020-094417
Document
Author
Full name
Eduardo Fernandes Henriques
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Rocha, Humberto Ribeiro da (President)
Lobo, Gré de Araujo
Rosolem, Rafael
Title in Portuguese
Padrões hidroclimatológicos de bacias de mesoescala em São Paulo
Keywords in Portuguese
análise de frequência de vazão
análise de tendência
bacia de meso-escala
Balanço hídrico
Grace.
Abstract in Portuguese
Este trabalho abordou e buscou ampliar o entendimento de padrões hidroclimatológicos com base em séries de vazões e chuva de longo período, em cinco bacias de mesoescala do estado de São Paulo: rios PCJ, Mogi-Guaçu, Pardo, Paraíba do Sul e Sapucaí. Objetiva-se acompanhar a evolução temporal das variáveis hidrometeorológicas, reconhecer as mudanças e associar com as possíveis causas. Foram utilizadas séries diárias de vazão e de chuva do DAEE e da ANA de 1940 a 2017. Esse conjunto de informação possibilitou a construção de série temporais representativas do comportamento hídrico nas áreas de estudo, em 31 áreas de contribuições para os termos de precipitação, evapotranspiração e vazão. A análise procurou examinar e detectar a ocorrência de pontos de descontinuidade através de métodos como Rodionov (2004) no caso da chuva e teste de Pettitt (1979) para vazão e chuva. Esses pontos de ruptura aparecem associados à mudança climática, mudança no uso de solo, maior demanda de recursos hídricos e construção de barragem. O ciclo sazonal da precipitação e vazão mostrou um padrão semelhante entre todos os postos, com o pico de precipitação em Janeiro, e para a vazão geralmente com um mês de atraso em Fevereiro, havendo para a vazão entre Janeiro a Março geralmente um máximo suavizado. A chuva varia muito desde Janeiro (em torno de 240 mm mês-1) continuamente até Março (atingindo aproximadamente 170 mm mês-1), e neste trimestre chuvoso a vazão varia pouco e em torno de 75 mm mês-1, sendo um pouco mais elevadas nas bacias do Sapucaí e Pardo, menores no PCJ e Paraíba do Sul, e com grande variabilidade entre os postos no Mogi-Guaçu. A precipitação mínima ocorre sempre em Agosto, em torno de 25 mm mês-1, comparando-se todas as bacias, e as vazões mínimas geralmente em agosto e setembro de forma suavizada, em torno de 20 a 30 mm mês-1, sendo um pouco menores nas bacias do Sapucaí, Pardo e Mogi-Guaçu, e levemente acima nas demais bacias PCJ e Paraiba do Sul. O escoamento básico máximo geralmente atinge o máximo marcadamente em Março, para todas as bacias em torno de 50 mm mês-1 para os rios Pardo e Sapucaí, e um pouco abaixo em torno de 30 mm mês-1, mas com grande variabilidade entre os postos para as demais bacias. O mínimo do escoamento básico coincidiu com a vazão em Agosto-Setembro, com um pequena redução de aproximadamente 5 mm mês-1 em relação à vazão. A aplicação do método de Rodionov para detecção de pontos de rupturas na precipitação revela em grande parte dos casos analisados a ocorrência de pontos de descontinuidade em meados de 1970 e no início de década de 1990, caracterizando a chuva em três intervalos. O primeiro com uma média mais baixa, seguido do segundo período com aumento e, por fim, o terceiro intervalo com nova queda. Por exemplo, para a bacia do Paraíba do Sul a precipitação média no primeiro período foi de 1320 mm, seguido do segundo intervalo com 1439 mm e, finalmente, no terceiro período com 1313 mm. O teste de Pettitt aplicado revelou a ocorrência de uma descontinuidade em 1968 para todas as séries de chuva com nível de significância baixa, indicando que a chuva separou-se em dois padrões estatísticos, em concordância com outras sugestões da literatura. A comparação entre elas ano a ano (Fig. 73) mostra que a ET simplificada superestima a ET corrigida entre 2% a 4% no caso dos postos investigados. Trata-se de uma ordem grandeza razoável, esperada em função da ordem de grandeza do termo de armazenamento. Comparando-se os postos representativos das bacias investigadas, a avaliação dos termos climatológicos de precipitação sugeriu chuva anual entre 1300 a 1400 mm/a, e um pouco menor de forma geral na bacia dos rios PCJ em torno de 50 mm/a em relação às demais. Com exceção de um posto que mostrou um valor muito afastado dos demais (4C001 no Rio Pardo), a estimativa da vazão variou aproximadamente entre 375 mm/a até 600 mm/a dentre os postos, geralmente maiores na bacia do Sapucaí, menores no PCJ, e no Mogi-Guaçu com grande variabilidade entre os postos. Analogamente, a evapotranspiração variou entre 750 mm/a até 950 mm/a dentre a maioria dos postos, com menores valores na bacia do Sapucaí, e comparáveis nas bacias do Paraiba do Sul, Mogi-Guaçu e PCJ, que internamente mostraram alta variabilidade entre os postos. A variabilidade espacial da estimativa do coeficiente de escoamento foi muito vinculada à variabilidade da vazão calculada, enquanto que a variabilidade do índice evaporativo foi por sua vez vinculada à variabilidade da ET calculada.
Title in English
Hydroclimatological Patterns in São Paulo Mesoscale Basins.
Keywords in English
flow frequency analysis
Grace.
Meso-scale basin
trend analysis
Water balance
Abstract in English
This work has focused on spread the understading of hydrometeorological patterns using long term discharge and rainfall timeseries, in five mesoscale basins in São Paulo state: PCJ, MogiGuaçú, Pardo, Paraíba do Sul and sapucaí rivers. It was used daily time series of discharge and rainfall from DAEE and ANA from 1940 to 2017. This couple of information has allowed the construction of representative time series of the water behavior in the study areas, in 31 contribution areas for the terms: rainfall, evapotranspiration and discharge. The analysis aimed to examine and detect the occurrence of discontinuity points through methods such as Rodionov (2014) in the case of rain, and Pettitt test (1979) for rain and discharge. These rupture points are due to climate shifts, land use shift, increased demand of water resources and dam construction. The seasonal cycle of rainfall has showed a similar pattern among all gauges, with a rainfall peak in January, e for discharge it is generally one month late in February, happening for discharge between January and March, generally, a smoothed maximum. The rain oscillates a lot since January (around 240 mm/month) continuously until March (reaching around 170 mm/month), and in this rainy trimester the discharge oscillates a little and around 75 mm/month, being a little more elevated in Sapucaí and Pardo basins, reduced in PCJ and Paraíba do Sul, and with great variability among the gauges of Mogi-Guaçú. Minimum precipitation occurs always in August, around 22 mm/month, when compared to the other basins, and the minimum discharges generally in August and September in a smooth way, around 20 to 30 mm/month, being a little reduced in the Sapucaí, Pardo and Mogi-Guaçú basins, and softly above in the remaining basins PCJ and Paraíba do Sul. The maximum base flow is generally maximum in March, for all basins around 50 mm/month for Pardo and Sapucaí rivers, a little below around 30 mm/month but with great variability among the gauges for the others. The minimum base flow coincided with the discharge in August-September, with a small reduction of around 5 mm/month in relation to discharge. The application of the method of Rodionov for detecting the rupture points in rainfall reveals a great part of the analyzed cases the occurrence of discontinuity points around 1970 and in the beginning of the 90s, characterizing the tain in three intervals. The first with a reduced average, followed by the second period with an increase and, at last, the third interval with a new fall.
 
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Publishing Date
2020-05-07
 
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