Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-07-13T16:31:22Z No. of bitstreams: 1 2017_TomasJovianoLeitedaSilva.pdf: 13960621 bytes, checksum: 19d34681a18cb386e3ff0747020f3206 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-08-29T19:00:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_TomasJovianoLeitedaSilva.pdf: 13960621 bytes, checksum: 19d34681a18cb386e3ff0747020f3206 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-29T19:00:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_TomasJovianoLeitedaSilva.pdf: 13960621 bytes, checksum: 19d34681a18cb386e3ff0747020f3206 (MD5) Previous issue date: 2017-08-29 / Todos materiais sujeito a esforços mecânicos são passivos de fissuração e ruptura, e a avaliação da mudança de parâmetros como resistência mecânica e condutividade hidráulica após essa condição é de interesse à engenharia como um todo. Materiais porosos que permitem a passagem de água através de sua estrutura sofrem mudanças sensíveis no fluxo de fluidos através dos mesmos quando fissurados. Camadas finas apresentam espessuras tal que as fissuras possam atravessar inteiramente o meio em suas iterações mais severas, modificando o próprio regime do fluxo por meio da intensa alteração do meio. Em diversas obras da geotecnia, essas fissuras manifestam-se nas superfícies, sejam elas geossintéticos, pavimentos, faces de barragem ou especificamente camadas de cobertura de aterros. A manifestação dessas fissuras nas suas respectivas superfícies permite a avaliação de situações que refletem comportamentos internos que não são facilmente acessíveis. As diferentes técnicas de análise de imagem permitem a extração de dados complexos das fissuras, da distribuição das aberturas, área fissurada e comprimento das mesmas. Estes dados de difícil extração sem uso da computação permitem avaliar várias propriedades de interesse ao correlacionar esses parâmetros geométricos com as propriedades do meio fissurado. A partir de algumas correlações de abertura das fissuras e geometria tridimensional pode-se entender o modo de ruptura do material e também simular o comportamento das trincas em níveis profundos. Com os dados da geometria superficial correlacionados aos valores de profundidade ao longo do meio pode-se determinar o meio fissurado pelo qual um fluido deve percolar. Definindo-se as condições de contorno, avalia-se como ocorrerá a infiltração por um modelo análogo ao de um tanque, no qual a lâmina de água altera-se proporcionalmente ao valor do volume percolado. Para avaliar e calibrar os métodos da etapa computacional foi produzida uma camada de mistura de solo e bentonita compactada em uma caixa que permitissem a fissuração do solo. O material foi selecionado como resultado de ensaios de fissuração em pequena escala e avaliações de parâmetros relevantes para que manifestasse propriedades avaliadas na dissertação, em especial a fissuração após ciclos de ressecamento. O solo foi submetido a uma saturação na condição de fissuração estável e foi avaliada a infiltração da água através do mesmo. Com os dados das fissuras superficiais nesse estado e os dados experimentais da infiltração, foram feitas comparações entre os modelos de calibração e os resultados experimentais. Com os valores experimentais verificou-se que o modelo de tanque em meio fissurado previu bem os resultados, quando as condições de contorno eram definidas com rigor e que as fissuras aumentaram a vazão 42 vezes em relação ao resultado para o meio intacto. / All materials under mechanical loads are subject to cracking and failure; as such, the evaluation of the relevant parameter changes under such conditions is of great interest to engineering field as a whole. Porous materials that allow the passage of fluids through them suffer sensible change in flow conditions when cracked. Thin layers have a thickness that allows severe cracks to penetrate it fully, changing the flow regime in the medium as a result of intense geometric changes in the layer. The cracks manifest themselves in several geotechnical applications, from geosynthetics, pavement, dams and specifically in liners. The surface cracks in those respective techniques allows the collection of relevant data that reflects internal behaviour of the medium that is not easily obtainable. The different image analysis techniques allow the extraction of complex data of the cracks themselves, such as the distribution of openings, the percentage of cracked area and even the length of the cracks. This data is of difficult extraction without the use of computation and it creates the possibility of determining interesting properties by correlating geotechnical parameters to the cracked medium. With correlations of crack opening and three-dimensional geometry, it is possible to both understand the cracking condition of the application and simulate the geometry of the fissures in depth. The flow of water through the fractured medium is then simulated as an interaction between the geometry of the cracked layer and boundary conditions of water head, in analogue manner to a closed tank where the water level reduction is proportional to the volume flown. A layer composed of a mixture of natural tropical soil with added bentonite was compacted into a larger scale to calibrate and evaluate the results of the simulation. The material was selected after several experimental evaluations done prior to the larger scale infiltration, where different conditions were created to optimize the desired properties, mostly cracking after desiccation. After three cycles of desiccation, the cracks were in a stable state, and the soil was submitted to a saturation. In this state, the volume infiltrated was measured and later compared with the simulation results. In a latter step, the models were evaluated in relation to their reliability and sensibility towards change in fed parameters. The evaluation of flow in a saturated cracked medium by a water tank model produced very close results when the boundary conditions are defined rigorously and that the presence of cracks increased the water flow by a factor of 42 in relation to the intact surface.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-10-24T18:34:30Z No. of bitstreams: 1 2017_HeloisadoEspíritoSantoCarvalho.pdf: 1652561 bytes, checksum: 9b14afead4b75613edd445a2efcbd451 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-11-01T13:11:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_HeloisadoEspíritoSantoCarvalho.pdf: 1652561 bytes, checksum: 9b14afead4b75613edd445a2efcbd451 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-01T13:11:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_HeloisadoEspíritoSantoCarvalho.pdf: 1652561 bytes, checksum: 9b14afead4b75613edd445a2efcbd451 (MD5) Previous issue date: 2017-11-01 / As barraginhas são utilizadas como técnica de manejo e conservação do solo e da água, principalmente no controle de erosão em estradas rurais. Programas de Pagamento por Serviços Ambientais (PSA) como o Produtor de Águas, capitaneado pela a Agência Nacional de Águas (ANA) e parceiros, vêm utilizando essa técnica não apenas para o controle do escoamento superficial da água em estradas e consequente erosão e carreamento de sedimentos para os corpos hídricos, mas também alegando que estas favorecem a infiltração de água no solo, colaborando, inclusive para a elevação do nível do lençol freático e do escoamento de base em bacias hidrográficas. A proposta do presente estudo foi avaliar a capacidade de infiltração destas estruturas em dois diferentes solos do bioma Cerrado. Foram medidas a velocidade de infiltração básica (VIB) em campo, por meio do infiltrômetro de anéis concêntricos, a condutividade hidráulica saturada (Ks), por meio do permeâmetro de carga constante, e foram determinados o perfil textural, o teor de matéria orgânica (MO), a densidade (Ds) e a porosidade total (PT) do solo. Tais parâmetros foram determinados para três barraginhas localizadas em área de Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA) e três em área de Cambissolo (CX), solos típicos do Cerrado e do Distrito Federal. Para todos os parâmetros foram adotadas três repetições e diferentes camadas do perfil do solo. Para análise estatística dos dados utilizou-se o teste F para comparação das variâncias seguido do teste T-Student para comparação das médias, ambos a 5% de significância. Os resultados mostraram que a VIB medida em campo por meio do infiltrômetro de anéis concêntricos apresentou diferença significativa, com valores 3,5 vezes superiores fora das barraginhas quando comparados aos valores obtidos dentro delas. Os valores foram da ordem de 90 mm.h-1 em área de Cambissolo Háplico distrófico no interior da barraginha e 302 mm.h-1 fora delas; e de 136 mm.h-1 e 471 mm.h-1 para áreas de Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico, dentro e fora, respectivamente. Não foi identificada nenhuma alteração significativa nas características físicas do solo que pudessem justificar tais diferenças nos valores de infiltração. Portanto, o estudo sugere que o processo de infiltração no interior das barraginhas é governado pela condição da superfície do solo o que mostra que os programas voltados para o manejo e a conservação do solo e da água devem focar na manutenção recorrente destas estruturas físicas e na pesquisa sobre formas de aumentar a capacidade de infiltração de barraginhas. / "Barraginhas" also known by infiltration basins are used as a technique for soil and water management and conservation, mainly in erosion control on rural roads. Environmental Services Payment Programs (PSA) as the Water Producer, led by the National Water Agency (ANA) and partners have been using this technique not only to control the surface runoff of water on roads and consequent erosion and sediment transport to the water bodies, but also claiming that they stimulate water infiltration into the soil and also contributing to the elevation of groundwater level and base flow in watersheds. The purpose of the present study was to evaluate the infiltration capacity of those infiltration basins in two different soils of the Brazilian Savanna. It was measured: the basic infiltration velocity (VIB) in the field by using the doublering infiltrometers, saturated hydraulic conductivity (Ks) by the constant head soil core and the textural profile, organic matter (OM), soil density (Ds) and total porosity (PT). These parameters were determined for three basins located in the area of the Oxisol (LVA) and three basins located in the Cambisolo area (CX), both considered typical Cerrado soils found in the Federal District. For all parameters, three replicates were conducted in different depths. For statistical analysis of the data the F test was used to compare the variances followed by the Student Ttest for comparison of the means, both at 5% significance. The results showed that the VIB measured in field by the double-ring infiltrometers was significantly different when comparing the condition inside and outside the basins with values 3.5 times higher outside them. The values obtained were 90 mm.h-1 in the basins located in Cambisol area and 302 mm.h-1 outside them, while in Oxisol the VIB was 136 mm.h-1 and 471 mm.h-1 inside and outside the basins, respectively. The infiltration process inside the basins is determined by the soil surface condition, which shows that programs for soil and water management and conservation should focus on the recurrent maintenance of these physical structures and on the research on ways to increase infiltration capacity of the basins

O presente trabalho tem como objetivo investigar o comportamento hidráulico e mecânico de misturas de solo-bentonita (SB) e de solo-cimento-bentonita (SCB), bem como analisar a influência da variação do teor de bentonita e cimento com a finalidade de propiciar resultados capazes de auxiliar para um projeto construtivo de barreiras verticais de contaminantes. O programa experimental consistiu na realização de ensaios de compressão não-confinada, ensaios triaxiais convencionais adensados não-drenados (CIU) e ensaios de condutividade hidráulica a fim de se estudar o comportamento das misturas de SB e SCB em termos de tensão-deformação-resistência e permeabilidade. Foram analisados diferentes fatores água-cimento, teores de umidade, tensões confinantes. Também foi avaliado o comportamento desses materiais através da definição de três valores distintos de teor de bentonita nas amostras de SCB. Já para as amostras de SB foram avaliados dois teores de bentonita. Em um primeiro instante, os resultados dos ensaios realizados para cada tipo de mistura foram analisados separadamente. A análise global dos resultados permitiu identificar as alterações provocadas na resistência, deformabilidade e condutividade hidráulica pela variação dos parâmetros. Os resultados dos ensaios de compressão não-confinada demonstraram que a variação do teor de umidade não implicou na variação de resistência ao cisalhamento de pico para amostras com mesmo fator águacimento. Os ensaios CIU indicaram que o aumento do teor de bentonita nas amostras acarretou em um aumento da resistência ao cisalhamento de pico e da rigidez do material. A condutividade hidráulica das misturas de SB apresentaram valores inferiores em relação às misturas de SCB.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-12-20T12:02:04Z No. of bitstreams: 1 2016_DidierAntonioGutierrezRestrepo.pdf: 4559160 bytes, checksum: 0f69e165033a5c7c9b7e3a2e941c0b09 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-30T21:43:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_DidierAntonioGutierrezRestrepo.pdf: 4559160 bytes, checksum: 0f69e165033a5c7c9b7e3a2e941c0b09 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-30T21:43:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_DidierAntonioGutierrezRestrepo.pdf: 4559160 bytes, checksum: 0f69e165033a5c7c9b7e3a2e941c0b09 (MD5) / O crescente aumento na população mundial e a consequente geração de resíduos sólidos urbanos levam a preocupação por sua correta disposição e tratamento, na busca por soluções que otimizem as condições de destinação atuais. Os aterros sanitários são a alternativa considerada mais viável até o momento, na sua concepção básica, as camadas de impermeabilização constituem um dos componentes mais críticos destes sistemas de armazenamento de resíduos, sendo suas características hidromecânicas afetadas por processos de fissuração dos materiais argilosos que normalmente as compõem. A utilização de materiais alternativos neste tipo de camada tem mostrado uma importante aplicabilidade, principalmente pela existência dos mesmo no próprio aterro. Neste sentido, o resíduo de construção civil (RCC) apresenta um excelente potencial de aplicação. Contudo, sua característica essencialmente granular pode acarretar problemas relacionados à impermeabilidade destas camadas. Neste sentido, a proposta desta pesquisa é avaliar o efeito da adição de bentonita ao RCC de forma a avaliar suas propriedades hidromecânicas, com ênfase ao processo de fissuração e condutividade hidráulica. A mistura RCC-Bentonita compactada empregada em camadas impermeáveis para retenção de contaminantes em aterros sanitários e avaliada nesta pesquisa tende a representar uma solução viável ao problema da disposição destes resíduos, bem como do seu reaproveitamento de forma sustentável. Neste trabalho são apresentados resultados de ensaios de compressão, compactação, condutividade hidráulica, resistência à compressão simples, difração de raios x, pH e uma análise de imagens para o estudo da fissuração dos materiais. Além do RCC como material base do estudo, foram utilizadas misturas RCC-bentonita em vários teores visando à obtenção da porcentagem mais adequada para cumprir com os requisitos mínimos de utilização como cobertura de aterros sanitários. As misturas (RCC-Bentonita) ensaiadas apresentaram um comportamento predominantemente granular para os quais, os valores de condutividade hidráulica diminuíram com o acréscimo do teor de bentonita, somente o RCC+14%apresentou uma redução da condutividade hidráulica de 10-6 para 10-9m/s, compatível com a recomendada para camadas de cobertura de aterros sanitários. A utilização do software de distribuição livre ImageJ mostrou ser uma ferramenta útil na análise do processo de fissuração, visando a identificação dos mecanismos que a produzem. A mistura com melhor comportamento em quanto à fissuração foi também o RCC+14%, no que tem a ver com o começo da fissuração, atraso no tempo de propagação da fissuração e taxa de fissuração. / The increasing world population and the consequent solid urban waste generation lead to concern for its correct disposal and treatment, through the search for solutions that optimize the current disposal conditions. In general, landfills are the alternative, until now, considered more viable and in its basic design, the waterproofing layers constitute one of the most critical components in these waste storage systems, since the hydro-mechanical characteristics are affected by cracking processes on the clay materials that normally make up it. The use of alternative materials in this type of layer is shown an important application of these materials, especially by the existence of them in the landfills. In this sense, usability of construction waste (RCC) has shown great potential for application. However, its characteristic, essentially granular, many times can cause a problem with respect to impermeability of these layers. For this reason, the purpose of this research is to evaluate the effect of adding bentonite to the RCC in order to evaluate it assessed its hydro-mechanical properties, with emphasis on cracking and hydraulic conductivity process. The RCC- bentonite compacted mixture used in waterproof layers to retain contaminants in landfills evaluated in this research tends to represent a viable and sustainable solution to the problem of disposal of this waste and its reuse. This thesis presents results of simple compression, compaction, hydraulic conductivity, X-ray diffraction and acidity testes, as well as an image analysis to study the cracking of materials. In addition to the RCC as base material of the study, RCC-bentonite mixtures were used at various tenors in order to obtain the most appropriate percentage to meet the minimum requirements for use as landfill cover. Residues (RCC) tested showed predominantly granular behavior for which the hydraulic conductivity values decreased with the addition of bentonite content, only for the RCC+14% the hydraulic conductivity presented a reduction from 10-6to 10-9 m/s compatible with the normative magnitude required for waste landfills cover layers. The use of the free distribution software ImageJ proved to be a useful tool in the analysis of the cracking process for the identification of the mechanisms that produce it. The mixture with the best performance was also RCC+14%, in that have to be with the start of cracking, the delay time of cracking and crack propagation rate.

O presente trabalho foi realizado com o objetivo de quantificar e caracterizar a variabilidade espacial dos parâmetros equação K = Kq=0 exp(bq), determinada pelo método do perfil instantâneo. Nessa equação, Kq=0 é o coeficiente linear da reta lnK versus q ou a condutividade hidráulica (K) para o teor de água no solo (q) igual a zero e b o coeficiente angular. O experimento foi realizado no campus da "Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz" - ESALQ/USP, localizado no município de Piracicaba (SP), em um Latossolo Vermelho Amarelo, álico, A moderado, textura média, (Typic Hapludox), moderadamente a bem drenado. A parcela experimental tinha um comprimento de 70 m e uma largura de 20 m; na sua linha central ao longo do comprimento foram considerados 50 pontos de observação, distanciados de 1 m entre si e, em cada um deles, instalados 5 tensiômetros eqüidistantes com suas cápsulas porosas localizadas às profundidades de 0,15; 0,30; 0,45; 0,60; 0,75 m. No ponto central de cada circunferência de 0,10 m de raio, na qual foram equidistantemente instalados 5 tensiômetros, foi instalada uma sonda de TDR para medida da umidade nas mesmas cinco profundidades em cada ponto de observação. As medições de umidade e potencial mátrico foram feitas durante 62 dias ou 1.370 horas, escolhendo se para este estudo o período compreendido entre os tempos de redistribuição 78 a 604 horas. Os resultados de umidade no solo (q), potencial mátrico (fm), lnKq=0 e b, foram submetidos à análise estatística exploratória e descritiva para verificação da distribuição e identificação de valores extremos. Também se calculou o número mínimo de subamostras necessárias para estimar o valor médio representativo dos parâmetros avaliados, para um nível de probabilidade de 95%, nos valores de 5, 10, 20 e 30% de coeficiente de variação em torno da média. Para os parâmetros lnKq=0 e b a análise do número de amostras foi também feita pela técnica "bootstrap". Análise da estabilidade temporal foi realizada com os dados de umidade no solo e potencial mátrico. Os resultados indicaram que o padrão de variabilidade dos parâmetros hídricos estudados (q, fm, b e lnKq=0 ) aumentou em profundidade, sendo os maiores coeficientes de variação aqueles apresentados pelo b. A variabilidade da umidade (q) foi baixa e aumentou com o tempo de redistribuição, enquanto que o potencial mátrico (fm), apresentou comportamento oposto, qual seja, variabilidade alta no início da redistribuição diminuindo para média no final da avaliação. Não houve relação entre os parâmetros quanto ao número de amostras necessárias para estimar a média, indicando que a utilização dos métodos para determinação de número de amostras pode gerar valores bem diferentes e que sua aplicação deve ser feita com prudência. Tanto a umidade do solo quanto o potencial mátrico apresentaram estabilidade temporal, o que permitiu identificar quais os locais mais indicados para a realização de amostragens com reduzido esforço e grande precisão. / This work was carried out with the objective of quantifying and characterizing the spatial variability of the K = Kq=0 exp(bq) equation parameters, determined by means of instantaneous profile method. In this equation, b is the slope and Kq=0 the intercept of the linear regression of lnK versus q. The experiment site is located at the Campus “Luiz de Queiroz”, University of São Paulo, county of Piracicaba (SP), Brasil (22 o 42’ 30” S e 47 o 38’ 00” W) in a Typic Hapludox. The experimental plot dimensions were: length = 70 m and width = 20 m. In the central line of the length, 50 observation points 1m among themselves were considered each one with i) 5 mercury manometer tensiometers equally spaced in a 0.10 m radius circumference with their porous cups installed at 0.15, 0.30, 0.45, 0.60 and 0.75 m soil depths and ii) one TDR probe in the central point of the above circumference to measure soil-water content at the same five soil depths. Measurements of soil-water content and matric potential were made during 62 days of soil water redistribution, but the study was carried out using the redistribution time range from 78 to 604 hours. Results of soil-water content (q), matric potential (fm), lnKq=0 and b were analyzed by the exploratory and descriptive statistics in order to verify the data distribution and to identify outliers values. The minimum number of samples necessary to estimate the mean value of the assessed parameters was also calculated at a probability level of 5%, for variation coefficient values of 5, 10, 20 and 30%. For the parameters lnKq=0 and b, the analysis of number of sa mples was also made by using the "bootstrap" technique. Time stability analysis was used for soil-water content and matric potential data. The results have indicated that the variability of the studied hydric parameters (q, fm, b and lnKq=0 ) increased with soil depth, being the higher variation coefficients those of the parameters b. The soil water-content (q) variability was low and increased with the soil water redistribution time, whereas the matric potential had an inverse behavior, that is, high variability at the beginning of the soil water redistribution, decreasing to a medium one at the end of evaluation. There was no relation among parameters in terms of number of samples needed to estimate the mean, indicating that the use of methods to determine the number of samples can led to values very differents; hence the appliance of these methods should be done with caution. Both soil-water content and matric potential presented time stability, which permitted to identify the best points for future samplings with less effort and high precision.

Este trabalho investiga o uso e a adequação de uma abordagem estocástica para o processo de avaliação de risco à saúde humana devido à ingestão de água subterrânea contaminada. A referida abordagem estocástica se caracteriza pela representação da variabilidade espacial e das incertezas associadas à condutividade hidráulica do meio poroso. A metodologia proposta é ilustrada através de um estudo de caso. Em função da metodologia utilizada, a avaliação de risco fornece, como resultado, uma informação adicional ao tomador de decisão, uma vez que são estimados o risco e a sua chance de ocorrência. Deste modo, o conceito de risco passa a ter uma conotação mais abrangente, já que o mesmo é expresso por duas dimensões: a conseqüência e a sua probabilidade associada. A execução deste trabalho exigiu o estudo e o desenvolvimento dos seguintes tópicos: - Geração de campos aleatórios bidimensionais de condutividade hidráulica, usando o método de Simulação Gaussiana Seqüencial (SGS). - Implementação computacional de um modelo numérico de fluxo permanente unidimensional em meio poroso não saturado. - Implementação computacional de um modelo numérico de transporte de contaminantes unidimensional em meio poroso não saturado sob regime de fluxo permanente. - Implementação computacional de um modelo numérico de fluxo permanente tridimensional em meio poroso saturado. - Implementação computacional de um modelo numérico de transporte de contaminantes tridimensional em meio poroso saturado sob regime de fluxo permanente. O modelo numérico de fluxo permanente unidimensional em meio poroso não saturado foi baseado no conceito de continuidade e no uso da equação de Darcy para meios porosos, particularizados para o caso de regime permanente. O principal objetivo do desenvolvimento do referido modelo foi a obtenção de curvas de saturação e de carga hidráulica para utilização no modelo de transporte de contaminantes unidimensional em meio poroso não saturado. O modelo numérico de transporte de contaminantes unidimensional em meio poroso não saturado foi baseado na equação clássica de advecção-difusão utilizada para descrever o transporte de contaminantes em meio poroso não saturado, particularizada para as hipóteses de regime permanente, substância não reativa, equilíbrio local e relação linear entre as concentrações na fase sólida e na fase aquosa. O modelo numérico de fluxo permanente tridimensional em meio poroso saturado foi também baseado no conceito de continuidade e no uso da equação de Darcy para meios porosos, particularizados para o caso de regime permanente. Do ponto de vista de implementação computacional, o modelo foi desenvolvido tendo como inspiração a versão original do modelo MODFLOW. O principal objetivo do desenvolvimento do referido modelo foi a obtenção dos campos de velocidades para utilização no modelo de transporte de contaminantes tridimensional em meio poroso saturado. O modelo numérico de transporte de contaminantes tridimensional em meio poroso saturado foi baseado na equação clássica de advecção-dispersão usada para descrever o transporte de contaminantes em meio poroso saturado, particularizada para as hipóteses de regime permanente, substância não reativa, equilíbrio local e relação linear entre as concentrações na fase sólida e na fase aquosa. O modelo computacional adota o método das características modificado (MMOC) para a solução da equação de transporte. Os resultados obtidos pelos modelos computacionais desenvolvidos foram comparados a soluções analíticas e a soluções fornecidas por outros modelos disponíveis no mercado e o desempenho foi considerado satisfatório. O objetivo principal do desenvolvimento dos modelos foi o de se ter acesso e controle do código-fonte para criar versões que permitissem múltiplas execuções com diferentes campos de condutividade hidráulica. O estudo de caso analisado neste trabalho se caracteriza pela existência de uma lagoa, utilizada no passado como destinação final de efluentes líquidos provenientes de uma indústria. O uso da lagoa como área de descarte dos efluentes implicou em sedimentação de finos e resíduos do processo produtivo no fundo da lagoa, gerando uma fonte de contaminação da água subterrânea. Do ponto de vista da avaliação de risco, quando considerada a água subterrânea como caminho de exposição, foram estabelecidos dois cenários: cenário 01 (estação chuvosa) e cenário 02 (estação seca). No caso do cenário 01 (estação chuvosa), a contaminação da água subterrânea se dá através da contribuição da lagoa para o aqüífero em razão da diferença de carga hidráulica entre os dois. No caso do cenário 02 (estação seca), continua existindo a contribuição da lagoa para aqüífero, mas em uma área menor, em função da retração da lagoa na estação seca. A área correspondente ao solo exposto com a retração da lagoa continua contribuindo como fonte de contaminação, mas agora devido à recarga do aqüífero. Os resultados da avaliação de risco mostraram uma probabilidade de excedência do limite para o risco de 1 x 10-6 (um caso adicional de câncer em uma população de um milhão de pessoas) de 4,9 %, para o cenário 01, e de 17,4 %, para o cenário 02, considerando-se o receptor mais afetado. Estes resultados constituem o ponto central do desenvolvimento da presente tese, já que conferem uma dimensão a mais ao risco estimado. Portanto, verificou-se que o cenário 02 representou uma condição mais crítica do que o cenário 01. Foram comparadas duas abordagens estocásticas distintas em termos de representação da variabilidade espacial da condutividade hidráulica, considerando-se a estação chuvosa (Cenário 01). A primeira abordagem considera o meio heterogêneo e a segunda abordagem considera o meio homogêneo. Os resultados obtidos mostraram que a consideração de meio homogêneo resultou em uma subestimativa do risco em comparação à condição de meio heterogêneo. Em comparação a outros estudos já realizados relativos à questão da integração do conceito de análise de incerteza na propagação do contaminante com a avaliação do risco à saúde humana, este estudo apresenta algumas importantes diferenças, destacando-se principalmente: a natureza do estudo de caso; a análise do fluxo e transporte no meio não saturado; a geração de simulações condicionadas dos campos aleatórios de condutividade hidráulica; e a comparação direta entre duas abordagens estocásticas distintas quanto à variabilidade espacial da condutividade hidráulica. / This work investigates the use and adequacy of a stochastic approach to the process of human health risk assessment due to ingestion of contaminated groundwater. Such approach is characterized by the representation of spatial variability and uncertainty related to the hydraulic conductivity of the porous medium. The proposed methodology is illustrated with the presentation of a real case study. As a consequence of the proposed methodology, the risk assessment provides additional information to the decision-makers, once it estimates not only the risk but also its chance of occurrence. Thus, the concept of risk is represented by a broader meaning, as it is expressed by two dimensions: the consequence and its related probability. The present work required the study and development of the following: - Simulation of two-dimensional random hydraulic conductivity fields, using the Sequential Gaussian Simulation Method (SMS). - Computational implementation of a 1-dimensional steady-state unsaturated flow numerical model. - Computational implementation of a 1-dimensional contaminant transport numerical model for the vadose zone, assuming steady-state flow. - Computational implementation of a 3-dimensional steady-state saturated flow numerical model - Computational implementation of a 3-dimensional contaminant transport numerical model for the saturated zone, assuming steady-state flow. The 1-dimensional unsaturated flow model was based on the mass conservation and Darcy's equation for porous media, simplified by the steady-state flow hypothesis. The model was mainly developed to obtain saturation curves and hydraulic heads to be used as input to the contaminant transport model for the vadose zone. The 1-dimensional contaminant transport model for the vadose zone was based on the classical advection-diffusion equation, used to describe the contaminant transport in unsaturated porous media, assuming the hypotheses of steady-state flow, non-reactive substance, local equilibrium, and linear relationship between the concentrations in solid and aqueous phases. The 3-dimensional saturated flow model was also based on the mass conservation and Darcy's equation for porous media, simplified by the steady-state flow hypothesis. From the viewpoint of computational implementation, the model was developed taking as inspiration the MODFLOW original version. The model was mainly developed to obtain the velocity fields to be used as input to the contaminant transport model for the saturated zone. The 3-dimensional contaminant transport model for the saturated zone was based on the classical advection-dispersion equation, used to describe contaminant transport in saturated porous media, assuming the hypotheses of steady-state flow, non-reactive substance, local equilibrium, and linear relationship between the concentrations in solid and aqueous phases. The computational model adopts the modified method of characteristics (MMOC) to solve the transport equation. The results from the developed computational models were compared to analytical solutions and to solutions provided by other models that are free available in the market. The overall performance of the developed models was considered satisfactory. The main goal of developing the computational models was to get access and control of the source code to create versions that allow multiple runs with different hydraulic conductivity fields. The case study is characterized by the existence of a pond, used in the past as a final destination to an industrial effluent. Such use resulted in sedimentation of fine particles and production process wastes at the bottom of the pond, originating a source of groundwater contamination. To perform the human health risk assessment, when considering only groundwater as a exposure pathway, two scenarios were established: scenario 01 (rainy season) and scenario 02 (dry season). In the scenario 01 (rainy season) case, the groundwater contamination is due to the pond contribution to the aquifer, as a result of hydraulic head difference between them. On the other hand, in the scenario 02 (dry season) case, there is still the pond contribution to the aquifer, but in a smaller area, according to the shrinkage of the pond during the dry season. The resulting area of exposed contaminated soil continues contributing as a source of groundwater contamination, but now due to the natural aquifer recharge.In relation to a 1 x 10-6 (one additional case of cancer in a population of one million people) risk limit, the risk assessment showed an exceedance of 4.9 % for the scenario 01, and 17.4 % for the scenario 02, considering the most affected receptor. These results represent the main goal of the present work, since they bring an additional dimension to the estimated risk. Furthermore, the results showed that the scenario 02 (dry season) is more critical than the scenario 01 (rainy season), considering again the most affected receptor. Two different stochastic approaches in terms of representation of spatial variability of the hydraulic conductivity were compared, considering the rainy season (Scenario 01). The first approach assumes a heterogeneous porous medium, and the second one supposes a homogeneous porous medium. The results showed that the homogeneous porous medium approach led to a underestimation of the risks compared to the heterogeneous one. Compared to previous studies that relates the uncertainty analysis of the contaminant migration to the human health risk assessment, this study presents some important differences, especially the following: the nature of the real case study; the analysis of flow and transport in the unsaturated zone; the generation of conditionated simulations of hydraulic conductivity random fields; and direct comparison between two different stochastic approaches to the representation of spatial variability of the hydraulic conductivity.

O presente trabalho tem como objetivo investigar o comportamento hidráulico e mecânico de misturas de solo-bentonita (SB) e de solo-cimento-bentonita (SCB), bem como analisar a influência da variação do teor de bentonita e cimento com a finalidade de propiciar resultados capazes de auxiliar para um projeto construtivo de barreiras verticais de contaminantes. O programa experimental consistiu na realização de ensaios de compressão não-confinada, ensaios triaxiais convencionais adensados não-drenados (CIU) e ensaios de condutividade hidráulica a fim de se estudar o comportamento das misturas de SB e SCB em termos de tensão-deformação-resistência e permeabilidade. Foram analisados diferentes fatores água-cimento, teores de umidade, tensões confinantes. Também foi avaliado o comportamento desses materiais através da definição de três valores distintos de teor de bentonita nas amostras de SCB. Já para as amostras de SB foram avaliados dois teores de bentonita. Em um primeiro instante, os resultados dos ensaios realizados para cada tipo de mistura foram analisados separadamente. A análise global dos resultados permitiu identificar as alterações provocadas na resistência, deformabilidade e condutividade hidráulica pela variação dos parâmetros. Os resultados dos ensaios de compressão não-confinada demonstraram que a variação do teor de umidade não implicou na variação de resistência ao cisalhamento de pico para amostras com mesmo fator águacimento. Os ensaios CIU indicaram que o aumento do teor de bentonita nas amostras acarretou em um aumento da resistência ao cisalhamento de pico e da rigidez do material. A condutividade hidráulica das misturas de SB apresentaram valores inferiores em relação às misturas de SCB.

Submitted by Felipe Lapenda (felipe.lapenda@ufpe.br) on 2015-03-12T14:41:00Z No. of bitstreams: 2 Dissertaçao de Jane Ventura QUALIDADE DOS SOLOS DA BACIA DO RIO NATUBA, PERNAMBUCO.pdf: 1707646 bytes, checksum: 555ae4b09e0d91c6fe10189c1b5566de (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T14:41:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertaçao de Jane Ventura QUALIDADE DOS SOLOS DA BACIA DO RIO NATUBA, PERNAMBUCO.pdf: 1707646 bytes, checksum: 555ae4b09e0d91c6fe10189c1b5566de (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-05-31 / Os estudos físicos dos solos objetivam entender a funcionalidade dos solos e o seu comportamento para propostas de uso e manejo apropriado dos solos, pois os fatores físicos afetam diretamente o crescimento e desenvolvimento dos cultivos, e por consequência, a renda e as condições sociais e econômicas dos pequenos agricultores locais. A área deste estudo é a sub-bacia do rio Natuba, que está inserida na bacia do rio Capibaribe, no Estado de Pernambuco, Brasil e localizada em dois municípios, Vitória de Santo Antão e Pombos. O objetivo principal deste trabalho foi elaborar a caracterização da qualidade física dos solos mais representativos da sub-bacia do Natuba, visando futuras indicações de manejos agrícolas mais apropriados. Para atingir tal objetivo foram feitas coletas de solo em campo e em laboratório foram analisados parâmetros físicos dos solos por meio de dados sobre a: porosidade total; condutividade hidráulica saturada do solo; resistência do solo à penetração, e; estabilidade de agregados. Foram coletadas e analisadas amostras de solos em quatro perfis: LATOSSOLO AMARELO Distrocoeso típico em área de mata/vegetação secundária em regeneração; ARGISSOLO AMARELO Distrocoeso endoáquico sob pastagem natural; ARGISSOLO VERMELHO Distrófico típico sob policultura, e; ARGISSOLO VERMELHO-AMARELO Distrocoeso epiáquico sob pastagem com presença de fruteiras. A análise da estabilidade dos agregados das classes de solo em diferentes sistemas de uso avaliados neste trabalho permite constatar que: Os principais fatores responsáveis pela estabilidade dos agregados foram: o carbono e matéria orgânica, composição textural e manejo do solo. De um modo geral os resultados de Ksat no horizonte superficial pode ser justificado pela textura mais arenosa nos primeiros horizontes, teor de argila e matéria orgânica. O teor de matéria orgânica também teve papel importante no volume total de poros dos solos e na resistência à penetração de raízes.

Orientador: Sueli Yoshinaga Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-23T20:11:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mortatti_BrunoCesar_M.pdf: 2082666 bytes, checksum: 0035bd7ef41b771d365f948dd694e18a (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Dois permeâmetros de carga constante e grandes dimensões, com 0,057 e 0,042 metros cúbicos, respectivamente, foram utilizados em laboratório, sob condições controladas, para as determinações das condutividades hidráulicas saturadas de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) coletados no Aterro Sanitário Delta A, localizado na cidade de Campinas-SP. Duas fases experimentais foram delineadas envolvendo diferentes parâmetros como composição gravimétrica e grau de compactação. Para cada fase experimental foram realizados vários ensaios para as determinações das condutividades hidráulicas saturadas em função dos tempos de operação dos permeâmetros e levantamento das principais variáveis físicas envolvidas neste processo, como teor de umidade, capacidade de campo, carga hidráulica e vazão. Simultaneamente, os lixiviados oriundos de cada ensaio realizado foram coletados e monitorados pelas análises dos principais parâmetros e espécies químicas para avaliação das etapas envolvidas no processo de biodegradação dos RSU. As condutividades hidráulicas saturadas, determinadas nos ensaios realizados, variaram de 1,6E-02 a 5,7E-05 m/s em função dos diferentes graus de compactação. Algumas variáveis químicas se mostraram eficientes na identificação das etapas de biodegradação, como potencial redox, ácidos orgânicos voláteis, nitrogênio amoniacal, acetato e carbono total dissolvido. O comportamento dessas variáveis em função dos tempos de operação permitiu a identificação das etapas acidogênica/acetogênica na biodegradação dos RSU / Abstract: Two constant load and large dimensions permeameters, with 0.057 and 0.042 cubic meters, respectively, were used in laboratory, under controlled conditions, for the determination of saturated hydraulic conductivity of Municipal Solid Waste (MSW) collected in the Delta A Sanitary Landfill, located at city of Campinas-SP. Two experimental phases were outlined involving different parameters such as gravimetric composition and degree of compression. For each experimental phase were carried out various tests for the determination of satured hydraulic conductivity as a function of the operation times of the permeameters and physical survey of the main variables involved in this process, such as, moisture content, field capacity, hydraulic head and volumetric flow rate. Simultaneously, the leachates coming of each test performed were collected and monitored by the analysis of the main parameters and chemical species for evaluation of the steps involved in the biodegradation of MSW. The saturated hydraulic conductivities, determined in tests, ranged from 1.6E-02 to 5.7E-05 m/s for different degrees of compression. Some chemical variables such as redox potential, volatile fatty acids, ammoniac nitrogen, acetate and dissolved total carbon, were effective in identifying the stages of biodegradation. The behavior of these variables as a function of time of operation allowed the identification of the acidogenic/acetogenic steps in the biodegradation of the MSW / Mestrado / Geologia e Recursos Naturais / Mestre em Geociências

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-04T19:27:41Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_Glauber.pdf: 1809648 bytes, checksum: 0b3c2a4d3ebd110bbd12c6e5323d73b8 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T19:27:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_Glauber.pdf: 1809648 bytes, checksum: 0b3c2a4d3ebd110bbd12c6e5323d73b8 (MD5) Previous issue date: 2012-07-18 / CNPq / Como componente básico das paisagens, os solos apresentam funções estruturais enquanto suporte físico dos ecossistemas, tendo diversas funcionalidades ecológicas. Além disso, constituem um importante meio fixador de carbono e depurador de efluentes. As medidas das propriedades hidráulicas dos solos são de fundamental importância na maioria dos estudos relacionados aos processos agrícolas, ambientais e hidrológicos. A gestão ambiental sustentável, mediante visão conjunta de recursos naturais, vem sendo adotada para o monitoramento da sustentabilidade do uso de terras, particularmente aquelas de uso agropecuário. Estudos de compartimentação da paisagem, agregando informações dos solos bem como do uso e cobertura de terras, têm sido realizados, integrando uma visão conjunta do comportamento das condições naturais e das atividades humanas neles desenvolvidas, uma vez que mudanças significativas, em quaisquer dessas unidades, podem gerar alterações no meio ambiente. As Unidades Geoambientais constituem unidades importantes de avaliação de uma região, devido à caracterização dos recursos naturais, associada ao uso e ocupação antrópica. Os estudos relacionados às propriedades hidráulicas de solos nessas unidades são essenciais na modelagem do movimento de água e solutos, e muitas vezes não são fáceis de serem determinadas. Este trabalho teve como objetivo caracterizar as propriedades hidrodinâmicas de solos de três Unidades Geoambientais do Estado de Pernambuco, a partir da determinação dos parâmetros de forma e de normalização das curvas θ(h) e K(θ), utilizando a metodologia Beerkan. A determinação das características hidrodinâmicas, seja em nível de campo ou por análises laboratoriais, geralmente necessita de um grande número de informações, tornando-se demorada e dispendiosa. Porém existem métodos indiretos, teorias e modelos matemáticos, que se baseiam em dados do solo que se encontram disponíveis, e que podem ser utilizados para tais determinações, facilitando e reduzindo os custos dessas operações. O Beerkan é um método semifísico que propõe, a partir de medidas da curva granulométrica e de infiltração, determinar as curvas de retenção θ(h) e de condutividade hidráulica do solo K(θ) descritas respectivamente pelas equações de van Genuchten e Brooks & Corey. Essas equações apresentam dois parâmetros de forma relacionados com a textura e três parâmetros de normalização relacionados com a estrutura do solo. Como resultado, os parâmetros de forma M, N, m, n e  e os de normalização θs, Ks e hg foram encontrados e através destes as curvas de retenção e de condutividade hidráulica da água nos solos estudados foram obtidas. O método Beerkan se manteve apropriado, robusto e inteiramente adaptado para modelar a infiltração tridimensional no campo.