No Brasil, as Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs) utilizam lagoas de estabilização devido à sua facilidade de operação e custo de implantação relativamente baixo. Embora eficazes na remoção de matéria orgânica, essas lagoas podem contribuir para a eutrofização do corpo hídrico receptor (caso seja sensível ao processo de eutrofização), devido às altas cargas de nutrientes presentes nos efluentes tratados. Igualmente, as lagoas de estabilização podem representar um problema para a saúde humana, caso o efluente tratado seja lançado no corpo hídrico receptor  contendo algum tipo de cianotoxina ou outras substâncias tóxicas persistentes. Dessa maneira, esta pesquisa buscou analisar as lagoas de estabilização da ETE Paranoá, assim como o corpo hídrico receptor do efluente tratado (Rio Paranoá), no que se refere à parâmetros físicos, químicos e biológicos. O enfoque da pesquisa foi analisar a dinâmica de cianobactérias nas lagoas de alta taxa (LATs) nos períodos seco e chuvoso, assim como identificar isolar e cianobactérias avaliando a produção de cianotoxinas. Além disso, buscou-se investigar a influência de diferentes razões N/P no crescimento da cepa isolada de cianobactéria da espécie Geitlerinema amphibium. Para isso, foram realizadas coletas na ETE Paranoá no período seco e chuvoso e os parâmetros pH, turbidez, condutividade elétrica, temperatura, oxigênio dissolvido, fósforo total, nitrogêio total, DQO bruta e filtrada, sólidos suspensos totais e clorofila-a foram analisados em laboratório. Os resultados indicaram que a densidade de cianobactérias em várias lagoas da ETE apresentou correlação positiva com diferentes parâmetros, tais como OD, clorofila-a, temperatura e pH. Foram observadas altas densidades de células de cianobactérias no efluente final e no Rio Paranoá após o lançamento do efluente. Além disso, altas concentrações de nutrientes lançados no rio geraram condições supereutróficas no ponto de lançamento. Embora as lagoas de estabilização sejam semelhantes em relação aos parâmetros de projeto, observou-se grande variabilidade entre as mesmas, visto que o efluente que sai do reator UASB não é dividido de forma igualitária entre as lagoas. Nas amostras coletadas foi detectada a presença de Geitlerinema amphibium e Phormidium sp., nas lagoas e no efluente final, sendo ambas as espécies de cianobactérias potencialmente produtoras de cianotoxinas. No entanto, não foi detectada a presença de cianotoxinas na cepa isolada de G. Amphibium quanto no efluente final. No estudo experimental, o crescimento da Geitlerinema amphibium foi mais favorecido no tratamento de razão N/P = 40/1, indicando afinidade da cepa com ambientes ricos em Nitrogênio. Porém, as respostas dessa espécie às razões N/P in loco nas LATs foram diferentes. Os resultados obtidos podem contribuir para a otimização das condições de tratamento das ETEs e fornecer informações importantes para o desenvolvimento de políticas de gestão da qualidade da água. Com isso, este trabalho destaca a importância de implementar tecnologias adequadas para tratar de forma eficiente esgotos domésticos e, nas lagoas de estabilização, monitorar e controlar as cianobactérias nesses sistemas para garantir a qualidade da água, proteger a saúde pública e o meio ambiente.

Este estudo investigou a qualidade da água do ribeirão Alagado (DF/GO) por meio da análise de parâmetros de qualidade da água, aplicação do índice de conformidade ao enquadramento e modelagem hidrológica e de qualidade da água utilizando o modelo SWAT+. Ademais, os três diferentes métodos de unidades de paisagem foram analisadas para compreender suas singularidades e o impacto nos resultados de dimensionamento das LSUs, na vazão e na qualidade da água. Os resultados revelaram que certos parâmetros, como fósforo e coliformes, excederam os limites regulatórios, indicando uma preocupação com a poluição. A modelagem de qualidade da água pelo modelo SWAT+ não alcançou uma calibração satisfatória. No entanto, apesar das limitações, forneceu informações valiosas, como a distribuição da contribuição de nutrientes, como fósforo e nitrogênio, pelo escoamento superficial, assim como os dados da evapotranspiração da bacia. Esses resultados são cruciais para o entendimento dos processos hidrológicos e das fontes de poluição na área estudada. Além disso, a análise das diferentes unidades de paisagem revelou disparidades significativas. A unidade do método DEM Inversion demonstrou ser mais próxima a realidade quando comparada aos fatores de declividade, altimetria e fator LS, sugerindo uma representação mais realista do ambiente. Este estudo é particularmente relevante devido ao ribeirão Alagado ser um dos principais afluentes do sistema Corumbá IV, no segmento que do Reservatório onde ocorre a captação de água superficial para o abastecimento do Distrito Federal e municípios do estado de Goiás. Portanto, os resultados deste trabalho visam contribuir para a gestão e conservação desse corpo hídrico transfronteiriço, destacando a importância de medidas de controle da poluição e estratégias de manejo sustentável para garantir a segurança hídrica da região.

A investigação da influência da dimensão humana no processo de tomada de decisão relacionada a recursos hídricos tem sido objeto de interesse científico cada vez mais recorrente. Nesse contexto, Modelos Baseados em Agentes (MBA) têm se tornado mais frequentes na simulação sócio-hidrológica de sistemas hídricos através da representação comportamental por meio de agentes autônomos que interagem entre si e com o ambiente. Essa abordagem foi aplicada na modelagem dos irrigantes e das autoridades reguladoras da bacia hidrográfica do rio Urubu (BHU), uma sub-bacia do rio Formoso, no estado de Goiás, Brasil. Referida BHU caracteriza-se por uma intensa atividade agrícola onde estão presentes conflitos entre os usuários da água que culminaram em situações de comprometimento da segurança hídrica local. Utilizando-se uma metodologia baseada em dados qualitativos e quantitativos de demanda coletados do sistema GAN, o modelo foi parametrizado, resultando na classificação dos usuários de acordo com três perfis, correspondentes a diferentes padrões de consumo e de observância às regras de uso de água: Cooperativo-Proativo, Cooperativo-Indeterminado e Não-Cooperativo. Nessa análise, mecanismos de outorga coletiva foram representados e avaliados. A integração do MBA a um modelo hidrológico calibrado na plataforma WEAP possibilitou a análise do impacto de estratégias coletivas de alocação de água na disponibilidade hídrica. Cenários com maior incidência de agentes não-cooperativos resultaram em vazões que mais se aproximam à vazão de referência (Q90), o que pode ser indicativo de comprometimento da segurança hídrica da região. Em contraponto, os cenários que envolvem decisões coletivas cooperativas indicam maior disponibilidade hídrica simulada. Assim, a modelagem comportamental dos agentes considerando o respeito às regras de uso ressaltou a importância da expansão de comportamentos colaborativos para manutenção de vazões em uma margem de segurança acima das vazões ambientais consideradas.

Uma melhor previsão das vazões mensais futuras implica em um ganho extremamente impactante no setor elétrico brasileiro. O operador nacional desse sistema (ONS) utiliza, atualmente, modelos estocásticos (do tipo PAR) para boa parte dessas previsões, inclusive para a geração de cenários futuros. Apesar desse tipo de modelos estarem bem estruturados na literatura e terem uma boa interpretabilidade e previsibilidade, eles estão sujeitos a melhoras. Dentre as possibilidades de inovação, existem duas com amplo respaldo na literatura. Uma é a utilização de indicadores climáticos para auxiliarem nessas previsões. Tipos comuns desses preditores são a temperatura da superfície do mar em diferentes áreas de diferentes oceanos, os ventos a certa altitude (pressão) e inclusive o uso de previsões de chuvas para auxiliar nas previsões vazões. Aqui são utilizados os índices dos ventos alísios (U1) e de temperatura da superfície do mar em dois locais distintos (SST2 no atlântico e NINO3 no pacífico). Uma forma de inclusão dessas variáveis é por um modelo autorregressivo exógeno (PARX) que consegue incorporar tais indicadores. Essas relações exatas entre clima e vazões são, ainda, desconhecidas e o conhecimento atual a respeito delas é que são relações complexas e não lineares.A outra possibilidade de inovação é direcionada a essa não linearidade existente, sendo possível o uso de modelos de aprendizado de máquina (machine learning) para fazer as previsões de vazões. O possível ganho de utilizar esses métodos possuem um contra peso resultante da sua comum falta de interpretabilidade. A regularização L2, também conhecida como regressão ridge, é uma técnica conhecida de aprendizado de máquina que mantém uma interpretabilidade do modelo proposto – sendo então escolhida como o terceiro dos modelos avaliados.Foi demonstrado um ganho sistemático do uso de informação climática (seja pelo PARX ou ridge) comparado ao PAR. Essa melhora foi avaliada pelas métricas do NSE e KGE assim como suas componentes (α, r, β_NSE e β_KGE) para os diferentes meses e diferentes horizontes de previsão (variando entre 1 e 6 meses a frente). O NSE, KGE, α, r, β_NSE e β_KGE apresentaram, respectivamente, ganhos em até 68%, 79%, 90%, 71%, 81% e 82% das UHEs quando agrupadas para cada mes. Na espacialização, nota-se um melhor ganho do uso dos preditores climáticos nas regiões Norte e Sul do país, mostrando uma dificuldade nas previsões mais centrais e do Nordeste.Os ganhos são menores quando agrupando as UHEs individuais em reservatórios equivalentes de energia (REE) e subsistemas, mas ainda são presentes. Ao realizar esse agrupamento, fica ainda mais perceptível o efeito que cada indicador climático tem nas previsões, com padrões similares se mantendo (Norte e Sul tendo as melhores previsões e os subsistemas Nordeste e Sudeste/Centro-Oeste tendo ganhos em menos situações). Ainda assim, o “pior” subsistema, Nordeste, apresentou ganho em 49% dos cenários (72 cenários sendo das previsões de até 6 meses a frente de cada um dos 12 meses) – o que é notável. Esse ganho atingiu no subsistema mais afetado, Norte, 78% dos cenários avaliados.

Cenários de mudanças rápidas e com pouca previsibilidade já são realidade em muitos sistemas de abastecimento urbano de água (SAUAs). Eventos climáticos extremos, alterações rápidas no uso e ocupação do solo, aumento da poluição de mananciais, crescimento na demanda por água são alguns dos desafios hoje comuns na gestão e planejamento desses sistemas. Algumas dessas condições, conhecidas por incertezas profundas, carecem de consenso acerca de suas características, probabilidade de ocorrência, e impactos na performance dos sistemas. Recentemente, metodologias para apoio à tomada de decisões em ambientes de incertezas têm dado destaque para abordagens adaptativas que consideram incertezas profundas, conhecidas como Tomada de Decisão em Contextos de Incerteza Profundas (DMDU). Apesar de já possuírem aplicações internacionais consolidadas e bem-sucedidas, as abordagens DMDU ainda carecem de adaptações e aplicações para estudos de caso brasileiros, mesmo que haja no país diversos contextos que justifiquem sua aplicação. O SAUA do Distrito Federal (DF) opera em região marcada pelo crescimento rápido de sua população, alteração acelerada do uso e ocupação do solo, e disparidades socioeconômicas e de acesso a infraestruturas de saneamento. Este trabalho propõe a aplicação da abordagem DMDU conhecida como Deeply Uncertain Pathways, para construção e análise de portifólios de planejamento e gestão do SAUA do DF que associem medidas de mitigação de secas e instalação de infraestruturas. Para tanto, foram utilizados algoritmos e recursos computacionais de alta performance, com destaque para o programa WaterPaths. Os resultados mostram a existência de fortes relações de compromisso entre segurança hídrica (confiabilidade) e a necessidade de medidas de restrição de consumo de água, e também a forte necessidade de investimento em infraestruturas para manutenção da sustentabilidade do SAUA do DF, especialmente no curto prazo. Também se destacam as disparidades intrarregionais na robustez e desempenho das políticas, mostrando que inequidades socioeconômicas históricas agravam os impactos de crises hídricas junto a populações mais vulneráveis.

A vulnerabilidade é um conceito essencial para o desenvolvimento de estratégias de mitigação de riscos em diferentes níveis. Considerá-la na gestão das águas urbanas é uma atividade essencial para a redução efetiva e de longo prazo dos riscos de desastres.

Considerando os eventos de cheias que resultam na ocorrência de alagamentos, que estão diretamente ligados às infraestruturas de drenagem e manejo das águas pluviais urbanas (DMAPU), o presente trabalho utiliza os dados do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento, módulo Águas Pluviais (SNIS-AP), para a construção de um Índice de Vulnerabilidade Urbana a Alagamentos em municípios brasileiros. A partir de um conjunto de diversas variáveis relacionado ao SNIS-AP, utilizou-se a Análise das Componentes Principais (ACP) como ferramenta para selecionar um subconjunto daquelas que mais respondem pela variabilidade do conjunto de dados, e a partir daí foram criados índices de vulnerabilidade que contemplam os aspectos de planejamento, infraestrutura, gestão de risco e manutenção da drenagem urbana. O uso da ACP se mostrou adequado para reduzir o número de variáveis da análise, bem como para agrupá-las de acordo com características similares, o que permitiu relacioná-las, de modo a se identificar as categorias que mais influenciam na vulnerabilidade urbana a alagamentos dos municípios.

A definição do índice se deu por meio dos escores resultantes da ACP e a partir dos resultados foi possível identificar 1.225 municípios que se classificam com alta ou muito alta vulnerabilidade, destacando-se as macrorregiões Sudeste e Sul, que apresentam a maior parcela desses municípios (40,1% e 30,7%, respectivamente), seguidas pela macrorregião Nordeste, com 16,7% dos municípios. A validação do índice definido consistiu na análise do registro de eventos de cheias que resultaram em alagamentos, em determinados municípios, e de seus impactos para a população. A classificação de vulnerabilidade feita a partir do índice definido tende a ser coerente com os registros identificados, sendo observado que a adoção de medidas de planejamento e de gestão de risco contribuem significativamente para a redução de sua vulnerabilidade.

A análise voltada para eventos de alagamentos contribui para a identificação de deficiências nos sistemas de DMAPU. O presente estudo vai além das análises de eventos de inundações, que se concentram em regiões em que existem corpos hídricos em áreas urbanas, se esforçando para identificar situações de vulnerabilidade nas mais diversas configurações municipais brasileiras, sendo essa uma importante e inovadora ferramenta para a gestão das águas urbanas.

A Bacia Hidrográfica do Rio Formoso (BHRF), localizada no Tocantins, tem enfrentado uma severa escassez dos recursos hídricos durante o período seco, resultado da redução das chuvas e da intensa agricultura irrigada, desencadeando conflitos entre os agricultores e outros setores. Em 2016, diversos trechos dos principais rios da bacia, o Formoso e o Urubu, secaram completamente, levando à suspensão da retirada dos recursos hídricos e à proibição de qualquer empreendimento sujeito a impactos ambientais. Diante desse cenário, a Universidade Federal do Tocanitns (UFT) desenvolveu o sistema de gestão dos recursos hídricos denominado Gestão de Alto Nível (GAN). Porém, a fase desse projeto relacionada à revisão das outorgas e regras de operação das bombas, não foi concluída. Após algumas audiências públicas, um Grupo de Trabalho desenvolveu o Plano do Biênio 2018-2019, com a organização operacional das captações, especiamente para o período crítico. Entretanto, assim como a fase final do GAN, essa organização não foi implementada. Nesse sentido, o presente estudo realizou a modelagem hidrológica da BHRF por meio do WEAP e simulou os cenários A e B do Plano do Biênio, que se referem a diferentes regras de operação das bombas de captação d’água nas regiões de conflito. As vazões remanescentes obtidas em cada uma dessas regiões foram avaliadas considerando que os usuários estão submetidos a uma outorga coletiva, em que uma vazão ambiental deve ser preservada a jusante das bombas de captação. Considerou-se dois valores de vazão ambiental, um conservador, obtido a partir da vazão de referência Q95 mensal, e outro flexível, calculado através da Q90 sazonal. A modelagem foi realizada para o período que vai de julho de 2018 a junho de 2021, considerando um passo de tempo diário. A calibração do modelo obteve estatísticas de ajuste satisfatórias para as três estações fluviométricas consideradas: Foz Rio Formoso (NSE = 0,89), Projeto Rio Formoso (NSE= 0,89) e Foz Rio Urubu (NSE= 0,79). Os resultados de vazão remanescente para os cenários PB-A e PB-B no mês de julho são semelhantes. Nos trechos críticos de montante, a vazão remanescente supera o limite flexível de vazão ambiental na maioria dos dias, entretanto, o mesmo não ocorre quando se compara esses valores com o limite mais restritivo. Em contrapartida, os resultados de vazão remanescente nos trechos críticos de jusante são superiores, de forma geral, ao limite restritivo de vazão ambiental, muito em virtude das regras de rodízio aplicadas a montante.

O rio Descoberto, o ribeirão Ponte Alta, o rio Alagado e o ribeirão Santa Maria são estratégicos para o Distrito Federal (DF) e Goiás (GO), devido à importância deles para depuração de efluentes de Estações de Tratamento de Esgoto na região e para afluências dos reservatórios Corumbá IV e Corumbá III, sendo o primeiro um importante manancial de abastecimento urbano de água para DF e GO. No lado distrital, existem registros dos parâmetros de qualidade da água, como Coliformes Termotolerantes (CT), Nitrogênio Total (N total) e Fósforo Total (P total) acima dos limites permitidos pelos padrões de qualidade de água das classes de enquadramento desses rios, propostos na Resolução CRH-DF n^o 1 de 22 de outubro de 2014. Para a análise da qualidade geral da água e da conformidade ao enquadramento, foram calculados os Índice de Qualidade da Água (IQA) e Índice de Conformidade ao Enquadramento (ICE), respectivamente. Os resultados e as suas tendências foram analisados em conjunto com o mapa de uso e cobertura do solo. O parâmetro de CT foi um problema em todos os trechos dos corpos d’água; Oxigênio Dissolvido (OD) no rio Descoberto e no ribeirão Ponte Alta; Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) no rio Descoberto e em um trecho do rio Alagado; N total no rio Descoberto e em outro trecho do rio Alagado; P total em todos os cursos hídricos; Turbidez no ribeirão Ponte Alta; e Sólidos Totais (ST) no rio Descoberto e no ribeirão Ponte Alta. Os problemas do rio Descoberto podem estar associados aos efluentes da ETE Santo Antônio do Descoberto e com as cargas provenientes de um de seus afluentes, o rio Melchior, corpo hídrico receptor de esgoto tratado das ETEs Melchior e Samambaia. Os desafios do ribeirão Ponte Alta são, possivelmente, os afluentes receptores de efluentes da ETE Recanto das Emas, e possíveis lançamentos clandestinos de esgoto no afluente rio Monjolo. O rio Alagado é receptor dos efluentes das ETEs Alagado e Santa Maria e possivelmente cargas de poluição difusa da área rural. O ribeirão Santa Maria pode estar recebendo lançamentos difusos de esgotos provenientes de zona urbana. Todos esses rios estão inseridos em bacias mais urbanizadas nas áreas a montante, mas com atividades agropecuárias presentes mais a jusante. São atividades que são potenciais poluidoras dos corpos d’água tanto por poluições pontuais de esgoto clandestino e tratado, quanto por poluição difusa, urbana e rural. Constatou-se que é preciso aumentar a cobertura da rede de monitoramento da qualidade da água e a frequência de amostragem, incluindo dos afluentes dos rios principais; regularizar os usuários de água e planejar a infraestrutura de saneamento básico, considerando o adensamento populacional futuro.

A presença de oocistos de Cryptosporidium na água para consumo humano representa fator de risco à saúde pública. No entanto, devido à complexidade e custos relacionados à metodologia de quantificação desse patógeno, o monitoramento de sua remoção em estações de tratamento de água (ETA) tem sido realizado por meio de indicadores e substitutos, com o intuito de viabilizar análises sistemáticas. Dois dos substitutos já investigados e reconhecidos pela comunidade científica são os esporos de bactérias aeróbias (EBA) e as microesferas fluorescentes de poliestireno. Neste contexto, o presente estudo avalia e compara o desempenho da filtração direta ascendente (FA) com a filtração direta descendente (FD), com ênfase na remoção de EBA como substituto para avaliação da remoção de oocistos de Cryptosporidium. A metodologia foi dividida em duas etapas: ensaios em escala de bancada - testes de jarros para construção do diagrama de coagulação e definição das melhores condições de pH e dose do coagulante (sulfato de alumínio) - e experimentos de filtração em escala piloto. Nos experimentos piloto de filtração foram avaliadas as remoções de turbidez, cor aparente, coliformes, EBA e microesferas, considerando duas condições operacionais – (1) filtro ascendente e descendente operando com a mesma taxa de filtração (5 m/h) e (2) filtro ascendente e descendente operando com mesma vazão, de 59,41 L/h (equivalente à taxa de 5 m/h no FA e 10,48 m/h no FD). O filtro descendente apresentou, em geral, eficiência de remoção um pouco superior ao filtro ascendente. A remoção média de EBA foi de 2,35 e 2,33 no filtro descendente e de 1,98 e 1,60 no log filtro ascendente na condição operacional 1 e condição operacional 2, respectivamente. No entanto, as diferenças na eficiência de remoção para o FD e FA não foram consideradas estatisticamente significativas, na maioria dos casos. As eficiências de remoção das microesferas fluorescentes foram superiores às de EBA em ambos os filtros e variaram de 3 a 5 log, corroborando que a remoção de esporos de bactérias aeróbias (EBA) é indicador conservador com relação à remoção de microesferas e, consequentemente, da remoção dos oocistos de Cryptosporidium. Por fim, os dados revelaram fraca correlação entre a remoção de EBA e os demais parâmetros, com exceção dos coliformes totais.

Os mananciais de abastecimento urbano são sistemas lacustres complexos e que exigem um monitoramento contínuo para a detecção de interferências pontuais e difusas que prejudiquem a qualidade da água e coloquem a saúde da população em risco. O sensoriamento remoto se destaca como uma ferramenta que pode permitir uma ação rápida dos gestores perante situações adversas à qualidade em função de seu alto potencial temporal e espacial. Contudo, estudos empíricos contínuos são necessários para o entendimento dos ambientes e suas relações com os dados obtidos por sensores orbitais, terrestres ou aerotransportados. No caso do Distrito Federal, a proximidade dos centros urbanos e agrossilvopastoris dos mananciais de abastecimento público oferece riscos proeminentes da mudança repentina da qualidade da água. Apesar dessa característica tais ambientes aquáticos são desafiadores para o Sensoriamento Remoto em virtude das baixas concentrações de variáveis limnológicas já evidenciadas nos últimos anos. Nesse sentido, o presente estudo tem como objetivo propor um método de estimativa espaço temporal de clorofila-a preciso e acurado para os reservatórios do Distrito Federal, por meio de um modelo semiempírico baseado na série histórica de imagens Landsat. Para isso, foram obtidos dados de clorofila-a coletados em campo pela CAESB e dados de reflectância de superfície dos satélites Landsat do período de 1984 a 2023 adquiridos por intermédio de processamento em nuvem do Google Earth Engine. O estudo se empenhou em encontrar um modelo semiempírico para a predição das concentrações de clorofila-a para todos os reservatórios do Distrito Federal: Lago Paranoá, Descoberto e Santa Maria. Como resultado, foi encontrado um modelo referente à série histórica dos dados do Landsat 5, de 1984 a 2011, utilizando a razão de banda azul e verde em um ajuste polinomial satisfatório (R² = 0,69 e RMSE = 12,88 µg/L ). E um modelo para os dados dos sensores OLI, de 2013 a 2023, referente aos satélites Landsat 8 e 9, com a utilização da razão das bandas espectrais vermelho e verde e um ajuste exponencial dos dados (R² = 0,69 e RMSE = 3,36 µg/L). Os modelos possibilitaram a produção de mapas de distribuição espacial da clorofila-a ao longo da série história de 1985 a 2023, em que foi possível observar a evolução da qualidade da água do Lago Paranoá. Portanto, o sensoriamento remoto permitiu o estudo dos corpos hídricos do Distrito Federal e pode ser promissora a região.

A ocorrência de florações tóxicas de cianobactérias tem sido um assunto de interesse sanitário, especialmente quando ocorrem em mananciais de abastecimento. Cianotoxinas como a cilindrospermopsina (CYN) apresentam um risco à saúde pública e um desafio para os sistemas de tratamento de água, já que esta toxina não é facilmente removida pelo tratamento convencional de água. A filtração lenta convencional é uma tecnologia ainda utilizada para o abastecimento de pequenas comunidades e tem um potencial para remover CYN. Nesse sentido, esta tese avaliou a eficiência de remoção de CYN por filtração lenta convencional em areia durante o amadurecimento e durante a operação de filtros amadurecidos, assim como a sua influência na remoção de outros parâmetros de qualidade da água e os seus impactos sobre a microbiota desenvolvida na schmutzdecke. Um sistema de filtração lenta convencional em escala piloto foi operado e submetido a períodos de contaminação do afluente com CYN. A remoção dos parâmetros de qualidade da água não foi influenciada pela cianotoxina, entretanto, o desenvolvimento da perda de carga foi determinado pela presença desta substância durante o amadurecimento. A comunidade bacteriana também foi influenciada pela presença de CYN no amadurecimento. Os filtros amadurecidos removeram toxina até níveis inferiores a 1 µg/L. A composição das comunidades planctônica e bentônica dos filtros lentos amadurecidos não foi afetada pela exposição intermitente à CYN. A remoção da cianotoxina foi atribuída principalmente à biodegradação. Com este trabalho se verificou que a filtração lenta convencional é robusta e remove efetivamente CYN, sem impactos representativos sobre a microbiota que se desenvolve na camada biológica.

O melhor conhecimento dos prováveis riscos futuros, resultantes de eventuais mudanças nas variáveis hidrometeorológicas, desempenha um papel importante no processo de tomada de decisão, notadamente, na definição de estratégias de adaptação a serem implementadas pela sociedade. No entanto, o amplo entendimento dessas mudanças ainda apresenta grandes lacunas e desafios, que estão fortemente associados tanto à questão das incertezas inerentes aos testes de hipótese estatísticos utilizados, principalmente devido à existência da correlação temporal nas séries, como também à utilização desses testes no processo de tomada de decisão. Nesse sentido, o objetivo geral dessa Tese foi avaliar as incertezas resultantes da presença dessa correlação na detecção de tendências de séries hidrometeorológicas, incorporando essas incertezas na tomada de decisão para fins de adaptação. Foi desenvolvida uma abordagem, que possibilitou tornar efetiva a detecção da correlação temporal sob condições não estacionárias. Realizou-se uma ampla avaliação da efetividade do teste de Mann Kendall considerando essa característica. Os resultados indicaram que a presença da correlação temporal impacta significativamente a probabilidade do Erro Tipo I, induzindo uma falsa impressão de um aumento no Poder do teste. Foi demonstrado que a chance de superestimar uma eventual mudança pode ser muito alta (Erro Tipo M). Identificaram-se abordagens para lidar com essa questão da correlação em testes de tendência, tanto para a situação em que se busca não violar significativamente a probabilidade do Erro Tipo I como também para mitigar a probabilidade do Erro Tipo II. Avaliaram-se as evidências de mudanças nos índices de extremos hidrometeorológicos em todo o Brasil, considerando tanto questão da correlação temporal como também a questão da multiplicidade de testes. Os resultados desses estudos apontaram uma predominância de tendências significativas, cujos sinais de mudança indicam condições mais secas no Nordeste e partes do Norte do Brasil e condições mais úmidas no Sul e partes do Sudeste brasileiro. Foram avaliadas as incertezas do processo de decisão que envolvem as diferentes estratégias decisórias em testes de tendência, incluindo a abordagem da árvore de decisão que foi aprimorada nesta Tese. Por fim, essa abordagem foi utilizada para mapear quais os desempenhos mínimos que determinada medida de adaptação deveria apresentar, a partir de indicadores baseados em séries de vazões máximas e mínimas no Brasil, para que fosse indicada sua implementação. A interpretação dos resultados apresentados nessa Tese demonstra alguns desafios na aplicação dos testes de tendência sobre as séries hidrometeorológicas. Esses desafios residem, principalmente em, como estimar as incertezas oriundas da presença da correlação temporal e em sua incorporação no processo de tomada de decisão para definição de estratégias de adaptação no âmbito do planejamento de recursos hídricos.

Utilizando a Bacia do lago Paranoá (BLP) como caso de estudo, investigou-se os aspectos hidrológicos e de produção de cargas de nutrientes (Fósforo Total e Nitrogênio Total) com enfoque da modelagem de bacias utilizando o modelo SWAT. No lago Paranoá, por sua vez, foram observados os aspectos hidrodinâmicos e de qualidade de água por meio do monitoramento e modelagem com o CE-QUAL-W2. No estudo da bacia hidrográfica foi aprimorada uma base de dados tendo como ponto de partida aquela elaborada por Nunes (2016). Foram estimadas as contribuições em termos de vazão e cargas de nitrogênio e fósforo total para o lago Paranoá, tais estimativas permitiram a espacialização e identificação das áreas de contribuição críticas de produção de cargas. Quanto à modelagem do lago Paranoá foi construída uma base de dados desde o ano 2000 até 2017. Em seguida, foram definidos o modelo conceitual, as condições iniciais e de contorno para a execução do CE-QUAL-W2. Para o aprimorar o processo de calibração desenvolveu-se uma rotina de otimização dos parâmetros em linguagem R a fim obter melhores ajustes para o modelo, estratégia que provou ser efetiva no processo de calibração obtendo soluções aplicáveis na descrição dos padrões térmicos do Lago. Para aprimorar a base de dados existente foi implementada uma rede de monitoramento contendo uma estação meteorológica e três anemômetros além de dois perfis instalados no lago Paranoá na ponte das Garças e Ponte Juscelino Kubitschek monitorando temperaturas desde a superfície até o sedimento coletando dados de hora em hora nos anos de 2019 e 2020. Também aplicou-se o modelo CE-QUAL-W2 nestes anos, obtendo mais uma vez resultados satisfatórios na descrição dos padrões térmicos do Lago. Após a calibração do modelo para a temperatura prosseguiu-se com uma análise exploratória quanto à modelagem de qualidade da água do lago Paranoá, no entanto, observou-se a necessidade de um maior esforço para gerar melhores resultados. Finalmente, realizou-se a integração dos modelos para a proposição de cenários considerando a integração dos estudos de bacia e lago de forma. O cenário elaborado procurou simular as condições de estresse do lago Paranoá observadas entre os anos 1985 e 1995. Foram obtidos resultados superestimados em relação ao que se observou à época.