[pt] A análise das condições de fluxo na barragem de Curuá-Una (Pará) tem como objetivo avaliar a viabilidade geotécnica quanto à elevação do nível de operação do reservatório. A Usina de Curuá-Una (operada pela REDE Celpa) é responsável pelo abastecimento elétrico de Santarém. No entanto, nos horários de grande consumo, a produção de energia tem se mostrado insuficiente. O alteamento do reservatório de Curuá-Una é uma alternativa para o aumento de geração energética. Curuá-Una destaca-se por ser fundada em terreno arenoso, solução poucas vezes utilizada no mundo. A barragem de terra é do tipo zonada, com altura máxima de 26m e comprimento de 600m. Os parâmetros geotécnicos necessários para as análises do presente trabalho foram obtidos em ensaios de laboratório, em informações referentes à construção e em dados de instrumentação durante a operação da barragem. As análises numéricas foram realizadas com o programa FLOW3D. A retroanálise do regime de fluxo, feita com base na piezometria, possibilitou a estimativa das permeabilidades dos diversos materiais. A partir destes dados foi possível simular as poropressões associadas a diferentes níveis do reservatório. Foram definidos três níveis de alerta (normal, atenção e emergência) referentes à segurança da barragem. As análises indicam que a barragem opera atualmente dentro do nível normal e que um alteamento de 1,5m do reservatório não afeta a condição de segurança. O aumento das subpressões na base da barragem foi também avaliado, com os resultados mostrando um incremento máximo de 5 por cento. / [en] The analysis of flow conditions in Curuá-Una Dam, State of Pará, has the objective of evaluating the geotechnical feasibility of raising the operation level of the reservoir. Curuá-Una Power Plant, operated by REDE Celpa, is responsible for the electric supply of Santarém city. However, in periods of peak consumption, the energy production has been insufficient. Raising of Curuá-Una reservoir is an attractive alternative for increasing energy production. Curuá-Una Dam is distinguished for being constructed on sandy alluvial soil, which is a solution rarely used in the world. The earth dam is zoned, with maximum height of 26m and crest length of 600m. The geotechnical parameters were obtained from laboratory tests, field instrumentation data and construction reports. The numerical analyses were carried out with FLOW3D program. A back-analysis of flow behavior was performed for evaluating permeability parameters, taking into account results from piezometers installed in the dam and in the foundation materials. These parameters were used to predict pore pressures associated to different reservoir levels. Three levels of alert conditions (normal, attention and emergency) referring to the safety of the dam have been defined. The analyses indicated that the dam is operating within normal levels and a 1.5m rising of the reservoir shall not affect dams safety. The uplift pressures, due to different reservoir levels, have also been evaluated, with results showing a maximum increment of 5 percent.

[pt] Em consequência da atuação das empresas de petróleo em um mercado globalizado, uma das etapas do processo de internacionalização destas empresas é a aquisição de refinarias em novos mercados. Destacam-se aqueles em que as oportunidades são mais desafiadoras, como as emergentes economias do Oriente, principalmente a China e a Índia. Se a eficiência de um sistema logístico é crítica para as operações das empresas em seus próprios países, torna-se ainda mais importante para estas operações globalizadas, considerando-se os diferentes ambientes encontrados nos países onde as empresas passam a operar. A tomada de decisão sobre a aquisição de novas refinarias fora de seus países requer o conhecimento dos impactos desta aquisição sobre os fluxos de petróleo e seus produtos entre os mercados, considerando-se os diferentes fatores que atuam sobre estes fluxos. Neste trabalho, por meio de uma pesquisa bibliográfica, estuda-se a proposta da Petrobras em desenvolver uma ferramenta de avaliação do fluxo de petróleo e seus produtos em função da compra de novas refinarias, a ser utilizada no processo de tomada de decisão. Estudam-se as principais variáveis críticas de projeto a serem consideradas no futuro desenvolvimento dessa ferramenta. / [en] As a consequence of the performance of the oil companies in a globalized market, one of the steps of the internationalization process of these companies is the acquisition of refineries in new markets. Among them are those where opportunities are more challenging, as the emerging economies of the East, especially China and India. If the efficiency of a logistics system is critical to the companies operations in their countries, it becomes even more important for these globalized operations, considering different environments of the countries where the companies will operate. The decision on the acquisition of new refineries out of their countries requires the knowledge of the impact of that acquisition on the oil and its products flow through the markets, considering the various different factors that affect them. Based on a literature survey, in this work the proposal for developing a tool for evaluating the oil and its products flow for Petrobras as a function of the purchase of new refineries that will be used in the decision making process is studied. This thesis analyses the main project s critical variables to be considered in the future development of this tool.

[pt] O objetivo principal do trabalho consiste na análise de problemas de fluxo sob uma ótica integrada através de simulações numéricas. Tal perspectiva vêm ganhando grande atenção por parte de profissionais da área, pois permite uma abordagem mais representativa dos processos da natureza. O programa utilizado, Mike SHE, desenvolvido pelo Instituto de Hidráulica Dinamarquês, é criado num esquema determinístico e distribuído e utiliza o método das diferenças finitas como solução. O programa simula o fluxo na superfície, canais e nas zonas saturada e não saturada. No primeiro exemplo, simulou-se a interação entre um aquífero de baixa profundidade e um rio. No segundo, verificou-se a resposta do escoamento superficial submetido a variações metereológicas e fisiográficas. Ambos casos foram validados por soluções analíticas. No terceiro, realizou-se uma simulação integrada em uma escala regional para compreensão da resposta dinâmica entre os diversos armazenamentos e através de uma ferramenta de pós- processamento, calculou-se o balanço hídrico. Por fim, avaliou-se a resposta da bacia hidrográfica do Quitite e Papagaio, localizada no maciço da Tijuca, Rio de Janeiro, mediante registros de picos de precipitação anuais. As análises integradas foram satisfatórias comparando-se a modelagens individuais. O acoplamento é explícito, permitindo a inserção de passos de tempo convenientes com cada ambiente. Por fim, a abordagem integrada permitiu que os modelos dos quatro casos fossem calibrados de acordo com parâmetros de cada ambiente hidrogeológico, aumentando a confiabilidade das simulações. / [en] This master thesis aims the analysis of flow problems under an integrated approach through numerical flow modelling. The relevance of this perspective has been increasing steadily, since it allows a more representative assessment of the nature processes. The program used, named Mike SHE, developed by the Danish Hydraulic Institute, was created in a deterministic and distributed approach solved by finite difference method. The program is comprised of modules, each representing a storage: surface, channels, vadose and saturated zone. The first analysis comprise the interaction between an aquifer of low depth and a river. In the second example, it was verified the response of flow in a surface subjected to variation of physiografic and metereological parameters. Both examples were validated with analytical solutions. In the third case, an integrated simulation was carried on in order to understand the dynamic feedback generated between the storages and through a post-processing tool the water balance was calculated. The last example, assess the response the Quitite and Papagaio basin, located in the Tijuca s massif in the city of Rio de Janeiro, over high precipitation rate. The results were satisfactory in comparison of an individual flow analysis. The coupling is explicit, allowing the input of suitable time steps for each storage. Lastly, the integrated approach allowed the model setup in the four cases to be calibrated under parameters of each storage, enhancing the reliability of them.

[pt] O presente trabalho apresenta a implementação computacional pelo método dos elementos finitos de procedimentos para análise de problemas de escavação e de fluxo permanente bidimensional, não confinado, para solos saturados. Tais procedimentos, particularmente indicados para investigação do comportamento mecânico/hidráulico de barragens de terra, vem completar o trabalho iniciado por Parra (1996) para análise do comportamento de barragens sob carregamentos estático e sísmico. Foram implementadas duas técnicas para simulação de escavações, obtendo-se, em ambas, resultados numéricos praticamente idênticos. O procedimento para análise de fluxo permanente foi baseado na proposição de Bathe e Khoshgoftarr (1979), a qual considera a situação de fluxo não-confinado como problema não linear, porém conservando a configuração original da malha de elementos finitos. Os resultados numéricos obtidos neste trabalho foram detalhadamente comparados com os valores publicados na literatura, numéricos ou analíticos, como forma de assegurar a confiabilidade das implementações computacionais. A previsão do comportamento da barragem de terra Macusani, a ser construída no Peru, foi estudada neste trabalho, nos aspectos referentes às fases de escavação, construção, primeiro enchimento do reservatório e determinação da superficie de infiltração de fluxo permanente. Os resultados assim obtidos podem ser eventualmente úteis no detalhamento do projeto final da obra. / [en] This work presents a computer implementation for finite element analysis of excavation problems and unconfined steady state flow through saturated soils. These computer routines are particularly useful for the study of earth dams and they were written with the aim to pursue the development of a numerical model (Parra, 1996) devised to investigate the behavior of earth dams under static and seismic loading. Two techniques were implemented for excavation simulations, with both yielding the some numerical results. For the unconfined fluid flow problem the technique proposed by Bathe and Khoshgoftaar (1979) was adopted, which recasts the problem in a non-linear form but keeps the same basic finite element mesh. The results computed in this research were compared with other analytical and numerical values published in the literature, in order to ensure, as much as possible, the feasibility and efficiency of the computer implementations. The behavior prediction of the Macusani earth dam, to be built in Peru, was also studied in this research, focusing on several aspects related to its planned construction: the excavation, the construction itself and the first reservoir filling. This results may eventually be useful for the final engineering design of the Macusani dam. / [es] El presente trabajo presenta la implementación computacional de procedimentos para análisis de problemas de excavación y de flujo permanente bidimensional, para suelos saturados utilizando el método de elementos finitos. Tales procedimentos, particularmente indicados para la investigación del comportamiento mecánico/hidráulico de represas, completa el trabajo iniciado por Parra(1996) para análisis del comportamiento de represas bajo sobrecarga estática y sísmica. Se implementaron dos técnicas para simulación de excavaciones, obteniendo, en ambas, resultados numéricos prácticamente idénticos. El procedimento para análisis de flujo permanente tubo como base la propuesta de Bathe y Khoshgoftarr (1979), que considera la situación de flujo no confinado como problema no lineal, pero conservando la configuración original de la malla de elementos finitos. Los resultados numéricos obtenidos em este trabajo fueron detalladamente comparados con los valores publicados en la literatura, numéricos o analíticos, para asegurar la confiabilidad de las implementaciones computacionales. La previsión del comportamiento de la represa de Macusani, que será construida en Perú, fue estudiada en este trabajo, especifícamente los aspectos vinculados a las fases de excavación, construcción y determinación de la superficie de infiltración de flujo permanente. Los resultados obtenidos pueden ser eventualmente útiles en el proyecto final de la obra.

[pt] Sistemas de isolamento de vibrações são utilizados em uma grande variedade de aplicações (automóveis, edifícios, estruturas espaciais como aeronaves, satélites e em máquinas rotativas) para reduzir a transmissão de vibrações mecânicas geradas por equipamentos ou a eles transmitidas pela vizinhança. Um isolamento é obtido inserindo-se um componente mecânico (isolador) que desempenha o papel de vínculo entre o sub-sistema que contém a perturbação e o sub-sistema a ser isolado. Duas são as quantidades geralmente utilizadas para avaliar a efetividade de um sistema de isolamento: a transmissibilidade e a potência. Neste trabalho foi utilizada a potência, sendo esta uma metodologia mais geral que pode ser facilmente utilizada em sistemas complexos, mas que tem a desvantagem de ser de difícil avaliação experimental. Nesta tese, serão simulados numericamente vários sistemas de isolamento passivo por componentes rígidos ou flexíveis, os quais serão modelados por suas respectivas matrizes de mobilidade ou impedância. Estas matrizes serão obtidas por métodos analíticos ou numéricos dependendo da conveniência de cada caso específico. Os projetos tradicionais de sistemas de isolamento geralmente consideram uma excitação unidirecional e avaliam somente algumas componentes da resposta do sistema, isso devido as limitações impostas pelo conceito da transmisibilidde usados nesses projetos. Além disso, eles não dão a devida importância a alguns parâmetros essenciais de configuração geométrica do sistema (localização e ângulo de inclinação dos isoladores, localização dos apoios de base, etc.). No presente trabalho, será mostrada a relevância desses parâmetros mencionados anteriormente no processo de busca das configurações ótimas e também se verá como essas configurações são fortemente dependentes do tipo de excitação do sistema, para isso serão utilizadas combinações de excitações harmônicas multidirecionais. / [en] Vibration isolation systems are used in a large variety of applications (automotive, buil- dings, spatial structures such as aircrafts, satellites and in rotating machines) in order to reduce the transmission of mechanical vibrations from the equipments toward the foun- ation or viceversa. An isolation is obtained inserting a mechanical component (isolator) that acts as a link between the source subsystem and the isolated subsystem. There are two quantities generally used to evaluate the e®ectiveness of a isolation system: the trans-missibility and the power transmitted. In this work, it has been used the power, being this the most generic methodology that can be easily used in complex systems, but it has the disadvantage of a di±cult experimental validation. In this thesis, it will be studied numerically several passive isolation systems with rigid or °exible components, these will be modeled by theirs mobility or impedance matrices. This matrices are achieved by analytical or numerical methods depending of the convenience in each case. Generally traditional projects of isolation systems consider a unidirectional excitation and evaluate only some components of the response system, this occurs for the limitations in the trans-missibility use. Moreover, they do not give an appropriate attention to some parameters of geometrical con¯guration of the system (location and angle inclination of the isolators, location of the base supports, etc.). Herein, it will be shown the relevance of this pa-rameters in the search process of optimal con¯gurations and it will be also see how they depend strongly on the kind of the system excitation, so it will be used some combinations of multidirectional harmonic excitations. / [es] Los sistemas de aislamiento de vibraciones son utilizados en una gran variedad de aplicaciones (automóbiles, edificios, extructuras espaciales como aeronaves y en máquinas rotativas) para reducir la transmisión de vibraciones mecánicas generadas por los equipos. Se obtiene un aislamiento insertando un componente mecánico (aislante) que desempeña el papel de vínculo entre el subsistema que contiene la perturbación y el subsistema que se desea aislar. Generalmente son dos las cantidades utilizadas para evaluar la efectividad de un sistema de aislamiento: la transmisibilidad y la potencia. En este trabajo se utiliza la potencia, pués al ser una metodología más general, puede ser utilizada en sistemas complejos, pero tiene la desventaja de ser de díficil evaluación experimental. En esta tesis, serán simulados numéricamente varios sistemas de aislamiento pasivo por componentes rígidos o flexibles, que serán modelados por sus respectivas matrices de movilidad o impedancia. Estas matrices se obtendrán por métodos analíticos o numéricos según convenga. Los proyectos tradicionales de sistemas de aislamiento, debido a las limitaciones impuestas por el concepto de transmisibilidad utilizada, consideran una excitación unidireccional y evalúan solamente algunas componentes de la respuesta del sistema. Además de eso, ellos no dan la debida importancia a algunos parámetros escenciales de configuración geométrica del sistema (localización y ángulo de inclinación de los aislantes, localización de los apoyos de base, etc.). En este trabajo, se muestra la relevancia de los parámetros mencionados anteriormente en el proceso de búsqueda de las configuraciones óptimas y también se verá como esas configuraciones son fuertemente dependientes del tipo de exitación del sistema. Para esto se utilizaran combinaciones de exitaciones armónicas multidireccionales.

[pt] Esta dissertação tem por objetivo a implementação de uma ferramenta numérica para avaliação do fluxo transiente 3D saturado-não saturado em barragens de terra e enrocamento, baseado no método dos elementos finitos e no programa GEOFLUX implementado por Machado Jr. (2000) para análise de problemas 2D. Nesta nova versão, foram incluídos elementos triangulares de 3 nós para análises 2D e elementos tetraédricos de 4 nós para análises 3D. Implementam-se também subrotinas que oferecem a possibilidade de variação das condições de contorno com o tempo. A equação de Richards é solucionada considerando a formulação mista e o método iterativo de Picard Modificado para solução do sistema de equações não- lineares. Para a solução do sistema de equações utiliza-se um armazenamento especial para matrizes esparsas associado com o método do gradiente bi-conjugado, tornando o processo muito rápido, mesmo em sistemas de grande porte. Utilizam- se dois modelos para representar as curvas características: o modelo exponencial proposto por Srivastava e Yeh (1991) e o modelo proposto por van Genuchten (1980). O programa computacional desenvolvido (GEOFLUX3D) foi aplicado na análise de fluxo na barragem de enrocamento de Gouhou, China, e na barragem de terra Macusani, Peru. Os resultados numéricos indicam a necessidade de análises numéricas 3D em barragens situadas em vales estreitos, onde os efeitos de geometria nas condições de fluxo são significativos e não podem ser ignorados. / [en] The main objective of this thesis is to implement a numerical tool for the evaluation of 3D saturated / unsaturated transient flow through earth and rockfill dams with basis on the finite element method and a computer program written by Machado Jr. (2000) for analysis of similar 2D flow problems. In the 3D version, developed in this thesis, four-nodes tetrahedral elements were implement as well as special subroutines that make possible to vary in time the boundary conditions. The Richards` equation is solved through a mixed formulation, for the solution of the non-linear system of equations a Modified Picard`s method is employed. A special algorithm is used to store the sparse matrices which, in association with the bi-conjugated gradient method, rend the solver computationally very efficient, even for a large number of equations. Two different models were used to represent the characteristic curves: the exponential curve proposed by Srivastava and Yeh (1991) and the formulation suggested by van Genuchten (1980). The improved computer program, thereafter named GEOFLUX3D, was then applied for flow analysis of the Gouhou rockfill dam (China) and the Macusani earth dam (Peru). Numerical results point out that 3D numerical analyses are necessary for dams situated in narrow valleys, where the influence of the terrain geometry on the flow conditions are quite significant and cannot be just ignored.

[pt] Dentre os custos considerados na explotação de um campo de petróleo, os de perfuração constituem uma parcela significativa do total. Dentro deste cenário, devemos estar atentos à remoção dos cascalhos gerados pela perfuração, também referido como limpeza de poços. Esta operação é, ainda hoje, um tema crítico na perfuração de poços de alta inclinação, pois os cascalhos que se depositam devido à ação da gravidade, formam um leito no interior do espaço anular formado entre a coluna de perfuração e o revestimento. Quando este leito ocupa grande parte do espaço anular, ele é responsável por diversos problemas na perfuração, como por exemplo, desgaste prematuro da broca, baixas taxas de penetração, fraturamento da formação, torques e arrastes excessivos na coluna de perfuração, prisão da coluna de perfuração, interrupção da circulação de fluido, aumento da pressão no anular, etc. Se esta situação não for tratada adequadamente, o problema pode provocar a perda do poço. A tese propõe uma modelagem para o escoamento multifásico na perfuração de poços de petróleo, capaz de avaliar a formação do leito de cascalhos e prever oscilações de pressões no anular decorrentes do escoamento. O modelo adotado é o de duas camadas, onde o espaço anular é dividido em duas regiões: leito e suspensão. O leito (Região 1) é formado pelos cascalhos que se sedimentam devido ao efeito gravitacional enquanto a suspensão (Região 2) é a porção do anular acima do leito depositado, formada pelo fluido de perfuração e os cascalhos transportados. As equações que constituem o modelo implementado são dadas pelas equações de conservação de massa para os sólidos e para o líquido e as equações de conservação de quantidade de movimento para o leito e para a suspensão. O método dos volumes finitos foi utilizado para a discretização das equações diferenciais juntamente com o método de Newton para a solução do sistema não-linear de equações. A solução é dada através das seguintes variáveis: altura do leito, velocidade dos sólidos no leito e na suspensão, velocidade do fluido no leito e na suspensão, pressão no anular e concentração de sólidos no anular. Exemplos de aplicação da metodologia são apresentados e mostram o comportamento das variáveis envolvidas ao longo do tempo. Os exemplos mostram a eficácia da metodologia para simular operações de perfuração, em especial, a limpeza de poço. / [en] Among the costs considered on an oil field exploration, the drilling process related ones constitute a significant share. Consequently, the focus on the removal of cuttings generated by the drilling process, or the hole cleaning operation, is essential. This operation remains a critical issue in the drilling of high inclination-wells, since the cuttings tend to deposit themselves due to gravity´s action, forming a bed in the annular space formed between the drill string and the casing. When this bed takes a sizable fraction of the annular space, it becomes responsible for many problems that appear on the drilling stage, such as premature bit´s exhaustion, low rates of penetration, formation fracture, excessive torque and drag on the drillstring, stuck pipe, fluid flow interruption, etc. If this situation is not treated properly, it may cause the loss of the well. This present thesis proposes a model for multiphase flow in the wellbore drilling, capable of evaluating the formation of the cuttings´ bed and to predict oscillations of pressures in annulus due to the flow. A two-layer model is adopted, where the annular space is divided in two regions: bed and suspension. The bed (Region 1) is formed by the cuttings, which were deposited due to the action of gravitational force, while the suspension (Region 2) is the portion of the annular above the deposited bed, formed by the drilling fluid and cuttings. The constitutive equations of the aforementioned model are given by the equations of mass conservation for solids and liquids and the momentum conservation equations for the bed and the suspension. The finite volumes method was used to turn the differentials equations into discrete ones, while the Newton´s method was applied for the solution of the nonlinear system of equations. The solution is given through the following variables: bed height, solid velocity and fluid velocity both in bed and suspension, annular pressure and solid concentration in the annular. Examples of application of the methodology are presented, showing the behavior of the involved variables through time. The examples show the efficacy of the methodology to simulate drilling operations, in special hole cleaning ones.

[pt] A crise dos refugiados é apreendida em duas principais dimensões. De um lado, é a evidência de que a guerra tornou-se a condição generalizada de nosso tempo. Mais do que um evento extraordinário, a crise dos refugiados é signo da violência e da desigualdade como normalidade. Neste sentido, nomear como crise o aumento incessante dos deslocamentos é apenas uma forma de legitimar a violência constante em que vivem parcelas enormes da população mundial, especialmente as mais pobres. O fundamento humanitário do instituto do refúgio é indissociável da gestão global da iniquidade. Nesta primeira dimensão, qualificada como negativa, o instituto de refúgio, fundado em uma concepção de vida sempre diminuída, é apreendido como um dispositivo de controle e docilização. Por meio da distinção e classificação entre refugiados e migrantes, a vida, o direito e a cidadania surgem como bens escassos. De outro lado, sem recusar a tragédia, a crise surge em sua dimensão afirmativa. Nesta perspectiva, as classificações instituídas pelos estados cedem lugar às subjetividades produzidas pelos sujeitos que fogem. Os sujeitos em fuga afirmam o caráter constituinte e ontológico da fuga: atravessam a sobrevivência para afirmar a resistência como fundamento da vida, atribuindo, por meio de sua luta, o valor e a dignidade da própria vida. Simultaneamente à dor, à negatividade e à violência, na fuga existe o desejo positivo por liberdade e democracia. Os sujeitos decidem fugir porque querem viver. Não se trata de recusar a tragédia, mas sim recuperá-la do vazio e da impotência. / [en] The refugee crisis is considered in two main dimensions. On the one hand, it demonstrates that war has become the generalized condition of our time. More than an extraordinary event, the refugee crisis is a sign of the normalization of violence and inequality. In this regard, naming as a crisis the incessant increase of displacement is a way of legitimizing the constant violence in which large portions of the world population live, especially the poorest. The humanitarian foundation of the institution of refuge is inseparable from the global management of iniquity. In this first dimension, qualified as negative, the refuge regime, founded on a conception of always diminished life, is treated as a mechanism of control and docilization. Through the distinction and classification of refugees and migrants, life, rights and citizenship arise as scarce goods. On the other hand, without rejecting this tragedy, the affirmative dimension of the crisis is considered. In this perspective, the classifications established by states give way to the subjectivities produced by the fleeing subjects. They affirm the constitutive and ontological character of the escape: through survival, subjects in escape assert resistance as the foundation of life, giving, through their very struggle, value and dignity to life itself. Concomitant to the pain, negativity and violence, in escape there is a positive desire for freedom and democracy. Escaping subjects decide to flee because they want to live. This is not to deny the tragedy, but reclaim escape from emptiness and impotence.

[pt] A água potável não existe mais em abundância. É preocupante verificar que o desperdício e a contaminação dos recursos hídricos ainda sejam práticas recorrentes, mesmo diante de evidências pessimistas acerca de sua disponibilidade, como observado no local escolhido para o desenvolvimento desta pesquisa. Portanto, este trabalho tem como objetivo apresentar soluções para evitar a contaminação do sistema de abastecimento, recomendar equipamentos de saneamento, sugerir um esquema de drenagem que não favoreça a proliferação de vetores de doenças, propor uma estratégia para o manejo adequado dos animais domésticos e garantir o fornecimento de água verdadeiramente potável na vila de Tanahbala, na Indonésia. O desenho metodológico está alinhado aos pressupostos da pesquisa exploratória, com a apresentação do diagnóstico local, para posterior análise quantitativa por meio da aplicação de um software de modelagem matemática, denominado Modflow 2000, versão 4.2.0.1.5.1. A ferramenta foi utilizada para visualizar o fluxo dos contaminantes no lençol freático e estimar a concentração dessas substâncias na fonte de abastecimento da vila, para posterior apresentação das sugestões de melhoria. Como resultado do diagnóstico local e dos níveis numéricos de contaminação, foi possível observar que as causas desses problemas estavam ligadas ao esgoto doméstico, à criação desordenada de animais e à proximidade de um cemitério. Sugeriu-se então algumas soluções como a realocação dos poços para captação de água, a construção de cisternas para captar água da chuva, a utilização de liners e de uma camada de geomembrana, o manejo dos dejetos da criação de animais, drenagem e soluções de saneamento. / [en] Potable water has become increasingly scarce. It is no longer an infinitely renewable resource as we once thought it was. However, it is not unusual to see hydric resources being wasted or contaminated – despite all the pessimistic forecasts regarding its availability for the future generations. Actually, lack of water is not a far-fetched problem anymore. Around 1.6 billion people rely on insufficient hydric resources. By 2020, this number will double: there will be about 3 billion people with insufficient access to drinking water (Boff, 2005). The central theme of the present research deals with the problems provoked by an inefficient management of hydric resources. Its aim is to provide alternatives for managing water in the small and remote village of Tanahbala, in Indonesia. In this distant town, solutions which might be feasible elsewhere do not always prove to be possible. In order to provide potable water for the villagers in Tanahbala, it is crucial to overcome three main obstacles: 1) the inappropriate disposal of domestic sewage; 2) the lack of livestock management; and 3) the contamination provoked by a neighboring cemetery. So as to address these problems, the present study has pointed out a few measures, such as the replacement of water wells, the construction of tanks for catching and storing rainwater, the use of liners and a layer of geomembrane, the appropriate management of the animals excrement, as well as many other sanitary solutions. All these recommendations attempt to meet the village s needs without requiring a sophisticated infrastructure – which is not within the villagers reach at the present time. According to data from the World Health Organization (WHO) and UNICEF (2004), 1.1 billion people around the world do not have access to pure water. In the meantime, 2.6 billions do not live in areas with adequate sewage. Tanahbala, the place studied in this research, is just one more item in the apparently endless list of locations deprived from essential resources such as water. The troublesome water distribution and sewage treatment has a significant impact on mortality rates. All over the world, from four to six thousand children die everyday because of diseases associated to the lack of potable water or inadequate sewage treatment (WSSCC, 2011). In Indonesia, an impressive number of people live below the poverty line. In these lower social layers, the lack of potable water remains the most prominent health problem. The reasons behind this problem are the geographic aspects of Indonesia and the precariousness of the infrastructure used to distribute water. Quite differently from continental areas, Indonesia does not have the means to create a centralized water distribution system. Formed by thousands of islands, the country has to delegate to each one of them the management and the treatment of hydric resources. This is the reason why the population of Indonesia has suffered from a number of diarrheic diseases caused by contaminated water. No wonder diarrhea is still ranked among the ten main causes of deaths in Indonesia (WHO/ UNICEF, 2004). In fact, chronic infectious diarrhea has been detected in 66.7 per cent of the population. Based on this information, it is unavoidable to come to the conclusion that both, the treatment and the distribution of water in Indonesia, are quite far from the minimum security standards. Hence, it is clearly urgent to develop strategies to meet the population s needs, especially in the most distant islands, where potable water is still a far-fetched dream. In Indonesia, underground water is normally good from a microbiological viewpoint. The problem is that it is easily contaminated due to the emission of pollutants from homes, factories, plantations and even cemeteries. The present research focuses on specific types of water pollution: the contamination provoked by cemeteries, livestock and domestic sewage. The first part of this research has been developed by means of observing the region and collecting documents on the governmental database, so that the local characteristics could be thoroughly understood. The methodological design adopted, therefore, is in line with what is called exploratory research. In the engineering field, exploratory research is particularly useful when it is necessary to estimate the feasibility and the costs of a given project. The scope of the present research is precisely that: the aim is to provide a solid ground for the development of future research that might work on a more definite solution for the hydric resources in Tanahbala. First, this research presents a diagnosis of the local situation. Afterwards, a quantitative analysis is carried out with the help of a mathematical modeling software called Modflow 2000, version 4.2.0.1.5.1. This tool has been used to visualize the flow of contaminants in the underground water, as well as to estimate the concentration of substances in the water supply used by those who inhabit Tanahbala. In the end, this study recommends some improvements, without disregarding the limited resources and the precarious infrastructure available in the village. The inappropriate location of the cemetery and the careless management of livestock are not the only threats to the quality of the soil and the water in Tanahbala. The population is also used to bathing in public water sources, which certainly worsens the contamination problem. Raw sewage and animals surround the village, forming a single nucleus of contamination. The cemetery is on the left side of the entrance of the village. In addition to that, the well that supplies water to Tanahbala is dangerously close to the contaminated areas. Occasional earthquakes and tsunamis add chaos to a situation which is already quite precarious. In 2004, Indonesia was hit by a devastating tsunami, whose tragic effects were also felt in Tanahbala. A great part of the village lies on a type of soil that is mostly sandy, favoring the penetration of pollutants, due to its high permeability level. This characteristic increases considerably the risks of underground water contamination. The toxic fluids that come from the decomposition of corpses are the main cause of environmental pollution provoked by cemeteries. The crucial challenge is to stop them fluid from infiltrating into the soil and contaminating underground water. Liners are layers of low permeability formed by natural, artificial or a combination of both materials. The objective of these layers is to protect a given area from the infiltration of harmful fluids. One of its essential features is also the capacity of removing impurities. The use of liners is very common in sandy soils, where their efficiency is out of question. When used in this type of soil, the liners manage to reduce significantly the permeability level. Moreover, it is a low cost alternative, since it does not require the employment of higher technologies. The combination of these characteristics seems to point out the use of liners as the ideal option for protecting the inhabitants of Tanahbala against the hazardous substances that come from the cemetery. Geomembranes may also be an important ally. They are impermeable synthetic barriers, quite resistant from a physical and chemical point of view, and with low hydraulic conductivity. They are commonly used to stop leachate from migrating into the soil or underground water. Because they are susceptible to flaws, geomembranes should not be the only mechanism of protection. It is fundamental to rely on a more complete system of isolation. Taking into account the peculiarities of the Indonesian context, the present research recommends the use of a geomembrane and a liner formed by soil, cement and quicklime. Domestic sewage contains pathogens that cause several diseases, such as typhoid, infectious diarrhea and amebiasis. In Tanahbala, sewage is generally left on the soil, contributing to the dissemination of a wide variety of diseases. Besides, both superficial and underground water quality tends to be altered by this kind of contamination. The main consequences are a change in the color and in the smell of water, as well as a considerable reduction in the concentration of oxygen. The water pollution triggered by the lack of adequate sewage treatment is also harmful for the local environment, putting at stake the survival of animals and vegetation in the Indonesian village. The position of the wells in relation to the main points where contamination by sewage happens is also a fundamental aspect. In Tanahbala, the wells that provide drinking water for the houses are dangerously located downstream in relation to the places where contamination occurs. The solution is quite simple: repositioning these wells and placing them upstream is an essential step in order to improve the quality of the water available to the villagers. In addition, it is essential to construct a septic tank where sewage can be disposed and decomposed by anaerobic bacteria. The present research has used the Brazilian standards to suggest the measures for the Indonesian septic tank. However, in further studies, it is important to use local data to design the ideal system for the villagers in Tanahbala. Placing tanks to catch and store rainwater is an intelligent and inexpensive measure. With the high rainfall rates in Indonesia, this option seems to be very promising. As long as these tanks remain protected, the water stored by them is harmless. The choice of the material for the tank is also relevant. Cement lasts longer. However, if it is difficult to transport this material to Tanahbala, plastic tanks might be a better option. The construction of dungyards seems to be the most appropriate option for the population in Tanahbala. Besides presenting low costs, they are easily managed. The excrement kept in these dungyards remains there for 120 days. Throughout this period, organic matter becomes stable and the pathogens in it are deactivated. Composting is also a worthwhile alternative; after all, this process is able to reduce the bad smell and the proliferation of hazardous microorganisms. On top of that, composting turns useless ordure into a valuable commodity: manure, which is quite useful as a fertilizer. The main challenges regarding the use of composting have to do with handling three variables – humidity, aeration and temperature. The creation of an efficient draining system is essential and challenging at the same time. The first difficulty has to do with handling the rainwater that accumulates on the ground. When the draining system does not work properly, the population suffers from a number of problems, such as floods and diseases related to the uncontrolled accumulation of water: diarrhea, typhoid, leptospirosis and malaria are some of the illnesses that become widespread once draining is not efficient. In addition, humid soils provide a longer life for microorganisms. Thus, draining is an important tool when it comes to reducing the contamination of the soil by pathogens. In Tanahbala, specifically, it is recommended to adopt a microdraining system that combines three modalities: superficial, underground and vertical.Counting on appropriate equipment is not enough when the population is not aware of its environmental and sanitary responsibilities. Therefore, it is fundamental to raise people s awareness on the importance of adopting new hygiene habits and helping protect the environment.

[pt] A análise de fluxo em solos parcialmente saturados exige o conhecimento das propriedades hidráulicas do solo: a curva característica, q(y), e a curva de permeabilidade, k(y). Entre os problemas geotécnicos que envolvem fluxo em meios parcialmente saturados pode-se citar a instabilização de encostas, muitas vezes associada a variações de sucção, e o transporte de contaminantes, pois, freqüentemente, a fonte contaminante está acima do nível d`água. O principal objetivo deste trabalho é a implementação numérica de um programa, baseado num código de elementos finitos, para a realização da retroanálise de parâmetros de fluxo em solos parcialmente saturados a partir de ensaios de campo, e que forneça também informações sobre a qualidade da estimativa obtida. O método de retroanálise utilizado permite a determinação simultânea da curva característica e da curva de permeabilidade a partir de dados de fluxo transiente. O programa desenvolvido foi utilizado para determinar os parâmetros de fluxo de um ensaio realizado no campo experimental II da PUC - Rio. Com base na análise dos resultados obtidos neste ensaio e na análise de sensibilidade foi proposto um ensaio de configuração mais simples que pode fornecer resultados satisfatórios na determinação das propriedades hidráulicas de solos parcialmente saturados. / [en] Flow analysis in partially saturated soils requires the determination of soil hydraulic properties: its characteristic curve, q(y), and its permeability curve k (y). The instabilization of slopes, often associated with suction variations, and the transport of contaminants, where the source of contaminants is often above water leve, are some of the geotechnical problems involving flows in partially saturated media. The main objective of this work is the numerical implementation of a program, based on finite element coding, for the back analysis of flow parameters in partially saturated soils, based on field experiments, capable of providing information on the quality of the estimates obtained. The back analysis method used here allows the simultaneous determination of the characteristic and permeability curves from transient flow data. The program was used to determine flow parameters of a field experiment conducted in Experimental Field II (PUC- Rio). A simpler configuration test is proposed based on the analysis of the results obtained in this field experiment and on a sensitivity analysis. This test may provide satisfactory results in the determination of hydraulic properties of partially saturated soils. / [es] El análisis de flujo en suelos parcialmente saturados exige el conocimiento de las propiedades hidráulicas del suelo: la curva característica, q(y), y la curva de permeabilidade, k(y). Entre los problemas geotécnicos que consideran flujos en medios parcialmente saturados se puede citar la inestabilidad de pendientes, muchas veces asociada a la variaciones de succión; y el transporte de contaminantes, ya que frecuentemente la fuente contaminante está encima del nível de agua. El principal objetivo de este trabajo es la implementación numérica de un programa, basado en un código de elementos finitos, para la realización del retroanálisis de parámetros de flujo en suelos parcialmente saturados a partir de ensayos de campo, y que brinde también informaciones sobre la calidad de la estimatición obtenida. El método de retroanálisis utilizado permite la determinación simultánea de la curva característica y de la curva de permeabilidad a partir de datos de flujo transitorio. El programa desarrollado fue utilizado para determinar los parámetros de flujo de un ensayo realizado en el campo experimental II de la PUC - Rio. Analizando los resultados obtenidos en este ensayo y el análisis de sensibilidad, se propone un ensayo de configuración más simple que puede dar resultados satisfactorios en la determinación de las propiedades hidráulicas de suelos parcialmente saturados.