A expansão do cultivo de cana-de-açúcar motivada pelo aumento na demanda por etanol após lançamento da tecnologia fex fuel, resultou em grandes transformações na paisagem. O estado de São Paulo absorveu boa parte das áreas de expansão, que se instalaram em novas regiões do estado. A expansão ocorrida gera reflexões sobre os impactos ambientais negativos associados à cultura canavieira, sobretudo quanto às alterações no regime hidrossedimentológico das bacias hidrográficas. Neste contexto o presente estudo buscou avaliar a influência da expansão do cultivo da cana de açúcar sobre os aspectos hidrossedimentológicos (taxa de escorrimento superficial e produção de sedimento) em uma região onde houve um aumento significativo desta cultura. O local de estudo é a microbacia do córrego Cana do Reino, localizada no município de Votuporanga – SP. A avaliação se deu por meio de um comparativo entre as taxas de escorrimento e da produção de sedimentos para os cenários antes do período de expansão do cultivo desta cultura (2005) e após a expansão (2014), utilizando o Modelo SWAT. As simulações das vazões médias mensais apresentaram resultados satisfatórios após a calibração. Nesta etapa obtiveram-se valores para os coeficientes de eficiência de Nash-Sutcliffe (NSE), coeficiente de determinação (R²) e percentual de tendências (PBIAS) de respectivamente, 0,85, 0,82 e -1,5. Na validação observou-se valores de NSE, R² e PBIAS, iguais a 0,76, 0,81 e -9,0, respectivamente. Nas simulações contatou-se que as taxas médias de escorrimento superficial e produção de sedimentos para o cenário de 2005 foram de 44 mm e 2,6 ton.ha-1.ano-1. Para o cenário de 2014 obteve-se 70 mm e 4,5 ton.ha-1.ano-1. A partir dos resultados obtidos, conclui-se que o Modelo SWAT demonstrou-se satisfatório para a análise comparativa entre os cenários. / The expansion of sugar cane cultivation motivated by the increased demand for ethanol after the launching of the fex fuel technology has resulted in major changes in the landscape. São Paulo state has absorbed many of the expansion areas settled in new regions. Such an expansion has given rise to reflections on the negative environmental impacts associated with sugarcane crop, especially regarding changes in the hydrosedimentological regime of river basins. The present study evaluates the influence of the expansion of sugar cane cultivation on hydrosedimentological aspects (rate of runoff and sediment production) in a region of significant increase in this culture. The study site is Cana do Reino watershed, located in Votuporanga city – SP. The evaluation was conducted through a comparison between the runoff rates and sediment yield for the scenarios before (2005) and after their expansion (2014) and based on SWAT model. Simulations of monthly average flow rates showed satisfactory results after calibration. Values of 0.85, 0.82 and -1.5 were obtained for the Nash-Sutcliffe efficiency coefficient (NSE), coefficient of determination (R²) and percentage of trends (PBIAS), respectively. The validation showed values of NSE, R² and PBIAS of 0.76, 0.81 and -9.0, respectively. The simulations revealed the average rates of runoff and sediment yield for the 2005 scenario were 44 mm and 2.6 ton.ha-1.ano-1, whereas values of 70 mm and 4.5 ton.ha-1.ano-1 were obtained for the 2014 scenario. According to the results, SWAT model proved satisfactory for a comparative analysis between the scenarios.

A expansão do cultivo de cana-de-açúcar motivada pelo aumento na demanda por etanol após lançamento da tecnologia fex fuel, resultou em grandes transformações na paisagem. O estado de São Paulo absorveu boa parte das áreas de expansão, que se instalaram em novas regiões do estado. A expansão ocorrida gera reflexões sobre os impactos ambientais negativos associados à cultura canavieira, sobretudo quanto às alterações no regime hidrossedimentológico das bacias hidrográficas. Neste contexto o presente estudo buscou avaliar a influência da expansão do cultivo da cana de açúcar sobre os aspectos hidrossedimentológicos (taxa de escorrimento superficial e produção de sedimento) em uma região onde houve um aumento significativo desta cultura. O local de estudo é a microbacia do córrego Cana do Reino, localizada no município de Votuporanga – SP. A avaliação se deu por meio de um comparativo entre as taxas de escorrimento e da produção de sedimentos para os cenários antes do período de expansão do cultivo desta cultura (2005) e após a expansão (2014), utilizando o Modelo SWAT. As simulações das vazões médias mensais apresentaram resultados satisfatórios após a calibração. Nesta etapa obtiveram-se valores para os coeficientes de eficiência de Nash-Sutcliffe (NSE), coeficiente de determinação (R²) e percentual de tendências (PBIAS) de respectivamente, 0,85, 0,82 e -1,5. Na validação observou-se valores de NSE, R² e PBIAS, iguais a 0,76, 0,81 e -9,0, respectivamente. Nas simulações contatou-se que as taxas médias de escorrimento superficial e produção de sedimentos para o cenário de 2005 foram de 44 mm e 2,6 ton.ha-1.ano-1. Para o cenário de 2014 obteve-se 70 mm e 4,5 ton.ha-1.ano-1. A partir dos resultados obtidos, conclui-se que o Modelo SWAT demonstrou-se satisfatório para a análise comparativa entre os cenários. / The expansion of sugar cane cultivation motivated by the increased demand for ethanol after the launching of the fex fuel technology has resulted in major changes in the landscape. São Paulo state has absorbed many of the expansion areas settled in new regions. Such an expansion has given rise to reflections on the negative environmental impacts associated with sugarcane crop, especially regarding changes in the hydrosedimentological regime of river basins. The present study evaluates the influence of the expansion of sugar cane cultivation on hydrosedimentological aspects (rate of runoff and sediment production) in a region of significant increase in this culture. The study site is Cana do Reino watershed, located in Votuporanga city – SP. The evaluation was conducted through a comparison between the runoff rates and sediment yield for the scenarios before (2005) and after their expansion (2014) and based on SWAT model. Simulations of monthly average flow rates showed satisfactory results after calibration. Values of 0.85, 0.82 and -1.5 were obtained for the Nash-Sutcliffe efficiency coefficient (NSE), coefficient of determination (R²) and percentage of trends (PBIAS), respectively. The validation showed values of NSE, R² and PBIAS of 0.76, 0.81 and -9.0, respectively. The simulations revealed the average rates of runoff and sediment yield for the 2005 scenario were 44 mm and 2.6 ton.ha-1.ano-1, whereas values of 70 mm and 4.5 ton.ha-1.ano-1 were obtained for the 2014 scenario. According to the results, SWAT model proved satisfactory for a comparative analysis between the scenarios.

Enfrentar situações de falha é o principal desafio do engenheiro estrutural. Parece paradoxal, mas a fim de obter um projeto bem sucedido, o engenheiro estrutural deve estudar e examinar todos os possíveis modos de falha de uma estrutura. Na otimização estrutural não é diferente. Assim, na otimização estrutural deve-se considerar os custos esperados de falha. No projeto de engenharia estrutural, economia e segurança são aparentemente objetivos conflitantes. No entanto, quando custos esperados de falha são considerados, nota-se que investimentos em segurança são necessários a fim de não arcar com os custos esperados de falha. O ponto ideal de compromisso pode ser encontrado por uma otimização de risco, onde a função objetivo inclui todos os custos ao longo do ciclo de vida da estrutura: construção, operação, manutenção inspeção, descarte e as consequências de falha esperadas. Este último é um remanescente que não pode ser desconsiderado dos modos de falha contra os quais a estrutura precisa ser projetada. Esta dissertação aborda a otimização de sistemas estruturais simples, considerando o equilíbrio entre modos de falha concorrentes, tais como escoamento (esmagamento), flambagem e snap-through. O estudo mostra como os diferentes modos de falha, associados a diferentes custos de falha, levam a diferentes projetos ótimos. Uma estrutura de treliça plana é estudada como exemplo de aplicação. A forma (posições nodais) e tamanho dos elementos são consideradas como variáveis de projeto. Resultados mostram que projetos ótimos suficientemente diferentes são obtidos quando o equilíbrio entre modos de falha concorrentes é alterado. / Defying failure is the primary challenge of the structural engineer. It sounds paradoxical, but in order to achieve a successful design, the structural engineer must think about and account for all possible failure modes of a structure. This is not different in structural optimization. Hence, in structural optimization one has to consider the expected costs of failure. In structural engineering design, economy and safety are apparently conflicting goals. However, when expected costs of failure are considered, one notes that investments in safety are necessary in order not to pay for the expected costs of failure. The optimum point of compromise can be found by a risk optimization, where the objective function includes all costs over the life-cycle of the structure: construction, operation, inspection maintenance, disposal, and the expected consequences of failure. The latter are an undeletable remainder of the failure modes that the structure needs to be designed against. This paper addresses the optimization of simple structural systems, considering the balance between competing failure modes such as yielding (squashing), buckling and snap-through. The study shows how different failure modes, associated to different costs of failure, lead to different optimal designs. A plane truss structure is studied as application example. The shape (nodal positions) and member size are considered as design variables. Results show that quite different optimal designs are obtained when the balance between competing failure modes is changed.

Enfrentar situações de falha é o principal desafio do engenheiro estrutural. Parece paradoxal, mas a fim de obter um projeto bem sucedido, o engenheiro estrutural deve estudar e examinar todos os possíveis modos de falha de uma estrutura. Na otimização estrutural não é diferente. Assim, na otimização estrutural deve-se considerar os custos esperados de falha. No projeto de engenharia estrutural, economia e segurança são aparentemente objetivos conflitantes. No entanto, quando custos esperados de falha são considerados, nota-se que investimentos em segurança são necessários a fim de não arcar com os custos esperados de falha. O ponto ideal de compromisso pode ser encontrado por uma otimização de risco, onde a função objetivo inclui todos os custos ao longo do ciclo de vida da estrutura: construção, operação, manutenção inspeção, descarte e as consequências de falha esperadas. Este último é um remanescente que não pode ser desconsiderado dos modos de falha contra os quais a estrutura precisa ser projetada. Esta dissertação aborda a otimização de sistemas estruturais simples, considerando o equilíbrio entre modos de falha concorrentes, tais como escoamento (esmagamento), flambagem e snap-through. O estudo mostra como os diferentes modos de falha, associados a diferentes custos de falha, levam a diferentes projetos ótimos. Uma estrutura de treliça plana é estudada como exemplo de aplicação. A forma (posições nodais) e tamanho dos elementos são consideradas como variáveis de projeto. Resultados mostram que projetos ótimos suficientemente diferentes são obtidos quando o equilíbrio entre modos de falha concorrentes é alterado. / Defying failure is the primary challenge of the structural engineer. It sounds paradoxical, but in order to achieve a successful design, the structural engineer must think about and account for all possible failure modes of a structure. This is not different in structural optimization. Hence, in structural optimization one has to consider the expected costs of failure. In structural engineering design, economy and safety are apparently conflicting goals. However, when expected costs of failure are considered, one notes that investments in safety are necessary in order not to pay for the expected costs of failure. The optimum point of compromise can be found by a risk optimization, where the objective function includes all costs over the life-cycle of the structure: construction, operation, inspection maintenance, disposal, and the expected consequences of failure. The latter are an undeletable remainder of the failure modes that the structure needs to be designed against. This paper addresses the optimization of simple structural systems, considering the balance between competing failure modes such as yielding (squashing), buckling and snap-through. The study shows how different failure modes, associated to different costs of failure, lead to different optimal designs. A plane truss structure is studied as application example. The shape (nodal positions) and member size are considered as design variables. Results show that quite different optimal designs are obtained when the balance between competing failure modes is changed.

Este trabalho teve como objetivo avaliar diversos métodos de detecção e recuperação de cistos de Giardia spp. e de oocistos de Cryptosporidium parvum em resíduos gerados no tratamento de águas de abastecimento com turbidez elevada tendo como padrão o Método 1623.1 da USEPA (2012 ). Para tanto, ensaios utilizando aparelho Jarteste (coagulação, floculação, decantação e filtração ) foram realizados utilizando o coagulante cloreto de polialumínio - PAC. Em todos os métodos avaliados foi utilizada a técnica de purificação por separação imunomagnética - IMS. A adaptação do método floculação em carbonato de cálcio FCCa elaborado por Vesey et al. (1993) e adaptado por Feng et al. (2011), repercutiu nos melhores resultados para a amostra de resíduo sedimentado, com recuperações de 68 ± 17 % para oocisto de C. parvum e de 42 ± 7 % para cisto de Giardia spp. Entretanto, as recuperações para a amostra de água de lavagem dos filtros - ALF foram inferiores à 1 %, não sendo possível determinar um método adequado. A presença dos patógenos indica que o reuso da ALF em ETA convencionais ou o descarte em mananciais sem um tratamento prévio, pode representar problemas de contaminação. A adaptação dos métodos de Boni de Oliveira (2012) e Keegan et al. (2008), também repercutiram em porcentagens de recuperação expressivas para a amostra de resíduo sedimentado, sendo de: 41 ± 35 % para oocisto de C. parvum e 11 ± 70 % para cisto de Giardia spp., e 38 ± 26 % para oocisto de C. parvum e 26 ± 13 % para cisto de Giardia spp., respectivamente. A análise estatística não resultou em diferença significativa entre estes dois métodos, entretanto, as elevadas recuperações indicam que estes métodos podem ser melhor avaliados em pesquisas futuras. / This dissertation addresses the evaluation of several methods for the detection of Giardia spp. cysts and Cryptosporidium parvum oocysts in wastes produced after a high-turbidity water treatment, according to Method 1623.1 from USEPA (2012). Coagulant polyaluminium chloride - PACl was used in jar test experiments (coagulation/flocculation, sedimentation and filtration ). The Immunomagnetic Separation - IMS technique was applied to all methods. The calcium carbonate flocculation (CCF) method, developed by Vesey et al. (1993) and adapted by Feng et al. (2011 ), was applied to sludge samples in this research and was the best method tested, with 68% ± 17 % and 42 % ± 7,00 % recoveries for C. parvum oocysts and Giardia spp. cysts, respectively. On the other hand, the percentage recovery of (oo)cysts for filter backwash water samples was lower than 1 % and no suitable method could be detected. The presence of pathogens represents contamination risks for water sources and the reuse of filter backwash water may be a problem to conventional water treatment plants. The application of Boni de Oliveira (2012) and Keegan et al. (2008) methods, adjusted to this study, also resulted in significant percentage recoveries for the sludge samples, with 41 ± 35 % for C. parvum oocyst and 11 ± 70% for cyst Giardia spp., and 38 ± 26% for oocyst C. parvum and 26 ± 13% for cyst Giardia spp., respectively. The statistical analysis showed no significant differences between the two methods, however, such high recoveries indicate they should be better evaluated in future research.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho da remoção de cistos deGiardia spp. e oocistos de Cryptosporidium parvum, em águas de abastecimento com turbidez elevada, em experimentos em escala de bancada (coagulação, floculação, decantação e filtração). Para tanto, empregou-se o coagulante cloreto de polialumínio – PAC. O método de filtração em membranas foi adotado para a concentração de protozoários, seguido ou não da etapa de purificação por separação imunomagnética – IMS. Os métodos foram avaliados em experimentos de controle de qualidade analítica e o método sem IMS apresentou as seguintes porcentagens de recuperação, 80% ±16,32% para cistos de Giardia spp. e 5% ±10,00% para oocistos de C. parvum. O método com IMS apresentou 31,5%±7,55% de recuperação para cistos de Giardia spp. e 5,75%±3,20% de recuperação para oocistos de C. parvum. Os experimentos demonstraram que não houve melhora na remoção de ambos os protozoários na condição de maior dosagem de coagulante (65 mg.L-1 de PAC e pH 7,29). A condição de menor dosagem de coagulante (25 mg.L-1 de PAC e pH 6,76) apresentou um desempenho melhor, ao contrário de uma expectativa de que a maior dosagem de coagulante pudesse favorecer a remoção destes microrganismos. A condição de menor dosagem apresentou, na água filtrada, 50 e 75% de ausência de identificação de cistos de Giardia e oocistos de C. parvum, respectivamente. A condição de maior dosagem apresentou (oo)cistos na água filtrada de todas amostras analisadas. Estes resultados indicam a importância do controle da coagulação na remoção de protozoários. / The aim of this study was to evaluate the performance of Giardia spp. cysts and Cryptosporidium parvum oocysts removal in a bench scale experiment. The coagulant polyaluminium chloride – PACl was used in this research. The protozoa concentration tests were performed by applying the Membrane Filtration method, with and without Immunomagnetic Separation assay-IMS. The methods were evaluated using control experiments and the method without IMS had the following percentage recovery, 80% ± 16.32% and 5% ±10.00% for Giardia cysts and C. parvum oocysts, respectively. The method with IMS presented 31.5% ± 7.55% and 5.75% ± 3.20% of percentage recovery for Giardia cysts and C. parvum oocysts, respectively. Bench scale experimental results have clearly shown that there was no improvement in protozoa removal using the superior dosage of coagulant. The inferior dosage condition (25 mg.L-1 of PACl and pH 6,76) performed better, which was contrary to what was expected in which a superior dosage of coagulant could favour when removing microorganisms. The inferior dosage condition presented 50% and 75% of absence of Giardia cysts and C. parvum oocysts in the final water, respectively. The second coagulation condition (65 mg.L-1 of PACl and pH 7,29) presented protozoa (oo)cysts in the final water of all the samples examined. These results indicate the importance of coagulation control in protozoa removal.

Este trabalho teve como objetivo avaliar diversos métodos de detecção e recuperação de cistos de Giardia spp. e de oocistos de Cryptosporidium parvum em resíduos gerados no tratamento de águas de abastecimento com turbidez elevada tendo como padrão o Método 1623.1 da USEPA (2012 ). Para tanto, ensaios utilizando aparelho Jarteste (coagulação, floculação, decantação e filtração ) foram realizados utilizando o coagulante cloreto de polialumínio - PAC. Em todos os métodos avaliados foi utilizada a técnica de purificação por separação imunomagnética - IMS. A adaptação do método floculação em carbonato de cálcio FCCa elaborado por Vesey et al. (1993) e adaptado por Feng et al. (2011), repercutiu nos melhores resultados para a amostra de resíduo sedimentado, com recuperações de 68 ± 17 % para oocisto de C. parvum e de 42 ± 7 % para cisto de Giardia spp. Entretanto, as recuperações para a amostra de água de lavagem dos filtros - ALF foram inferiores à 1 %, não sendo possível determinar um método adequado. A presença dos patógenos indica que o reuso da ALF em ETA convencionais ou o descarte em mananciais sem um tratamento prévio, pode representar problemas de contaminação. A adaptação dos métodos de Boni de Oliveira (2012) e Keegan et al. (2008), também repercutiram em porcentagens de recuperação expressivas para a amostra de resíduo sedimentado, sendo de: 41 ± 35 % para oocisto de C. parvum e 11 ± 70 % para cisto de Giardia spp., e 38 ± 26 % para oocisto de C. parvum e 26 ± 13 % para cisto de Giardia spp., respectivamente. A análise estatística não resultou em diferença significativa entre estes dois métodos, entretanto, as elevadas recuperações indicam que estes métodos podem ser melhor avaliados em pesquisas futuras. / This dissertation addresses the evaluation of several methods for the detection of Giardia spp. cysts and Cryptosporidium parvum oocysts in wastes produced after a high-turbidity water treatment, according to Method 1623.1 from USEPA (2012). Coagulant polyaluminium chloride - PACl was used in jar test experiments (coagulation/flocculation, sedimentation and filtration ). The Immunomagnetic Separation - IMS technique was applied to all methods. The calcium carbonate flocculation (CCF) method, developed by Vesey et al. (1993) and adapted by Feng et al. (2011 ), was applied to sludge samples in this research and was the best method tested, with 68% ± 17 % and 42 % ± 7,00 % recoveries for C. parvum oocysts and Giardia spp. cysts, respectively. On the other hand, the percentage recovery of (oo)cysts for filter backwash water samples was lower than 1 % and no suitable method could be detected. The presence of pathogens represents contamination risks for water sources and the reuse of filter backwash water may be a problem to conventional water treatment plants. The application of Boni de Oliveira (2012) and Keegan et al. (2008) methods, adjusted to this study, also resulted in significant percentage recoveries for the sludge samples, with 41 ± 35 % for C. parvum oocyst and 11 ± 70% for cyst Giardia spp., and 38 ± 26% for oocyst C. parvum and 26 ± 13% for cyst Giardia spp., respectively. The statistical analysis showed no significant differences between the two methods, however, such high recoveries indicate they should be better evaluated in future research.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho da remoção de cistos deGiardia spp. e oocistos de Cryptosporidium parvum, em águas de abastecimento com turbidez elevada, em experimentos em escala de bancada (coagulação, floculação, decantação e filtração). Para tanto, empregou-se o coagulante cloreto de polialumínio – PAC. O método de filtração em membranas foi adotado para a concentração de protozoários, seguido ou não da etapa de purificação por separação imunomagnética – IMS. Os métodos foram avaliados em experimentos de controle de qualidade analítica e o método sem IMS apresentou as seguintes porcentagens de recuperação, 80% ±16,32% para cistos de Giardia spp. e 5% ±10,00% para oocistos de C. parvum. O método com IMS apresentou 31,5%±7,55% de recuperação para cistos de Giardia spp. e 5,75%±3,20% de recuperação para oocistos de C. parvum. Os experimentos demonstraram que não houve melhora na remoção de ambos os protozoários na condição de maior dosagem de coagulante (65 mg.L-1 de PAC e pH 7,29). A condição de menor dosagem de coagulante (25 mg.L-1 de PAC e pH 6,76) apresentou um desempenho melhor, ao contrário de uma expectativa de que a maior dosagem de coagulante pudesse favorecer a remoção destes microrganismos. A condição de menor dosagem apresentou, na água filtrada, 50 e 75% de ausência de identificação de cistos de Giardia e oocistos de C. parvum, respectivamente. A condição de maior dosagem apresentou (oo)cistos na água filtrada de todas amostras analisadas. Estes resultados indicam a importância do controle da coagulação na remoção de protozoários. / The aim of this study was to evaluate the performance of Giardia spp. cysts and Cryptosporidium parvum oocysts removal in a bench scale experiment. The coagulant polyaluminium chloride – PACl was used in this research. The protozoa concentration tests were performed by applying the Membrane Filtration method, with and without Immunomagnetic Separation assay-IMS. The methods were evaluated using control experiments and the method without IMS had the following percentage recovery, 80% ± 16.32% and 5% ±10.00% for Giardia cysts and C. parvum oocysts, respectively. The method with IMS presented 31.5% ± 7.55% and 5.75% ± 3.20% of percentage recovery for Giardia cysts and C. parvum oocysts, respectively. Bench scale experimental results have clearly shown that there was no improvement in protozoa removal using the superior dosage of coagulant. The inferior dosage condition (25 mg.L-1 of PACl and pH 6,76) performed better, which was contrary to what was expected in which a superior dosage of coagulant could favour when removing microorganisms. The inferior dosage condition presented 50% and 75% of absence of Giardia cysts and C. parvum oocysts in the final water, respectively. The second coagulation condition (65 mg.L-1 of PACl and pH 7,29) presented protozoa (oo)cysts in the final water of all the samples examined. These results indicate the importance of coagulation control in protozoa removal.

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