Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-02-27T20:44:47Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_AcumuloFracionamentoFosforo.pdf: 2064545 bytes, checksum: ca26e1a63ebad28af9a91a7938fa88ec (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-03-04T14:56:42Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_AcumuloFracionamentoFosforo.pdf: 2064545 bytes, checksum: ca26e1a63ebad28af9a91a7938fa88ec (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T14:56:42Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_AcumuloFracionamentoFosforo.pdf: 2064545 bytes, checksum: ca26e1a63ebad28af9a91a7938fa88ec (MD5) Previous issue date: 2014 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A criação de camarão (carcinicultura) é uma das atividades da aquicultura amplamente empregada nos estuários e manguezais brasileiros. A ração dada aos camarões é enriquecida em compostos fosfatados. Desta forma, os efluentes produzidos pelas fazendas podem acelerar os processos de eutrofização. O Estuário do Rio Coreaú (CE) vem apresentando um crescimento na prática da carcinicultura, porém dados de qualidade ambiental são escassos para o monitoramento da região. No presente trabalho, pretendeu-se avaliar a contribuição das fazendas de carcinicultura situadas às margens do Estuário do Rio Coreaú, no aporte de fósforo. As principais formas de fósforo: biodisponível (P-Bio), ligado aos oxi-hidróxidos de ferro (P-Fe), ligado à apatita biogênica, autigênica e aos carbonatos (P-CFAP), ligado à apatita detrítica (P-FAP) e o fósforo orgânico (P-Org), bem como carbono orgânico total (%COT) e clorofila-a foram determinadas em amostras de sedimentos superficiais e testemunhos das margens do Estuário do Rio Coreaú. As concentrações de P-Total obtidas nos sedimentos superficiais foram bastante elevadas e mostram a necessidade de estudos de monitoramento. A fração com maior representatividade foi a P-Fe compondo cerca de 30% do P-Total, o que demonstra a capacidade dos oxi-hidróxidos de ferro em imobilizar ou liberar o fósforo. A contribuição dos efluentes das fazendas ficou evidenciada pelas concentrações mais elevadas do P-Org nos pontos locados em frente às fazendas. Nos testemunhos, as concentrações de P-Total foram mais elevadas no ponto com sedimentos predominantemente finos (silte e argila), com as frações P-Fe, PCFAP e P-FAP sendo as principais contribuintes. Os dados de taxa de sedimentação disponíveis e os incrementos do P-Total indicam o possível período de desmatamento e o início ou a máxima atividade das fazendas de carcinicultura no final da década de 1980 e meados de 1990, respectivamente. As concentrações elevadas de fósforo, %COT e dos teores de clorofila-a obtidas sugerem uma contribuição antrópica significativa no Estuário do Rio Coreaú e um elevado potencial de eutrofização. / The shrimp culture (shrimp farms) is one of the activities of aquaculture widely employed in Brazilian estuaries and mangroves. The shrimps are fed with phosphate enriched compounds. Thus, the effluent produced by farms can accelerate the eutrophication process. An increase of shrimp farming has been seen in Coreaú River Estuary, state of Ceará, but data about environmental quality are scarce to allow monitoring of the region. The aim of the present research was to assess the contribution of the shrimp farms on phosphorus input to the Coreaú River Estuary. The main forms of phosphorus: bioavailable (P-Exch); bound to iron oxy-hydroxides (P-Fe), on the biogenic, autigênica carbonates and apatite (P-CFAP), on the detrital apatite (P-FAP) and organic phosphorus (P-Org) and as well as total organic carbon (%TOC) and chlorophyll-a were determined in samples of surface sediments and cores from the margins of the Coreaú River Estuary. The high concentrations of P-Total in surface sediments indicated the need for monitoring studies. The larger fraction was P-Fe, composing 30% of P-Total, approximately. These results indicate the ability of the iron oxy-hydroxides to immobilize or release phosphorus. The contribution of the farm’s effluents was evidenced by higher concentrations of P-Org in points adjacent to discharge areas. In sediment cores, the highest P-Total concentrations were found predominantly in fine sediments (silt and clay), with the P-Fe, P-CFAP and P-FAP fractions being the main contributors. The sedimentation rates and concentration increases of P-Total indicate the possible period of deforestation and starting or maximum activity of shrimp farms in the end of the 1980 and mid 1990, respectively. High phosphorus concentrations as well as %TOC and chlorophyll-a levels suggested a significant anthropogenic contribution, associated with a high potential for eutrophication.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Esta tese tem por objetivo propor uma estratégia de obtenção automática de parâmetros hidrodinâmicos e de transporte através da solução de problemas inversos. A obtenção dos parâmetros de um modelo físico representa um dos principais problemas em sua calibração, e isso se deve em grande parte à dificuldade na medição em campo desses parâmetros. Em particular na modelagem de rios e estuários, a altura da rugosidade e o coeficiente de difusão turbulenta representam dois dos parâmetros com maior dificuldade de medição. Nesta tese é apresentada uma técnica automatizada de estimação desses parâmetros através deum problema inverso aplicado a um modelo do estuário do rio Macaé, localizado no norte do Rio de Janeiro. Para este estudo foi utilizada a plataforma MOHID, desenvolvida na Universidade Técnica de Lisboa, e que tem tido ampla aplicação na simulação de corpos hídricos. Foi realizada uma análise de sensibilidade das respostas do modelo com relação aos parâmetros de interesse. Verificou-se que a salinidade é uma variável sensível a ambos parâmetros. O problema inverso foi então resolvido utilizando vários métodos de otimização através do acoplamento da plataforma MOHID a códigos de otimização implementados em Fortran. O acoplamento foi realizado de forma a não alterar o código fonte do MOHID, possibilitando a utilização da ferramenta computacional aqui desenvolvida em qualquer versão dessa plataforma, bem como a sua alteração para o uso com outros simuladores. Os testes realizados confirmam a eficiência da técnica e apontam as melhores abordagens para uma rápida e precisa estimação dos parâmetros. / This thesis presents a strategy for automatically obtaining hydrodynamic and transport parameters by means of the solution of inverse problems. Obtaining the parameters of a physical model represents a major problem in its calibration, and this is largely due to the difficulty associated to the field measurements of these parameters. In particular by modeling rivers and estuaries, the roughness height and the turbulent diffusion coefficient represent two of the most difficult parameters to measure or estimate. Here, an automated technique for estimation of these parameters through an inverse problem is applied to a model of the Macaé estuary, located in northern Rio de Janeiro. For this investigation, hydrodynamic and transport models were built in the MOHID platform, developed in the Technical University of Lisbon, which has had wide application in simulation of water bodies. A sensitivity analysis was performed regarding the model responses with respect to the parameters of interest. It was verified that salinity is a sensitive variable for both parameters. The inverse problem was then solved using various optimization methods by coupling the MOHID platform to optimization codes implemented in Fortran. The coupling was carried in a way to not change the MOHID source code, allowing the use of the computational tool here developed in any version of this platform, as well as its modification for use with other simulators. The tests confirm the efficiency of the technique and suggest the best approaches for a fast and accurate estimation of the parameters.

Devido à proximidade de grandes cidades, ecossistemas aquáticos são alvos de despejos industriais, esgotos domésticos e resíduos sólidos. Modelos matemáticos são largamente utilizados para entender os padrões de fluxo e o transporte de substâncias nestes ecossistemas. Neste trabalho, desenvolveu-se um modelo hidrodinâmico e de transporte de poluentes bidimensional para corpos d’água rasos que utiliza grades não estruturadas. O modelo foi desenvolvido em dois módulos: hidrodinâmico e de transporte de massa. O módulo hidrodinâmico utiliza as equações completas de Saint Venant para quantificação da circulação em corpos d’águas. No módulo hidrodinâmico aqui desenvolvido é feito um aperfeiçoamento de um esquema semi-implícito de diferenças finitas utilizado no modelo IPH-ECO para um esquema semi-implícito de volumes finitos. O módulo de transporte de massa, por sua vez, representa o transporte de um escalar conservativo sob influência dos processos físicos do meio. Dois esquemas foram empregados e comparados para a solução numérica da equação de transporte: um esquema de diferenças centrais e um esquema com limitador de fluxo. O modelo foi aplicado em um estudo de caso simplificado formado por uma lagoa circular e no rio Guaíba. O módulo hidrodinâmico foi avaliado através de testes de conservação de volume feitos comparando com os resultados encontrados nno modelo IPHECO na aplicação realizada na lagoa circular e na solução analítica no rio Guaíba. O módulo hidrodinâmico do modelo de grades não estruturadas (IPH-UnTRIM2D) mostrou-se mais conservativo que o modelo IPH-ECO em todos os cenários simulados na lagoa circular. A solução hidrodinâmica e de transporte do modelo de grades não estruturadas no estudo de caso idealizado no rio Guaíba representou meandros, sulcos, estreitamentos e alargamentos de canais com comprometimento com uma situação real. Quanto à simulação de transporte de escalares e poluentes, foi comprovada a eficiência do esquema com limitador de fluxo sobre os esquemas de diferenças centrais. Os testes de conservação de massa para diferentes cenários no rio Guaíba indicaram erros pouco significativos em ambos os esquemas quando comparados com a ordem de grandeza do ecossistema. / Aquatics ecossistems around large towns are always exposed waste domestic and industrial and solid residues. Mathematical models are widely used to understand flow patterns and transport of mass in these ecosystems. In this work a model was developed on unstructured two-dimensional complex dynamic model for shallow lakes. The model was divided in two modules: (a) hydrodynamic module, describing quantitative flows and water level; (b) a mass transport module. The hydrodynamic module solves Saint Venant equations to quantify water circulation in a water body. Futhermore, the hydrodynamic module was improved to semiimplicit finite volume scheme. The mass transport module represents transport of a conservative scalar under the physical processes influence. Two schemes were used and compared to the transport equation numerical solution : a central difference scheme and a flux limiter scheme. The model was applied in the circular lake and river Guaíba. The hydrodynamic module was validated by evaluating tests of volume conservation made comparing with results of the model IPH-ECO and analytical solution. It proved to be more conservative than the model IPH-ECO in all scenarios simulated in the circular lake. The hydrodynamic and transport solution in river Guaíba study case represented bends, grooves, and channels widening and narrowing. In the transport simulation, the flux limiter scheme was more efficient than central differences scheme. Futhermore, mass conservation tests for different scenarios in Guaíba indicated minor errors in both schemes when compared with ecosystem magnitude.

Made available in DSpace on 2016-12-23T13:47:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Roberto Sforza.pdf: 788990 bytes, checksum: f2d51459a8c2cfbc2ed860d518b3459d (MD5) Previous issue date: 2007-03-30 / The swimming crabs Callinectes danae (Portunidae) are abundant in Brazilian estuaries, being an important iten to artisanal fisheries. Spatial and seasonal distribution of C.danae in the Northwest Vitoria Bay, southeast Brazil, were investigated by night trawl through monthly sampling during one year (Dec/00 to Nov/01 N=72), with physico-chemical parameters of water measured in situ on each of the six sampling stations, located through the bay on three areas sub-divided in shallow and deep ones, along a transversal axis. A total of 3879 individuals was collected, being 2537 females (1147 adults, 318 ovigerous and 1072 juveniles) and 1339 males (444 adults and 895 juveniles). Mean carapace width (including lateral spines) at sexual maturity was 9,13 cm for males and 8,05 cm for females, and sex ratio was 1,89♀::1♂. Ovigerous females occurred the whole year (except on Nov/01), with higher densities on February, July and October/01, almost exclusively in the southern part of sampling area, which showed higher salinities and lower temperatures due to coastal waters entering throw the harbor channel. Adult males and juveniles of both sexes occurred mainly in north and central parts of sampling areas, with lower salinities and higher water temperatures due to the discharges of Santa Maria and Bubu rivers; their densities were higher on December/00, October and November/01. Adult females showed homogeneous densities along the bay and sampling months / Os siris Callinectes danae (Portunidae) são abundantes nos estuários brasileiros, sendo bastante utilizados na pesca artesanal. O objetivo deste trabalho é avaliar a distribuição espacial e temporal e a estrutura da população de C.danae na Baía Noroeste de Vitória/ES, sudeste do Brasil, investigando as proporções entre os sexos, a distribuição de tamanhos dos exemplares e a ocorrência de fêmeas ovígeras. Amostras mensais noturnas (N=72) foram coletadas utilizando rede de arrasto por tração mecânica, com malha de 25 mm, entre dezembro de 2000 e novembro de 2001, em seis estações distribuídas em três áreas ao longo do eixo longitudinal da baía, sendo uma amostragem na porção rasa (Coroa) e outra na porção profunda (Canal). Profundidade, salinidade, temperatura e oxigênio dissolvido na água foram medidos in situ em cada ponto amostral. Um total de 3876 exemplares foi coletado, sendo 2537 fêmeas (1147 adultas não ovígeras, 318 ovígeras e 1072 juvenis) e 1339 machos (444 adultos e 895 juvenis). A largura da carapaça (entre os extremos dos espinhos laterais) da primeira maturação sexual foi de 9,13 cm para machos e 8,05 cm para fêmeas, a razão sexual foi de 1,89♀:1♂ e a densidade média de indivíduos no período foi de 1,66 x 10-2m2. Fêmeas ovígeras ocorreram ao longo de todo o período (exceção novembro/2001), com picos de densidade em fevereiro, julho e outubro de 2001, concentradas quase exclusivamente na porção sul da área amostral, sujeita a um maior aporte de águas salinas e de menores temperaturas provenientes da zona costeira pelo Canal do Porto. Machos adultos e juvenis apresentaram maiores densidades nos meses de dezembro de 2000 e outubro e novembro de 2001, ocorrendo nas porções norte e central da área amostral, onde predominaram menores salinidades e maiores temperaturas, sob influência da descarga dos rios Santa Maria e Bubu. Fêmeas adultas apresentaram distribuição homogênea ao longo do período e das áreas amostrais

Submitted by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-06-15T21:09:59Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Eduardo Tese - Finalizada e corrigida 180514 (1).pdf: 4918963 bytes, checksum: 4861d29d80d80658886fa54e65d42d1a (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-08-16T15:52:53Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Eduardo Tese - Finalizada e corrigida 180514 (1).pdf: 4918963 bytes, checksum: 4861d29d80d80658886fa54e65d42d1a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-16T15:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Eduardo Tese - Finalizada e corrigida 180514 (1).pdf: 4918963 bytes, checksum: 4861d29d80d80658886fa54e65d42d1a (MD5) / Agência Nacional do Petróleo (ANP) / O estudo de testemunhos de sedimentos pode fornecer um registro histórico de várias influências no sistema aquático para a deposição de poluentes. Como forma de avaliar a deposição natural ou antrópica de metais e hidrocarbonetos em dois importantes estuários do Espírito Santo, o presente trabalho analisou os teores destes em três testemunhos (P1, P2 e P3) do estuário do Canal da Passagem e três testemunhos (PA05, 9bnorte e PM01) do Sistema Estuarino do Piraquê-Açú e Piraquê-Mirim (SEPAPM). Marcadores geoquímicos (isótopos estáveis δ 13C e δ 15N e razão Corg./Ntotal), granulometria, teor de carbonato e taxa de sedimentação (somente para o estuário Canal da Passagem) também foram analisados. Os resultados evidenciaram contribuição antrópica para os metais (Zn, Cd, Cu e Pb) e hidrocarbonetos petrogênicos no Canal da Passagem, o que não aparenta estar ocorrendo no SEPAPM, mesmo este apresentando maiores concentrações de metais. Essa concentração mais alta deve-se, possivelmente, ao elevado aporte desses elementos da Formação Barreiras para o SEPAPM. O arsênio no SEPAPM apresenta uma elevada concentração comparada a outros estuários, possivelmente devido ao aporte da Formação Barreiras e a deposição associada ao carbonato de cálcio e oxihidróxidos de Fe/Mn. O conteúdo orgânico também apresenta diferentes funções entre os estuários, sendo que no Canal da Passagem este está diretamente relacionado a deposição dos elementos metálicos, principalmente quando associados a compostos petrogênicos e derivados de efluentes domésticos. Esse padrão não ocorre no SEPAPM, onde o conteúdo orgânico não está diretamente associado aos metais. Essas contaminações por metais e hidrocarbonetos no Canal da Passagem são derivadas possivelmente de atividades que usam óleo e seus derivados, como atracagem de pequenas embarcações, além do escoamento de água pluvial contendo resíduos de pneus, combustíveis, lubrificantes e pastilhas de freio. O aumento do despejo de efluentes domésticos proveniente do elevado crescimento demográfico na região de Vitória também é um importante fator. O Sistema Estuarino do Piraquê-Açú e Piraquê-Mirim não apresentou qualquer indicação de um enriquecimento antrópico para os metais e contaminação por hidrocarbonetos petrogênicos. / The sediment cores study can provide a historical record of several influences for deposition of pollutants on the aquatic system. As a way to evaluate the natural or anthropogenic deposition of metals and hydrocarbons in two important estuaries of the Espírito Santo, this study examined the levels of these in three sediment cores (P1 , P2 and P3) of the Passagem Channel estuary and three sediment cores (PA05 , 9bnorte and PM01) of the Piraquê-Açú and Piraquê-Mirim Estuarine System (PAPMES). Geochemical markers (δ 13C e δ 15N stale isotopes and Corg./Ntotal ratio), grain size, carbonate content and sedimentation rate (Passage Channel estuary only) were also analyzed. The results showed an anthropogenic contribution to metals (Zn, Cd, Cu and Pb), which does not happen in the PAPMES, even with higher concentrations of these metals. This difference is possibly due to high input of these elements from Barreiras Formation to the PAPMES. Arsenic in SEPAPM has a high concentration compared with others estuaries, possibly due to an input from the Barreiras Formation and to the deposition associated with the calcium carbonate and Fe/Mn oxyhydroxides. The organic content also presents different rules between the estuaries, being directly relate with metallic elements deposition, especially when associated with petrogenic compounds and domestic effluents derivatives. This pattern does not occur in PAPMES, where the organic content is not directly associated with metals. These contaminations by metals and hydrocarbons in the Passagem Channel are possibly associated to activities that use oil or its derivatives (mooring small boats) and runoff containing waste tires, fuels, lubricants and brake pads. In addition, there is also the increase of the disposal of domestic sewage related to the high population growth in the region of the Great Vitoria. The Piraquê-Açú and Piraquê-Mirim Estuarine System showed no indication of anthropogenic enrichment of metals and petrogenic hydrocarbons contamination.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Esta tese tem por objetivo propor uma estratégia de obtenção automática de parâmetros hidrodinâmicos e de transporte através da solução de problemas inversos. A obtenção dos parâmetros de um modelo físico representa um dos principais problemas em sua calibração, e isso se deve em grande parte à dificuldade na medição em campo desses parâmetros. Em particular na modelagem de rios e estuários, a altura da rugosidade e o coeficiente de difusão turbulenta representam dois dos parâmetros com maior dificuldade de medição. Nesta tese é apresentada uma técnica automatizada de estimação desses parâmetros através deum problema inverso aplicado a um modelo do estuário do rio Macaé, localizado no norte do Rio de Janeiro. Para este estudo foi utilizada a plataforma MOHID, desenvolvida na Universidade Técnica de Lisboa, e que tem tido ampla aplicação na simulação de corpos hídricos. Foi realizada uma análise de sensibilidade das respostas do modelo com relação aos parâmetros de interesse. Verificou-se que a salinidade é uma variável sensível a ambos parâmetros. O problema inverso foi então resolvido utilizando vários métodos de otimização através do acoplamento da plataforma MOHID a códigos de otimização implementados em Fortran. O acoplamento foi realizado de forma a não alterar o código fonte do MOHID, possibilitando a utilização da ferramenta computacional aqui desenvolvida em qualquer versão dessa plataforma, bem como a sua alteração para o uso com outros simuladores. Os testes realizados confirmam a eficiência da técnica e apontam as melhores abordagens para uma rápida e precisa estimação dos parâmetros. / This thesis presents a strategy for automatically obtaining hydrodynamic and transport parameters by means of the solution of inverse problems. Obtaining the parameters of a physical model represents a major problem in its calibration, and this is largely due to the difficulty associated to the field measurements of these parameters. In particular by modeling rivers and estuaries, the roughness height and the turbulent diffusion coefficient represent two of the most difficult parameters to measure or estimate. Here, an automated technique for estimation of these parameters through an inverse problem is applied to a model of the Macaé estuary, located in northern Rio de Janeiro. For this investigation, hydrodynamic and transport models were built in the MOHID platform, developed in the Technical University of Lisbon, which has had wide application in simulation of water bodies. A sensitivity analysis was performed regarding the model responses with respect to the parameters of interest. It was verified that salinity is a sensitive variable for both parameters. The inverse problem was then solved using various optimization methods by coupling the MOHID platform to optimization codes implemented in Fortran. The coupling was carried in a way to not change the MOHID source code, allowing the use of the computational tool here developed in any version of this platform, as well as its modification for use with other simulators. The tests confirm the efficiency of the technique and suggest the best approaches for a fast and accurate estimation of the parameters.

Devido à proximidade de grandes cidades, ecossistemas aquáticos são alvos de despejos industriais, esgotos domésticos e resíduos sólidos. Modelos matemáticos são largamente utilizados para entender os padrões de fluxo e o transporte de substâncias nestes ecossistemas. Neste trabalho, desenvolveu-se um modelo hidrodinâmico e de transporte de poluentes bidimensional para corpos d’água rasos que utiliza grades não estruturadas. O modelo foi desenvolvido em dois módulos: hidrodinâmico e de transporte de massa. O módulo hidrodinâmico utiliza as equações completas de Saint Venant para quantificação da circulação em corpos d’águas. No módulo hidrodinâmico aqui desenvolvido é feito um aperfeiçoamento de um esquema semi-implícito de diferenças finitas utilizado no modelo IPH-ECO para um esquema semi-implícito de volumes finitos. O módulo de transporte de massa, por sua vez, representa o transporte de um escalar conservativo sob influência dos processos físicos do meio. Dois esquemas foram empregados e comparados para a solução numérica da equação de transporte: um esquema de diferenças centrais e um esquema com limitador de fluxo. O modelo foi aplicado em um estudo de caso simplificado formado por uma lagoa circular e no rio Guaíba. O módulo hidrodinâmico foi avaliado através de testes de conservação de volume feitos comparando com os resultados encontrados nno modelo IPHECO na aplicação realizada na lagoa circular e na solução analítica no rio Guaíba. O módulo hidrodinâmico do modelo de grades não estruturadas (IPH-UnTRIM2D) mostrou-se mais conservativo que o modelo IPH-ECO em todos os cenários simulados na lagoa circular. A solução hidrodinâmica e de transporte do modelo de grades não estruturadas no estudo de caso idealizado no rio Guaíba representou meandros, sulcos, estreitamentos e alargamentos de canais com comprometimento com uma situação real. Quanto à simulação de transporte de escalares e poluentes, foi comprovada a eficiência do esquema com limitador de fluxo sobre os esquemas de diferenças centrais. Os testes de conservação de massa para diferentes cenários no rio Guaíba indicaram erros pouco significativos em ambos os esquemas quando comparados com a ordem de grandeza do ecossistema. / Aquatics ecossistems around large towns are always exposed waste domestic and industrial and solid residues. Mathematical models are widely used to understand flow patterns and transport of mass in these ecosystems. In this work a model was developed on unstructured two-dimensional complex dynamic model for shallow lakes. The model was divided in two modules: (a) hydrodynamic module, describing quantitative flows and water level; (b) a mass transport module. The hydrodynamic module solves Saint Venant equations to quantify water circulation in a water body. Futhermore, the hydrodynamic module was improved to semiimplicit finite volume scheme. The mass transport module represents transport of a conservative scalar under the physical processes influence. Two schemes were used and compared to the transport equation numerical solution : a central difference scheme and a flux limiter scheme. The model was applied in the circular lake and river Guaíba. The hydrodynamic module was validated by evaluating tests of volume conservation made comparing with results of the model IPH-ECO and analytical solution. It proved to be more conservative than the model IPH-ECO in all scenarios simulated in the circular lake. The hydrodynamic and transport solution in river Guaíba study case represented bends, grooves, and channels widening and narrowing. In the transport simulation, the flux limiter scheme was more efficient than central differences scheme. Futhermore, mass conservation tests for different scenarios in Guaíba indicated minor errors in both schemes when compared with ecosystem magnitude.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-05-09T12:19:17Z No. of bitstreams: 1 DissBR.pdf: 1048371 bytes, checksum: a7b21c9d34f402da02fa685209276dbe (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-10T17:54:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissBR.pdf: 1048371 bytes, checksum: a7b21c9d34f402da02fa685209276dbe (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-10T17:54:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissBR.pdf: 1048371 bytes, checksum: a7b21c9d34f402da02fa685209276dbe (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-10T18:02:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissBR.pdf: 1048371 bytes, checksum: a7b21c9d34f402da02fa685209276dbe (MD5) Previous issue date: 2016-10-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Estuaries are highly productive environments susceptible to environmental variables, and important to the life cycle of various species, to waterfowl serve as a point of rest, feeding and nesting. These sites also receive migratory birds seeking the accumulation of energy required for the return to the reproductive areas. These species, as well as residents, have their distribution, occurrence, abundance and behavior influenced by environmental variables, seasonality and human presence. Thus this study aimed to characterize the structure of the community of waterfowl, as well as behavioral pattern, relationship with environmental variables and habitat use by them in the mouths of the rivers Tijucas and Inferninho. The Tijucas’ Bay where this study was conducted, presents sediment deposition and formation of extensive muddy plans. To collect the data length of 1.1 km was covered in each mouth, from June 2015 to May 2016, sampling occurred every two hours, from 08 hours to 16 hours. The data collected were species, average number, activity and micro-habitat. five microhabitats were considered, based on different faces found in two locations, and analyzed environmental variables were: wind speed, tide height, precipitation and temperature. The curve of rarefaction and Jackknife 2 were used to determine the sample sufficiency, Shannon index was used to estimate the annual and monthly diversity and similarity among the studied areas was calculated using the Jaccard index. Analysis of Variance (ANOVA) and Kruskal-Wallis test were used to determine the differences between species richness, average number and behavior of the species for hours and months of sampling. The behavior relative frequency was grouped by similarity of Bray-Curtis, the Indicator Species Analysis was used to determine the association of species with micro-habitats, and used Canonical Correlation Analysis (CCA) to determine the correlation between the variables environmental and behavior and between species. Were recorded 44 species of waterfowl in the voices of the two rivers, 10 migratory. The similarity between the two areas was 75%, indicating high similarity of microhabitats between areas. The diversity at the mouth of the river Tijucas was higher than the mouth of the river Inferninho, this difference is related to river discharge of rivers, hence the nutrient input. The difference in species richness, abundance was significant only between the months of observation, and the months with the highest diversity occurred in the late spring, summer and early fall, probably due to the life cycle and arrival of migratory species. The rest was the most frequent activity, followed by foraging, this was negatively related to temperature variation, it suggests that the higher the temperature, the lower the foraging, avoiding waste of energy and water. Foraging was negatively correlated with the height of the tide as the low tide provides a food resource. The indicator species analysis showed that most of the species was associated with only one micro-habitats, this can be explained by the abundance of available resource, since rich environments allow specialization of species. / Os estuários são ambientes de elevada produtividade, suscetíveis a variáveis ambientais, e importantes para o ciclo de vida de diversas espécies, para as aves aquáticas servem como ponto de descanso, alimentação e nidificação. Esses locais ainda recebem aves migratórias que buscam o acúmulo de energia necessário para o regresso às áreas reprodutivas. Essas espécies, assim como as residentes, têm suas distribuição, ocorrência, abundância e comportamento influenciados pelas variáveis ambientais, sazonalidade e presença humana. Dessa forma esse estudo teve o objetivo de caracterizar a estrutura da comunidade de aves aquáticas, bem como padrão comportamental, relação com variáveis ambientais e uso de hábitat pelas mesmas nas fozes dos rios Tijucas e Inferninho. A Baía de Tijucas, onde esse trabalho foi realizado, apresenta deposição de sedimento e formação de extensos planos lamosos. Para coletar os dados a extensão de 1,1 km foi percorrida em cada foz, de junho de 2015 a maio de 2016, as amostragens ocorreram a cada duas horas, das 08 horas às 16 horas. Os dados coletados foram: espécie, número médio, atividade realizada e micro-habitat ocupado. Foram considerados cinco micro-hábitats, baseado nas diferentes fisionomias encontradas nos dois locais, e as variáveis ambientais analisadas foram: velocidade do vento, altura da maré, precipitação e temperatura. A curva de rarefação e Jackknife 2 foram usados para determinara a suficiência amostral, o índice de Shannon foi usado para estimar a diversidade anual e mensal, e a similaridade entre as áreas estudadas foi calculado através do índice de Jaccard. Análise de Variância (ANOVA) e teste de Kruskal-Wallis foram usados para determinar as diferenças entre riqueza, número médio e comportamento das espécies por horário e meses de amostragem. A frequência relativa de comportamentos foi agrupada pela similaridade de Bray-Curtis, a Análise de Espécie foi usada para determinar a associação das espécies com os micro-habitats, e usou-se Análise de Correlação Canônica (CCA) para determinar a correlação entre as variáveis ambientais e comportamentos e entre espécies. Foram registradas 44 espécies de aves aquáticas nas fozes dos dois rios, sendo 10 migratórias. A similaridade entre as duas áreas foi de 75%, indicando alta semelhança de micro-habitats entre as mesmas. A diversidade na foz do rio Tijucas foi maior que a foz do rio Inferninho, essa diferença está relacionada a descarga fluvial dos rios, consequentemente ao aporte de nutrientes. A diferença de riqueza, abundancia foi significativa apenas entre os meses de observação, e os meses com maiores diversidades ocorreram no final da primavera, verão e começo do outono, provavelmente devido ao ciclo de vida e chegada das espécies migratórias. O descanso foi a atividade mais frequente, seguido de forrageio, este esteve negativamente relacionada a variação de temperatura, sugere que quanto maior a temperatura, menor o forrageio, evitando dispêndio de energia e água. O forrageio esteve negativamente relacionado com a altura da maré, já que a maré baixa disponibiliza recurso alimentar. A análise de espécies indicadoras apontou que a maior parte das espécies esteve associada a apenas um micro-habitat, isso pode ser explicado pela abundância de recurso disponível, já que ambientes ricos permitem a especialização das espécies.

Devido à proximidade de grandes cidades, ecossistemas aquáticos são alvos de despejos industriais, esgotos domésticos e resíduos sólidos. Modelos matemáticos são largamente utilizados para entender os padrões de fluxo e o transporte de substâncias nestes ecossistemas. Neste trabalho, desenvolveu-se um modelo hidrodinâmico e de transporte de poluentes bidimensional para corpos d’água rasos que utiliza grades não estruturadas. O modelo foi desenvolvido em dois módulos: hidrodinâmico e de transporte de massa. O módulo hidrodinâmico utiliza as equações completas de Saint Venant para quantificação da circulação em corpos d’águas. No módulo hidrodinâmico aqui desenvolvido é feito um aperfeiçoamento de um esquema semi-implícito de diferenças finitas utilizado no modelo IPH-ECO para um esquema semi-implícito de volumes finitos. O módulo de transporte de massa, por sua vez, representa o transporte de um escalar conservativo sob influência dos processos físicos do meio. Dois esquemas foram empregados e comparados para a solução numérica da equação de transporte: um esquema de diferenças centrais e um esquema com limitador de fluxo. O modelo foi aplicado em um estudo de caso simplificado formado por uma lagoa circular e no rio Guaíba. O módulo hidrodinâmico foi avaliado através de testes de conservação de volume feitos comparando com os resultados encontrados nno modelo IPHECO na aplicação realizada na lagoa circular e na solução analítica no rio Guaíba. O módulo hidrodinâmico do modelo de grades não estruturadas (IPH-UnTRIM2D) mostrou-se mais conservativo que o modelo IPH-ECO em todos os cenários simulados na lagoa circular. A solução hidrodinâmica e de transporte do modelo de grades não estruturadas no estudo de caso idealizado no rio Guaíba representou meandros, sulcos, estreitamentos e alargamentos de canais com comprometimento com uma situação real. Quanto à simulação de transporte de escalares e poluentes, foi comprovada a eficiência do esquema com limitador de fluxo sobre os esquemas de diferenças centrais. Os testes de conservação de massa para diferentes cenários no rio Guaíba indicaram erros pouco significativos em ambos os esquemas quando comparados com a ordem de grandeza do ecossistema. / Aquatics ecossistems around large towns are always exposed waste domestic and industrial and solid residues. Mathematical models are widely used to understand flow patterns and transport of mass in these ecosystems. In this work a model was developed on unstructured two-dimensional complex dynamic model for shallow lakes. The model was divided in two modules: (a) hydrodynamic module, describing quantitative flows and water level; (b) a mass transport module. The hydrodynamic module solves Saint Venant equations to quantify water circulation in a water body. Futhermore, the hydrodynamic module was improved to semiimplicit finite volume scheme. The mass transport module represents transport of a conservative scalar under the physical processes influence. Two schemes were used and compared to the transport equation numerical solution : a central difference scheme and a flux limiter scheme. The model was applied in the circular lake and river Guaíba. The hydrodynamic module was validated by evaluating tests of volume conservation made comparing with results of the model IPH-ECO and analytical solution. It proved to be more conservative than the model IPH-ECO in all scenarios simulated in the circular lake. The hydrodynamic and transport solution in river Guaíba study case represented bends, grooves, and channels widening and narrowing. In the transport simulation, the flux limiter scheme was more efficient than central differences scheme. Futhermore, mass conservation tests for different scenarios in Guaíba indicated minor errors in both schemes when compared with ecosystem magnitude.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:54:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5249_1.pdf: 2988178 bytes, checksum: 0da8298c7622c1c4e0a7b14572b32a52 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / A diversidade biológica tem importantes implicações no funcionamento dos ecossistemas. Porém, para realizar prognósticos sobre o efeito da extinção de espécies e/ou adição no funcionamento do ecossistema, requere-se conhecimento preciso sobre a interação das espécies. Estas interações por sua vez são importantes direcionadoras da estrutura e da diversidade das comunidades. Interações diretas: interações entre predadores vs presas, assim como, competição por recursos e interações indiretas: facilitação e inibição entre as espécies.. Essas duas últimas interações são cruciais para um entendimento adequado do grau de redundância entre espécimes dentro de um determinado grupo trófico. Até o presente momento a contribuição concomitante de bottom-up1 (i.e. controle de recursos) e top-down2 (i.e. controle predacional), forças sobre a estrutura e dinâmica das comunidades, vem sendo amplamente aceita. No entanto, os resultados e conclusões ainda são bastante inconsistentes devido à grande variabilidade das circunstâncias experimentais e dos organismos testados (cobaias), . Nematódeos são os metazoários mais abundantes e diversos em quase todos os ecossistemas sedimentares marinhos. Suas comunidades são tipicamente caracterizadas por uma alta diversidade local (α-diversidade), nas quais várias espécies pertencentes ao mesmo nível funcional tendem a co-ocorrerem. Esses organismos são importantes consumidores de produtores, assim como de decompositores (bactéria), e são presas de uma ampla variedade de predadores, incluindo outros nematódeos predadores. Até o presente momento, ainda é questionado se a estrutura da comunidade de nematódeos e sua dinâmica tendem a serem controladas, exlusivamente, pela disponibilidade de recursos ou por predação. A importância e o papel dasregras de relações horizontais, i.e. relações dentro do mesmo grupo trófico, como competição e interações indiretas, mencionadas anteriormente, são ainda pouco conhecidas. As regras que suportam as assembléias de espécies em comunidades complexas e diversas, são o resultado da soma das interações diretas e indiretas, que ocorrem simultaneamente em qualquer direção: top-down, bottom-up, e horizontais. A teoria da história de vida, enfatiza que o impacto causado por um agente (e.g. limitação de recursos, presença de predadores, etc.) na população, é determina pelo seu efeito sobre o fitness3 de uma determinada população (mais especificamente, o conceito de maximização do fitness) é a chave para o ganho de discernimento dentro de efeitos demográficos, como os impactos a nível populacional. Realizamos experimentos de microcosmos para direcionar o efeito entre relações verticais (Bottom-up e Top-down) e horizontais no fitness das populações de nematódeos bacterívoros. O primeiro experimento investigou quando e como os nematódeos afetam a colonização do substrato por bactérias através da produção de traços de muco. Demonstramos que a secreção de muco torna-se consistentemente colonizado por uma baixa diversidade de bactérias existentes no ambiente, e esse efeito é nematódeo espécie-específico. Essa estratégia de gardening4 microbiano nos permite uma melhor percepção do impacto espécie-específico de nematódeos bacterívoros sobre a comunidade bacteriana, e tem importante implicações para interações inter-específicas entre bacterívoros. Subsequentemente investiguei o efeito da disponibilidade de recursos sobre a dinâmica de populações de três nematódeos bacterívoros, que normalmente ocorrem em simpatria no seu habitat natural. A disponibilidade alimentar foi definida pela densidade bacteriana (Escherichia coli), e as respostas de cada espécie5 de nematódeos foram estudadas em culturas monoespecíficas. Cada espécie mostrou uma resposta diferente à disponibilidade de alimento. As diferenças entre as espécies se tornaram mais evidentes nos seguintes parâmetros: nível reprodutivo, tempo de desenvolvimento, densidades máximas,biomassa individual e populacional. Uma espécie teve preferência a altas densidades alimentar enquanto as outras duas preferiram densidades intermediárias. Baseados nesses resultados, construímos a curva hipotética de como compreender as comunidades que contenham simultaneamente essas três espécies5 e como as espécies poderiam responder a disponibilidade alimentar presente no ecossistema. Isso foi testado em um experimento paralelo, no qual as três espécies foram inoculadas juntas. Essses resultados não seguiram o padrão demonstrado anteriormente, nos experimentos com as espécies inoculadas separadamente, e isso ocorreu devido ao resultado das três diferentes interações horizontais (facilitação inibição e competição por alimento) atuando simultaneamente dentro da comunidade artificial de nematódeos construída. Em experimentos subsequantes, elaboramos interações inibitórias e competitivas entre duas espécies6 mostrando a dependência mais similar de densidade alimentar. Adicionalmente, para o desenvolvimento populacional, estudamos a preferência alimentar (através de quimiotaxia) e assimilação alimentar (seguindo de 13C marcador radioativo). Isso confirmou o efeito inibitório entre ambas as espécies em um ambiente com maior complexidade alimentar, composto por múltiplas cepas bacterianas, mas a assimetria (apenas uma espécie afetou a outra e não vive-versa) foi a conseqüência final desse experimento. Contário aos resultados prévios do nosso segundo experimento, onde o efeito foi altamente simétrico. Surpreendentemente, tanto a capacidade alimentar, quanto a assimilação alimentar das duas espécies, mostraram evidências claras de facilitação inter-específicas, ao contrário da inibição. Evidentemente, o padrão de comportamento foi estudado em um período curto de tempo, o que pode levar a conclusões completamente diferentes para os parâmetros populacionais em experimentos realizados a longo prazo. Todavia, houve concordância no fato de que a diversidade alimentar (i.e. bactéria) enfraqueceu as interações inter-específicas observadas. Finalmente, estudamos o efeito top-down, resultante da introdução de um nematódeo predador7 sobre o desenvolvimentopopulacional das mesmas espécies estudadas nas monoculturas. O nematódeo predador exerceu um efeito significativo sobre a densidade, a distribuição do estágio de desenvolvimento e o tamanho, assim como em relação à proporção sexual das presas. Este efeito foi altamente dependente, no entanto, não foi linearmente proporcional à densidade de predadores. Semelhantemente, mostramos que todos os três tipos de interações (bottomup, top-down e horizontais) são direcionadores importantes da dinâmica populacional e da estrutura da comunidade dentro do mesmo grupo trófico de nematódeos bacterívoros. Concluímos, que as relações horizontais indiretas têm uma relevância particular para o entendimento de como a diversidade de espécies dentro do mesmo grupo trófico afetam o funcionamento do ecossistema, relacionado com a atividade microbiana. Contudo essas interações indiretas, uma após a outra, são relações afetadas pelos efeitos bottom-up e top-down do ecossistema