O objetivo deste trabalho é realizar uma estimativa geoestatística de parâmetros hidrogeológicos para compor o mapa de vulnerabilidade intrínseca de aquíferos. Para tanto, realiza-se uma análise exploratória de dados de poços extraídos do Sistema de Informação de Águas Subterrâneas, os quais se referem aos parâmetros confinamento, litologia e nível estático. Assim, inicialmente, entre outros procedimentos, verificam-se dados inconsistentes, discriminam-se estatísticas e aplica-se o teste de normalidade. Em seguida, faz-se a descrição espacial preliminar dos respectivos parâmetros, em que se identificam padrões, aleatoriedade e agrupamento dos dados de poços, além de tendência para determinadas direções. Após as etapas preliminares, a metodologia geoestatística complementa-se por três fases. A primeira refere-se ao estudo variográfico, caracterizada pela construção de variogramas experimentais. Na segunda fase, faz-se ajuste automático a esses variogramas por três modelos matemáticos: esférico, exponencial e gaussiano. Na sequência, por validação cruzada, estima-se o desempenho dos modelos variográficos ajustados por meio de indicadores estatísticos. Após validação dos modelos variágraficos, realiza-se a última fase, em que se faz a estimação geoestatística por krigagem. Os valores estimados de parâmetros hidrogeológicos, quando multiplicados entre si, compuseram a estimação do índice de vulnerabilidade intrínseca ilustrado na forma de mapa. Essa proposta foi aplicada numa área que abrange, parcialmente, a cidade de Belém. Os resultados mostraram que a abordagem metodológica consiste em uma excelente ferramenta de planejamento e gestão para proteção das águas subterrâneas. 

O mapeamento das áreas suscetíveis à inundação constitui uma etapa importante na minimização dos danos gerados por enchentes, sobretudo em áreas urbanas. Este mapeamento é usado no estabelecimento de diretrizes de uso e ocupação do solo e na formulação dos planos de defesa civil. No município de Blumenau e Brusque, mapeamentos das áreas atingidas por inundação foram realizados, a partir de levantamentos efetuados após a ocorrência de enchentes. A partir da topografia representada em modelos digitais de terrenos (MDT) o modelo HAND vinha sendo aplicado preliminarmente para a previsão de áreas potenciais de inundação. Recentemente introduziu-se um novo conceito nas curvas de nível acima da drenagem mais próxima (HAND contours), demonstrando para o rio Itajaí Açú em Blumenau a capacidade especifica deste modelo para utilização em mapeamentos de áreas de risco hidrológico. Este trabalho teve por objetivo avaliar mais amplamente o desempenho do método HAND contour no mapeamento de áreas suscetíveis à inundação, tendo por base os levantamentos topográficos e mapas de inundações disponíveis para os municípios de Blumenau e Brusque. Nesta avaliação, foram usadas as variáveis acerto, omissão e comissão e, os parâmetros F estatístico, acurácia geral, Fit (%), taxa de alarme falso (TAF) e a taxa de tendência (BIAS). Os resultados mostraram que para enchentes de pequena magnitude, o modelo HAND superestima significativamente a área suscetível à inundação. À medida que a cota de inundação aumenta, o desempenho do modelo HAND melhora. Para a maior enchente simulada de Blumenau e de Brusque, a omissão (área faltante) foi de 7,5 e 4,7%, respectivamente. A comissão (área excedente) foi de 35,3 e 42,2%, respectivamente. A comparação com outros estudos mostra que o desempenho do modelo HAND é similar aqueles obtidos por outros autores com modelos hidrodinâmicos, cujo requerimento de dados de entrada é elevado.

 

Na modelagem computacional de corpos de água naturais há situações nas quais estruturas verticais esbeltas como pilares de ponte fazem parte do domínio de modelagem. Neste trabalho avalia-se quatro técnicas para modelar a presença de pilares de pontes: Refinamento de Malha (RM), Ilha Nodal (IN), Termo de Tensão Adicional (TTA) e Aumento da Rugosidade do Fundo (ARF). Para cada uma delas são discutidas suas vantagens e desvantagens. Dentre as técnicas avaliadas, o método do Termo de Tensão Adicional (TTA) se mostrou o mais vantajoso por permitir reduzir o custo computacional, assim como alterar o valor do coeficiente de arrasto dependendo da geometria da estrutura. Quando comparados os resultados de perfis de velocidades longitudinais, observou-se que a técnica de TTA consegue assemelhar os valores da técnica de RM a partir de uma distância de 100 m a jusante dos pilares. Por esse motivo, concluiu-se que o método de TTA é apropriado para o estudo de processos distantes das estruturas, fora da esteira logo a jusante. O trabalho apresenta um estudo de sensibilidade do coeficiente de arrastro de pilares com seção circular que permite ao leitor ter uma noção da influência deste coeficiente.
 

RESUMO

O ressalto hidráulico é um fenômeno muito utilizado para dissipar energia a jusante de estruturas hidráulicas em virtude das suas características bifásicas e macroturbulentas, associadas a intensas flutuações de pressão, velocidade e nível. Estas variações bruscas de flutuação de pressão podem causar danos nas bacias de dissipação por ressalto hidráulico, tais como: erosão decorrente de cavitação, sobrelevação das lajes de fundo. Portanto o conhecimento do comportamento das flutuações de pressões ao longo do ressalto hidráulico é fundamental para a busca de soluções seguras e econômicas. Este trabalho tem por objetivo identificar e predizer as características das flutuações de pressões junto ao fundo de uma bacia de dissipação, a partir de uma abordagem que considera o ressalto hidráulico como uma composição de efeitos hidráulicos identificados individualmente com distintas condições de escoamento. Para isso, foi realizado o monitoramento e análise das distribuições de pressão em termos médios, suas flutuações e seu valores extremos junto aos contornos sólidos. A abordagem se mostrou eficaz para a compreensão do fenômeno permitindo a estimativa de valores para as diferentes condições de contorno.

Palavras Chave: Estruturas hidráulicas. Flutuação de pressão. Dissipadores de energia.

ABSTRACT

Hydraulic jump is a phenomenon largely used to dissipate energy downstream of hydraulic structures due to their biphasic and macroturbulent characteristics, associated with intense pressure, velocity and level fluctuations. These sudden pressure variations can cause damage to stilling basins, such as: cavitation erosion and superelevation of the floor slabs. Therefore, it is essential to know the behavior of pressure fluctuations along the hydraulic jump to look for safe and economic solutions. This work aims to identify and predict the characteristics of pressure fluctuations, at the bottom of the stilling basin, considering the hydraulic jump as a sum of hydraulic effects individually identified with distinct flow conditions. To do so, the pressure distribution was monitored and analyzed on average terms, and its fluctuations and extreme values along the solid outlines. The approach proved effective for the compression of the phenomena allowing the estimation of values for different outline conditions.

Keywords: Hydraulic structures. Pressure fluctuation. Energy dissipators. 

RESUMO

A não-estacionariedade em séries temporais hidrológicas tornou-se tema de notória relevância nas últimas décadas. Consequentemente, os métodos convencionais utilizados na análise de frequência e quantificação do risco associado à ocorrência de eventos extremos carecem de adequação. O objetivo do presente trabalho é a análise de frequência e quantificação do risco de precipitação para a duração de dez dias, em Tarauacá, estado do Acre. Os resultados indicaram que a distribuição de Gumbel não-estacionária, com tendência linear temporal nos parâmetros de posição e de escala, conforma-se melhor aos dados observados, permitindo a quantificação mais confiável do risco de eventos raros e a determinação de quantis de referência associados a horizontes típicos de planejamento ou projeto de estruturas hidráulicas.

Palavras Chave: Análise de frequência. Não-estacionariedade. Quantil de vida útil. Tarauacá.

ABSTRACT

Nonstationary trends in hydrological time series have aroused the interest of experts in recent decades. Consequently, conventional methods used for frequency analysis and quantification of risk associated with the occurrence of extreme climate events require adjustment. This study aims to perform the frequency analysis and the quantification of the risk of precipitation for a ten-day period in Tarauacá - Acre, Brazil. The results have shown that nonstationary Gumbel distribution with time-dependent location and scale best fits the observed data, thus allowing the most reliable measurements for risk of rare events, and determining reference quantiles associated with planning horizons or design of hydraulic structures.

Keywords: Frequency analysis. Nonstationary. Design live level. Tarauacá. 

RESUMO

A investigação de processos inerentes a um sistema estuarino permite inferir de forma mais precisa a complexa dinâmica de constituintes presentes em suas águas, de modo a otimizar estratégias de ação em planos de gestão e projetos ambientais em regiões costeiras. Este trabalho apresenta um estudo da hidrodinâmica do Sistema Estuarino de Santos (Estado de São Paulo), com enfoque em aspectos relacionados ao transporte de constituintes presentes em suas águas de origem continental. Por meio do SisBaHiA (Sistema Base de Hidrodinâmica Ambiental) foi implementado um modelo hidrodinâmico computacional para a reprodução dos padrões de circulação do sistema. A partir de simulações com o Modelo de Transporte Lagrangeano, foram representadas as descargas dos afluentes mais expressivos: Rio Boturoca, Rio Cubatão, Rio Quilombo e Rio Itapanhaú. Os resultados foram analisados probabilisticamente em função do tempo de vida das águas que adentram o sistema e de suas porcentagens de ocorrência, numa determinada posição ao longo do período de simulação. Esses resultados permitiram analisar as trajetórias das águas continentais afluentes, na forma de mapas de isolinhas de porcentagem de ocorrência, separados por tempo de vida limite. Os mapas indicaram que as águas do Rio Cubatão alcançam a Baía de Santos preferencialmente pela embocadura do Estuário de São Vicente, diferentemente do Rio Quilombo, cujas águas seguem preferencialmente pelo Canal do Porto. As águas do Rio Cubatão permaneceram na maior parte do tempo aprisionadas nas regiões de mangue. Considerando 3 dias de tempo de vida, apenas durante 1% do período simulado, estas alcançaram os canais principais.

Palavras Chave: Sistema Estuarino de Santos. Modelagem Computacional. Hidrodinâmica Estuarina. Transporte de Constituintes.

ABSTRACT

In order to optimize action strategies for environmental management plans and environmental projects in coastal areas, the investigation of processes related to an estuarine system contributes to a better inference of the complex dynamics of constituents present in its water. This paper reports a hydrodynamic study of the Santos Estuarine System (São Paulo State, Brazil) focused on aspects related to the transport of constituents from inland water discharges. A computational model was implemented using SisBaHiA (Base System for Environmental Hydrodynamics) in order to reproduce the hydrodynamic patterns of the system. Based on the Lagrangian Transport Model the most significant tributary river discharges were represented: Boturoca River, Cubatão River, Quilombo River and Itapanhaú River. Results were probabilistically analyzed based on the lifetime of tributary discharges flowing into the estuarine system and their position during the simulation period. Such simulation results were presented on contour maps of occurrence percentage separated by lifetime limits, supporting a trajectory analysis of the inland water discharges. Map results indicated that water from Cubatão River reaches the Santos Bay preferably through the mouth of the São Vicente Estuary and water from Quilombo River preferably flows through the Port of Santos Channel instead. Water from Cubatão River remained in a mangrove area during most of the simulation period. Considering 3 days of lifetime limit only 1% reached the main channels.

Keywords: Santos Estuarine System. Computational Modeling. Estuarine Hydrodynamics. Constituents Transport. 

RESUMO

Este estudo avalia a aplicação de equipamentos poupadores, em edifícios verticais, visando minimizar o impacto da demanda de água gerada, em um horizonte de cinco anos, no bairro do Catolé, em Campina Grande - PB. Investiga-se a redução do consumo de água a partir da utilização de mecanismos poupadores em edifícios residenciais, com o intuito de estabelecer parâmetros para a construção de novas edificações. Espera-se que estes parâmetros possam servir de suporte ao planejamento urbano, auxiliando no estabelecimento de meios de incentivo para minimizar o consumo de água. Para tanto, são selecionados cinco tipos de mecanismos poupadores e avaliados os custos de implantação e a eficiência dos mesmos. O consumo de água é simulado para edifícios em construção e são gerados cenários, utilizando os mecanismos poupadores, com a finalidade de verificar o quanto a utilização desses equipamentos contribuiria para a redução da demanda de água. Os resultados indicam que a utilização dos equipamentos poupadores reduz em 83,26% o consumo final de água em edifícios verticais. Conclui-se que é possível minimizar o problema da escassez da água, utilizando instrumentos de gerenciamento que contribuam para a racionalização do uso, visto que ações de responsabilização da sociedade pelo consumo consciente dos recursos naturais têm se mostrado eficazes, pois agregam, consequentemente, qualidade às áreas urbanas.

Palavras Chave: Equipamentos poupadores. Demanda de água. Planejamento urbano.

ABSTRACT

This research evaluates the use of water saving equipment in vertical buildings, in order to minimize the impact of water demand increasing over five years. The area studied is a district of Campina Grande city (PB) named Catolé. A survey was developed of some reducing devices that could contribute to the water demand decrease in the studied buildings. Water Demand Management recommends the use of water saving devices in buildings to decrease water consumption. The main goal was to evaluate the reduction of the water use caused by water savers in residential buildings and to try to establish parameters for the new buildings. Those parameters can be used for urban planning guidelines and laws to minimize water consumption. Therefore, four different types of water saving devices were selected and the economic and efficiency aspects of implementation were analyzed. Some scenarios were simulated for unfinished buildings (under construction) to evaluate the future water consumption. The results obtained show that the use of water saving devices can reduce water consumption in vertical buildings by 83.26%. Therefore, it has been concluded that it is possible to minimize the water scarcity problem using management tools that cancontribute to rational use and also improve society-s awareness of natural resources in urban areas.

Keywords: Water saving devices. Water demand. Urban planning. 

RESUMO

Neste trabalho buscou-se avaliar e modelar matematicamente, por meio de modelo fenomenológico, a remoção de material particulado em canal gramado construído em escala real. Para tal, foram investigadas diferentes concentrações iniciais (Co) de material particulado: 65; 131; 196; 262 e 327 mg/L, os quais foram descarregados por meio de hidrogramas simulados em canal de 100 m de extensão e declividade de 2%. As medidas de material particulado foram feitas por meio da turbidez e da análise de sólidos suspensos totais (SST), em 26 posições ao longo do comprimento do canal. Os dados experimentais foram ajustados ao modelo por meio de regressão não linear dos parâmetros ( kd ) e ( C*), os quais correspondem a constante cinética de decaimento e ao valor mínimo assintótico a curva de remoção, respectivamente. As frações removidas e o ajuste matemático foram avaliados e realizadas para cada evento isolado e também para o conjunto de resultados. Em termos médios, o módulo do erro relativo variou entre 0,83% e 5,11%, sendo o maior valor médio obtido para a menor concentração de material particulado investigado (65 mg.L^-1). Em relação aos valores obtidos para as constantes de decaimento ( kd ), as quais representam a frequência de remoção de material particulado, verifica-se que a mesma tende a um valor mínimo para as maiores concentrações iniciais de material particulado (Co). Tal fato indica que, quanto maior a concentração inicial de material particulado (Co), maior a extensão de percurso requerida para sua remoção, com limite máximo observado em torno de 80 m, para concentrações acima de 196 mg.L^-1.

Palavras Chave: Drenagem urbana. Poluição difusa. Material particulado. Canal gramado. Modelagem fenomenológica.

ABSTRACT

A mathematical model was applied to describe the removal of particulate matter in a real-scale lawn-lined channel. For this purpose different initial concentrations (Co) of particulate matter were investigated, as follows: 65; 131; 196 ; 262 and 327 mg/L. The hydrographs investigated, containing suspended solids, were discharged into a 100 m long channel with a 2% slope. The particulate matter was measured by analyzing turbidity and total suspended solids (TSS) at 26 sites throughout the length of the channel. The experimental data were fitted to the model using nonlinear regression parameters (kd ) and (C *), which correspond to the decay kinetics constant and minimum limiting values of the removal curve, respectively. Fractions removed and mathematical fitting were assessed and performed for each isolated event and also for the set of results. On average, the magnitude of the relative error ranged from 0.83% to 5.11%, with the highest average value obtained for the lowest concentration of particulate matter (65 mg L^-1). Regarding the values obtained for the decay constants (kd ), which represent the frequency of removal of particulate matter, it is noted that it tends to a minimum value for the higher initial concentrations of particles (Co) . This fact indicates that the higher the initial concentration of particulate matter (Co), the greater the extent of travel required for its removal, with a maximum observed at around 80 m, for concentrations above 196 mg.L^-1 .

Keywords: Urban drainage. Diffuse pollution. Particulate matter. Lawn channel. Phenomenological modeling. 

A delimitação de bacias hidrográficas, geração da rede de drenagem e determinação de características hidráulicas de um rio de interesse são partes importantes de estudos na área de hidrologia. Atualmente muitas dessas informações são obtidas com o processamento de modelos digitais de elevação (MDEs) em softwares comerciais de SIG, como o ArcGIS e o IDRISI. Por outro lado, pacotes de SIG para uso livre, ou seja, gratuitos e de código aberto, têm aumentado significativamente nos últimos anos, e as vantagens desses pacotes incluem ampla distribuição e customização, desenvolvimento continuado pela comunidade de usuários e atendimento a necessidades específicas. Este trabalho apresenta o pacote livre (open-source) denominado IPH-Hydro Tools, um conjunto de ferramentas acoplado ao software livre MapWindow GIS criado para facilitar a aquisição de informações topológicas em bacias hidrográficas, bem como realização de etapas de pré-processamento em modelos hidrológicos a exemplo do MGB-IPH. Para avaliar a aplicabilidade e o desempenho da ferramenta desenvolvida foram realizados testes específicos, através da comparação dos resultados do IPH-Hydro Tools em relação a outros pacotes de SIG (ArcGIS, IDRISI, WhiteBox) disponíveis para esta finalidade. O IPH-Hydro Tools apresentou qualidade de rede de drenagem geralmente superior aos demais pacotes e menor tempo de processamento necessário para delimitação de bacias, apesar de algumas limitações como incompatibilidade em relação a matrizes muito grandes e dificuldade na representação da rede de drenagem em áreas extensas de mesma cota, a exemplo de reservatórios e rios muito largos.
 

RESUMO

Nas últimas décadas, a utilização de sensores ópticos como forma indireta de determinação da concentração de sedimentos suspensos (CSS) tem ganhado destaque nos programas de monitoramento do transporte de sedimentos suspensos em rios. No entanto, a transformação da resposta do sensor em valores de CSS não é simples e a incerteza associada ao método ainda é elevada. A construção de uma relação precisa entre essas variáveis está fortemente ligada à adequada calibração, sendo a resposta do sensor influenciada: a) por características da partícula de sedimento transportada; b) pelas características ópticas e geométricas do instrumento; c) pela presença de determinados componentes na coluna de água; e d) por algumas propriedades do escoamento. Compreender a influência de tais fatores é fundamental no processo de calibração de sensores ópticos e resume o objetivo do presente artigo: apresentar os fatores que influenciam a estimativa dos valores de CSS a partir da utilização de sensores ópticos. São também apresentados os resultados de estudos onde foi analisada a influência desses fatores, determinando-se os parâmetros de maior interferência, que precisam ser considerados no momento da calibração dos sensores ópticos. Discutem-se ainda resultados de estudos realizados no Brasil utilizando essa tecnologia, bem como os principais problemas e perspectivas futuras da implantação desses instrumentos; além de um comparativo dos períodos de dados utilizados para construção de equações de calibração, no Brasil e em outros locais. A caracterização dos fatores mais significativos permitirá a efetiva calibração do sensor e a representatividade das informações coletadas.Turbidez. Calibração de sensores ópticos. Concentração de sedimentos suspensos.

Palavras Chave: Turbidez. Calibração de sensores ópticos. Concentração de sedimentos suspensos.


ABSTRACT

In recent decades, the use of optical sensors as an indirect way of determining the concentration of suspended sediment (SSC) has gained prominence in the monitoring programs of suspended sediment transport in rivers. However, the transformation of values recorded by sensor into CSS values is not simple and the uncertainty associated with this method is still quite high. The construction of a precise relationship between these variables is strongly linked to an appropriate calibration, and the response of the sensors is influenced by: a) characteristics of the transported sediment particle; b) geometric and optical characteristics of the instrument; c) the presence of certain components in the water column; d) some flow properties. Understanding the influence of such factors is critical in the calibration process of optical sensors and summarizes the purpose of the present article: to present the factors influencing the estimation of CSS values based on the use of optical sensors. Also represented were the results of studies where the influence of these factors was analyzed and the parameters of greater interference, which need to be considered at the time of calibration of optical sensors. We discuss further results of studies conducted in Brazil using this technology, as well as key problems and future prospects of the implementation of these instruments; also as a comparison of the data periods used for the construction of calibration equations, in Brazil and elsewhere. The characterization of the most significant factors allows effective sensor calibration and the representativeness of the data collected

Keywords: Turbidity. Calibration of optical sensors. Concentration of suspended sediment.