Low Flows Hydrological Regionalization and Definition of Homogeneous Regions using Multivariate Statistical Analyses in the Uruguai River Watershed, on the Rio Grande do Sul State Side, Brazil
Authors: Tormam Mylena Feitosa , Guedes Hugo Alexandre Soares , Bork Carina Krüger , Fraga Micael de Souza 
Published: December 2020

Low flow estimation is essential for water resource management and water quality regulation. The success in this estimate is achieved through delimited regions that have characteristics homogeneous with the region of interest, so that the minimum flows are estimated from reliable processes. The objective of this work was to identify homogeneous regions and generate regional regression equations to estimate low flows in the Uruguai River watershed, on the state of Rio Grande do Sul state side (Brazil), using multivariate statistical analysis. The Q90 and Q95 streamflows, representing the low flows in the basin, were obtained through fluviometric stations. Easy-to-obtain geomorphological and climatic variables were used to describe the low flows in 46 sub-basins on the Uruguay River. The homogeneous regions were delimited using cluster analysis, which were confirmed from the discriminant analysis, making the process robust and reliable. Regional equations were generated for each homogeneous region and for each low flow, where the variables area, perimeter and total summer precipitation were the ones that best described the low flows. The cross-validation used confirmed the good fit of the regional equations. It is hoped that this study will allow water resource managers to make more correct decisions in processes that need to estimate low flows in Uruguai River watershed, on the Rio Grande do Sul state side, such as grant analyzes, framing water courses and charging for water use. Regionalização hidrológica de vazões mínimas e definição de regiões homogêneas usando análise estatística multivariada na bacia hidrográfica do Rio Uruguai, lado do estado do Rio Grande do Sul, Brasil R E S U M OEstimar as vazões mínimas é fundamental para a gestão dos recursos hídricos e a regulação da qualidade da água. Para ter êxito nesta estimativa é preciso delimitar regiões que possuem características homogêneas com a região de interesse, de modo que as vazões mínimas sejam estimadas a partir de processos confiáveis. O objetivo deste trabalho foi identificar as regiões homogêneas e gerar equações de regressão regional para estimar vazões mínimas na bacia hidrográfica do Rio Uruguai, inserida no estado do Rio Grande do Sul (Brasil), usando análise estatística multivariada. As vazões Q90 e Q95, representando as vazões mínimas na bacia, foram obtidas através de estações fluviométricas. Foram usadas variáveis geomorfológicas e climáticas de fácil obtenção para descrever as vazões mínimas em 46 sub-bacias do Rio Uruguai. As regiões homogêneas foram delimitadas usando análise de agrupamento, as quais foram confirmadas a partir da análise de discriminante, tornando o processo robusto e confiável. Foram geradas equações regionais para cada região homogênea e para cada vazão mínima, onde as variáveis área, perímetro e precipitação total de verão foram as que melhor descreveram as vazões mínimas. A validação cruzada utilizada confirmou o bom ajuste das equações regionais. Espera-se que este estudo possa permitir que gestores dos recursos hídricos tomem decisões mais corretas em processos que necessitam estimar as vazões mínimas na bacia hidrográfica do Rio Urugiai, porção do estado do Rio Grande do Sul, como análises de outorga, enquadramento dos cursos de água e cobrança pelo uso da água.