Flow analysis in the Paraíba do Sul river watershed

Authors

DOI:

https://doi.org/10.55761/abclima.v37i21.19826

Keywords:

Reference flows, Climate trend, Water availability

Abstract

Understanding the patterns of variations in the hydrological cycle is essential for the efficient management of water resources. In this context, the objective of this study was to analyze the annual maximum, minimum, and mean flows, as well as the main reference flows in the Paraíba do Sul River watershed, identifying trends and patterns that may contribute to a better understanding of the region's water dynamics. For this purpose, data from 12 streamflow gauging stations located in the Alto Paraíba do Sul (São Paulo section - TP), Médio Paraíba do Sul (MP), and Piabanha (PB) regions were analyzed for the period from 1987 to 2023. The data were obtained from the hydrometeorological network managed by the National Water and Basic Sanitation Agency. After verifying data quality, annual averages of maximum, minimum, and mean flows were assessed, along with their trends. Among the 12 stations analyzed, Volta Redonda (MP) and Paraíba do Sul (MP) recorded the highest flow values, with annual maximum flow averages of 782.9 m³/s and 693.3 m³/s, respectively. In trend analysis, it was found that the Santa Branca (TP) station showed statistically significant trends at the 5% level in maximum, minimum, and mean annual flows. Regarding reference flows, the MP region exhibited the highest water availability, with the Volta Redonda (MP) station recording a Q90 value of 401.5 m³/s. On the other hand, the TP and northern PB regions showed the lowest values, with the Fazenda Santa Clara (TP) station standing out with a Q90 of 6.14 m³/s.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Douglas da Silva Ferreira, Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro (UENF)

Mestre em Ciências Naturais pela Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro (UENF) e Licenciado em Ciências da Natureza e Física pelo Instituto Federal Fluminense (IFF). Possui experiência em projetos voltados ao ensino de Física, com destaque para a abordagem de tópicos de Física Moderna e Contemporânea no ensino médio. Atualmente, dedica-se à análise e modelagem de variáveis hidrológicas, com foco na previsão de vazões mensais na Bacia Hidrográfica do Rio Paraíba do Sul, utilizando modelos estocásticos univariados da classe ARIMA.

Gildo Rafael de Almeida Santana , Instituto Federal Fluminense (IFF)

Doutorando em Modelagem e Tecnologia para Meio Ambiente Aplicadas em Recursos Hídricos (2023) e Mestre em Engenharia Ambiental pelo Instituto Federal Fluminense, Graduado em Ciências Biológicas pelo Instituto Federal de Alagoas (2017), Especialista em Clima, Água e Energia pela Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro (2020), Especialista em Educação Ambiental pela Universidade Federal de Santa Maria (2018), Técnico em Pesca pelo Instituto Federal do Paraná (2013), Foi membro do Conselho Estadual de Educação de Alagoas (CEE/AL) (2011), estagiário do Centro Mamíferos Aquáticos/Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade (CMA-AL/ICMBio) (2013-2015), onde trabalhou com Educação Ambiental não formal, desenvolveu o Projeto Jovens Protagonistas da Costa dos Corais e atuou junto as comunidades ribeirinhas na criação e fortalecimento de associações comunitárias. No Instituto Yandê: Educação Cultura e Meio Ambiente, atuou como secretário e coordenador/professor do projeto de Inclusão Digital (2012-2016). No Fórum Socioambiental da Costa dos Corais, atuou como coordenador geral da comissão executiva (2013-2017), onde atualmente é membro.

Eliane Barbosa Santos, Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro(UENF)

Possui Graduação em Meteorologia pela Universidade Federal de Alagoas (2009), Mestrado em Meteorologia pela Universidade Federal de Pelotas (2011) e Doutorado em Ciências Climáticas pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (2015). Realizou Pós-doutorado no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (2016-2017). Atualmente é Professora Associada do Laboratório de Meteorologia (LAMET) da Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro (UENF). É professora permanente dos Programas de Pós-Graduação em Clima e Energia (PPGCE/UENF) e Ciências Naturais (PPGCN/UENF). É líder de grupo de pesquisa do CNPq na área de Ciências Climáticas e Ambientais. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Meteorologia. Suas principais linhas de pesquisa são: Variabilidade Climática, Extremos Climáticos e Análise e Modelagem de Dados Ambientais.

References

ALVARES, C. A.; STAPE, J. L.; SENTELHAS, P. C.; GONÇALVES, J. L. M.; SPAROVEK, G. Koppen’s climate classification map for Brazil. Meteorologische Zeitschrift, v. 22, n. 6, p. 711–728, 2014. DOI: https://doi.org/10.1127/0941-2948/2013/0507

ANA - Agência Nacional de Águas. Outorga de direito de uso dos recursos hídricos. Cadernos de capacitação em recursos hídricos; v.1 vol.6. Brasília: ANA, p. 50, 2011. DOI: https://doi.org/10.15628/holos.2011.399

ANA - Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico. Dados da Bacia. Estudos auxiliares para a Gestão do Risco de Inundações. Bacia do Rio Paraíba do Sul. [s.d.]. Disponível em: < http://gripbsul.ana.gov.br/ABacia.html>. Acesso em: 1 de janeiro de 2025.

BRASILIENSE, C. S., DERECZYNSKI, C. P., SATYAMURTY, P., CHOU, S. C., CALADO, R. N. Climatologias da Temperatura do Ar e da Precipitação na Bacia do Rio Paraíba do Sul, Região Sudeste do Brasil. Anuário do Instituto de Geociências - UFRJ, v. 43, n. 1, p. 355–365, 30 mar. 2020. DOI: https://doi.org/10.11137/2020_1_355_365

CAVALCANTI, B. S.; MARQUES, G. Recursos hídricos e gestão de conflitos. A bacia hidrográfica do rio Paraíba do Sul a partir da crise hídrica de 2014-2015. Revista Portuguesa e Brasileira de Gestão, Lisboa, v. 15, n. 1, p. 4-16, mar. 2016. DOI: https://doi.org/10.12660/rgplp.v15n1.2016.78411

CEIVAP - Comitê de Integração da Bacia Hidrográfica do Rio Paraíba do Sul. Relatório de Situação. Bacia do Paraíba do Sul. 2020. Disponível em: <https://www.ceivap.org.br/conteudo/relsituacao2020.pdf>. Acesso em: 6 de novembro de 2024.

CEIVAP - Comitê de Integração da Bacia Hidrográfica do Rio Paraíba do Sul. Sistema Integrado de Gestão das Águas. [s.d.]. Disponível em: <https://sigaceivap.org.br/salaDeSituacao>. Acesso em: 15 de novembro de 2024.

CEIVAP – Comitê de Integração da Bacia Hidrográfica do Rio Paraíba do Sul. Plano Integrado de Recursos Hídricos da Bacia Hidrográfica do Rio Paraíba do Sul. 2021. Disponível em: <https://sigaceivap.org.br/publicacoesArquivos/ceivap/arq_pubMidia_Processo_030-2018-RF01.pdf>. Acesso em: 19 junho de 2025.

CPRM/SGB – Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais/ Serviço Geológico do Brasil. Regionalização de Vazões nas Bacias Hidrográficas Brasileiras: Estudo da Vazão de 95% de permanência da sub-bacia 58. Execução técnica e autoria de Jefferson Santana Melo e Mariana Dias Villas Boas. – Rio de Janeiro: CPRM, 2017. 132p. Disponível em: < https://rigeo.sgb.gov.br/handle/doc/20819>. Acesso em: 19 junho de 2025.

FREITAS, L. N. F.; SANTOS, K. P.; MELLO, D. S.; FERREIRA, Maria I. P.; OLIVEIRA, Vicente P. S. O. Barragem e Transposição do Rio Macabu: Conflitos Gerados Pelo Uso da Água e a Integração de Bacias Hidrográficas no Gerenciamento de Recursos Hídricos. Boletim do Observatório Ambiental Alberto Ribeiro Lamego. v. 8, n214-05, 2014. DOI: https://doi.org/10.19180/2177-4560.v8n214-05

GOMES, F. B. R.; VARGAS, I. S.; PROCÓPIO, A. S.; CASTRO, S. R.; RIBEIRO, C. B. M. Estudo da variabilidade espaço-temporal e tendências de precipitação na bacia hidrográfica do rio Paraíba do Sul. Revista Brasileira de Climatologia, v. 28, p. 17-28, jan./jun. 2021. DOI: https://doi.org/10.5380/rbclima.v28i0.74380

KENDALL, M. G. Rank Correlation Methods. 4 ed. London: Charles Griffin, 1975.

MANN, H.B. Non-parametric tests against trend. The econometric society. Econometrica, v. 13, n. 3, p. 245-259, 1945. DOI: https://doi.org/10.2307/1907187

MAPBIOMAS. Projeto MapBiomas – Coleção 9 da Série Anual de Mapas de Cobertura e Uso da Terra do Brasil. 2023. Disponível em: https://storage.googleapis.com/mapbiomas-public/initiatives/brasil/collection_9/lclu/coverage/brasil_coverage_2023.tif. Acesso em: 13 abr. 2025.

MARENGO, J. A.; ALVES, L. M. Tendências hidrológicas da bacia do Rio Paraíba do Sul. Revista Brasileira de Meteorologia, n.2, v. 20, p. 215–226, mar. 2005.

MELO, M. C.; JOHNSSON, R. M. F. O conceito emergente de segurança hídrica. Sustentare, Três Corações, v. 1, n. 1, p. 72-92, ago./dez. 2017. DOI: https://doi.org/10.5892/st.v1i1.4325

R CORE TEAM. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria, 2022. Acesso: https://www.R-project.org/.

SANTANA, G. R. A.; SANTOS, E. B.; LUGON JUNIOR, J. Características climáticas e análise de tendência pluviométrica na Bacia do Rio Paraíba do Sul. Alterações antrópicas & meio Ambiente. 1 ed. Campina Grande: EPTEC, p. 187-194, 2023.

SANTANA, G. R. A.; SANTOS, E. B.; SILVA, M. G. A. J. Caracterização Espaço-Temporal das Secas na Bacia do Rio Paraíba do Sul. Anuário do Instituto de Geociências - UFRJ, Rio de Janeiro, v. 43, n. 4, p. 364-375, 2020. ISSN 0101-9759. e-ISSN 1982-3908. DOI: https://doi.org/10.11137/2020_4_364_375

SEN, P.K. Estimates of the regression coefficient based on Kendall’s Tau. Journal of the American Statistical Association, v. 63, p. 1379-1389, 1968. DOI: https://doi.org/10.1080/01621459.1968.10480934

SILVA, A. M.; OLIVEIRA, P. M.; MELLO, C. R.; PIERANGELI, C. Vazões mínimas e de referência para outorga na região do Alto Rio Grande, Minas Gerais. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.10, n.2, p.374–380, 2006. DOI: https://doi.org/10.1590/S1415-43662006000200019

SILVA, L. M. C.; MONTEIRO, R. A. Outorga de direito de uso de recursos hídricos: uma das possíveis abordagens. In: Machado, C. J. S. (Org.). Gestão de águas doces. Rio de Janeiro: Interciência. Cap. 5, p.135-178, 2004.

SILVA, A. S. A.; STOSIC, B.; MENEZES, R. S. C.; SINGH, V. P. Comparison of Interpolation Methods for Spatial Distribution of Monthly Precipitation in the State of Pernambuco, Brazil. Journal of Hydrologic Engineering, v. 24, n. 3, p. 04018068, mar. 2019. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0001743

SOUSA, L. C. O. de; BEZERRA, S. de T. M.; AMORIM, J. M. B. dos S.; ALVES, I. M.; DUARTE, A. D. Avaliação de alternativas direcionadas à redução do consumo de água potável em residências: estudo de caso em Caruaru, PE, Brasil. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 20, n. 4, p. 465-487, out./dez. 2020. DOI: https://doi.org/10.1590/s1678-86212020000400483

UNITED NATIONS EDUCATION, SCIENTIFIC AND CULTURAL ORGANIZATION UNESCO. Managing Water under Uncertainty and Risk. UNESCO, Parte 2. wwdr4, p. 230 – 370, 2012.

UNU. Water Security & the Global Water Agenda: A UN-Water Analytical Brief., 2013.

VASCONCELOS, N. A.; FORMIGA-JOHNSSON, R. M.; RIBEIRO, N. B. Impactos da crise hídrica 2014-2016 sobre os usuários dos rios Paraíba do Sul e Guandu. Revista de Gestão de Água da América Latina, v. 16, e14, 2019. DOI: https://doi.org/10.21168/rega.v16e14

Downloads

Published

03/07/2025

How to Cite

Ferreira, D. da S., Santana , G. R. de A., & Santos, E. B. (2025). Flow analysis in the Paraíba do Sul river watershed. Brazilian Journal of Climatology, 37(21), 68–92. https://doi.org/10.55761/abclima.v37i21.19826

Issue

Vol. 37 (2025)

Section

Artigos

License

A aprovação dos artigos implica a aceitação imediata e sem ônus de que a Revista Brasileira de Climatologia terá exclusividade na primeira publicação do artigo. Os autores continuarão, não obstante, a deter os direitos autorais. Os autores autorizam também que seus artigos sejam disponibilizados em todos os indexadores aos quais a revista está vinculada.

Os autores mantém seus direitos de publicação sem restrições

A Comissão Editorial não se responsabiliza pelos conceitos ou afirmações expressos nos trabalhos publicados, que são de inteira responsabilidade dos autores.

A Revista Brasileira de Climatologia oferece acesso livre imediato ao seu conteúdo, seguindo o entendimento de que disponibilizar gratuitamente o conhecimento científico ao público proporciona maior democratização do conhecimento e tende a produzir maior impacto dos artigos publicados. Os artigos publicados na revista são disponibilizados segundo a Licença Creative Commons CC-BY-NC 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/). Segundo essa licença é permitido acessar, distribuir e reutilizar os artigos para fins não comerciais desde que citados os autores e a fonte. Ao submeter artigos à Revista Brasileira de Climatologia, os autores concordam em tornar seus textos legalmente disponíveis segundo essa licença