Desde 2004, o grupo de estudos do Laboratório de Hidráulica Computacional (LHC) estuda as taxas de recargas hidráulicas do Aquifero Guarani, na Bacia do Ribeirão da Onça. Entretanto, não havia se estudado a quantificação do escoamento superficial. Para sanar esta deficiência, este trabalho visou analisar as metodologias de estimativa de vazão com qualidade para a Bacia do Ribeirão da Onça. Para a realização do trabalho, foi adquirido o equipamento Flo-Tote3, capaz de medir velocidade e nível d\'água. A princípio, o equipamento foi verificado e comparado em laboratório, medindo velocidades 3% inferiores que o molinete e estimando vazões de 0,5 a 7,2% de diferença que o vertedor triangular. No Ribeirão da Onça, foi escolhida e construída uma seção de controle de vazão e instalado o Flo-Tote. O equipamento mediu velocidades 5% inferiores que o molinete, com variações de 0,3 a 8,7%. Além disso, um vertedor circular foi instalado em 6 ocasiões, resultando em vazões de 3 a 15% inferiores as vazões estimadas pelo molinete, em virtude do vazamento que ocorreu entre o vertedor e a parede de concreto. A partir de dezembro de 2007, foram iniciadas medições de níveis d\'água com a construção do linígrafo e estimadas as vazões de modo contínuo com o auxílio de equações teóricas. Como a jusante da seção de controle de vazão existe um sistema de bombeamento, as equações para determinar a vazão sofrem interferencias. Entretanto, foi aplicado o método das isotáquias, que utiliza valores de velocidades e níveis d\'água para o cálculo da vazão e que não sofre interferências com o represamento e instalações de vertedores. Apesar de ocorrer problemas de falta de energia e de manutenção, o escoamento superficial foi quantificado com qualidade para futuros estudos da área afim. / Since 2004, the group of studies of the Computational Hydraulic Laboratory (LHC) studied the rates of water recharge in the Guarani Aquifer recharges water in the Ribeirão da Onça basin. However, it had not studied the quantification of runoff. To remedy this deficiency, this study aimed to analyze the methodologies for estimation of flow quality for the Ribeirão da Onça basin. To carry out the work, it was acquired a Flo-Tote3, capable of measuring velocities and water levels. First, this equipment was checked and compared in the laboratory, measuring velocities 3% below, those obtained using flowmeters and 0.5 to 7.2% differences when compared with results using triangular weir. In Ribeirão da Onça, was chosen and built a section of control flow and installed the Flo-Tote. The equipment measured velocities 5% below the current meters, with variations from 0.3 to 8.7%. In addition, a circular weir was installed on 6 occasions, resulting in flow rates from 3 to 15% lower than those estimated by current meters because of the flow that occurred between the bridge and weir. Since December 2007, started the measurements of water levels and the estimated flow on a continuous basis with the aid of theoretical equations. As the downstream section of the control flow is a pumping system, the equations to determine the flow are interfered. However, it was applied the method of the lines of the same velocities, which uses values of velocities and water levels to calculate the flow without interference with the impoundment and installation of weirs. Despite the problems of lack of energy and maintenance, the runoff was quantified with quality for future studies of the area.

O aumento da população urbana que se tem observado em nível mundial nas últimas décadas, sem o desejado planejamento, tem proporcionado, entre outras consequências, o aumento da impermeabilização das superfícies, resultando em aumento do volume escoado superficialmente de água da chuva. A realização de experimentos em bacias de tamanho real, apesar de fornecer a informação exata das variáveis intervenientes (e.g. declividade, área, intensidade de precipitação), não permite o controle das mesmas e, portanto, não se tem repetitividade das informações. Com vista a elaborar estudos da transformação de precipitação-escoamento, desenvolveu-se um simulador de chuvas pressurizado e um modelo físico reduzido, que simula uma bacia hidrográfica urbana impermeabilizada onde é possível controlar a declividade longitudinal e transversal da superfície, montagem inédita no Brasil. Nesse sentido objetivou-se investigar a resposta hidrológica da influência das declividades transversais e longitudinais do terreno, a densidade e altura das edificações no escoamento superficial em áreas urbanas totalmente impermeabilizadas. Grande parte do esforço deste trabalho foi no desenvolvimento e calibração do simulador de chuva, cuja montagem resultou em um coeficiente de uniformidade espacial de 78,63 % e intensidade média de precipitação de 78,82 mm∙h-1. Foram avaliados 30 cenários com combinações de diferentes declividades, densidade e alturas de edificações. As declividades transversais variaram de 2,5% e 5,0% e as longitudinais em 2,5%, 5,0% e 10,0%. As densidades de edificações variaram de nulas, 15% e 30% da área do modelo e as alturas das edificações variaram em 15 cm e 30 cm. O acréscimo da declividade longitudinal de 2,5% para 5,0%, provocou um aumento de 52,50% no tempo de ascensão do hidrograma e a combinação do cenário de maior adensamento de construções e maior altura dos edifícios provocou aumento no tempo de concentração de 55,00%, sugerindo uma resposta hidrológica mais lenta em função do aumento a altura dos edifícios. / The increase in urban population has been observed worldwide in recent decades, without the required planning, it has provided, among other consequences, increased waterproofing surfaces, resulting increase in the volume drained rain water surface. The realization of experiments in life-size bowls, despite providing the exact information of the intervening variables (e.g. slope, area, rainfall intensity), does not allow the control of the same and therefore there is no repeatability of information. In order to prepare the transformation of rainfall-runoff studies, we developed a simulator pressurized showers and a reduced physical model, which simulates a sealed urban watershed where you can control the longitudinal and transverse slope of the surface, unprecedented assembly in Brazil. In this sense it was aimed to investigate the hydrological response of the influence of transverse and longitudinal slope of the land, the density and height of buildings in runoff in fully waterproofed urban areas. Much of this research effort was the development and calibration of the rain simulator, whose assembly has resulted in a spatial uniformity coefficient of 78.63% and an average intensity of 78.82 mm∙ h-1 rainfall. A total of 30 scenarios with combinations of different slopes, density and height of buildings. The transverse slopes ranged from 2.5% to 5.0% and longitudinal 2.5%, 5.0% and 10.0%. The densities ranged from zero buildings, 15% and 30% of the template area and the heights of the buildings varied in 15 cm and 30 cm. The addition of the longitudinal slope of 2.5% to 5.0% caused an increase of 52.50% in hydrogram rise time and the combination of the highest density setting constructions and buildings of greater height and an increase of the concentration-time 55.00%, suggesting a slower hydrological response due to the increase the height of buildings.

Molinetes hidrométricos são instrumentos utilizados para estimar a velocidade da água em cursos d\"água, tais como rios e canais. Tradicionalmente se utiliza esses equipamentos no monitoramento da vazão dos rios de bacias hidrográficas, sendo uma informação importante para a análise das concessões de outorga de direito de uso dos recursos hídricos. Com isso, evidencia-se a necessidade da tomada de medidas exatas e precisas, o qual deve ser realizado por meio da calibração periódica dos medidores. Todavia, necessita-se de ampla estrutura técnica de suporte para realização deste procedimento, o que justifica a carência de instituições que realizem calibração de equipamentos. Com o avanço da eletrônica e do desenvolvimento de sistemas automáticos de menor interação humana, fundamenta-se a busca pelo aperfeiçoamento da estrutura de realização da calibração de molinetes, visando automatizar o procedimento laboratorial e aumentar a exatidão e precisão na obtenção da equação de calibração. De acordo com o exposto, o presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um sistema automatizado para ensaios de molinetes. O sistema desenvolvido foi composto por: um carrinho de reboque; um canal trapezoidal com talude 1:1, 12 m de comprimento, 2,30 m de largura e 0,72 m de profundidade; um motor de passo, comandado por um driver e um microcontrolador, constituindo o módulo de controle do sistema de tração (MCT); e, de um microcontrolador de medição e processamento de dados, constituindo o módulo de aquisição de dados (MAD). Adicionalmente desenvolveu-se um programa no computador para interação amigável com o usuário, no qual se exibia as informações do ensaio, com opções para escolha da velocidade de deslocamento e para armazenamento dos dados obtidos. Avaliou-se o sistema proposto com o ensaio laboratorial para velocidades do carrinho de reboque entre 0,07 e 2,13 m s-1, sendo realizadas dez repetições por velocidade avaliada. Aplicou-se o teste estatístico ESD (Generalized Extreme Studentized Deviate) para se detectar a presença de outliers nos conjuntos de dados para cada velocidade medida, sendo os mesmos descartados na elaboração da equação de calibração do molinete. Os resultados mostraram que a máxima velocidade de deslocamento do carrinho de reboque foi de 2,13 m s-1. Ao se avaliar o sistema automático de calibração de molinetes na faixa de velocidade estudada, verifica-se que o mesmo proporcionou a obtenção de dados precisos, com uma incerteza expandida de 1,45% na velocidade e coeficientes de determinação da equação de calibração superiores a 90%. Dessa forma, pode-se concluir que o sistema desenvolvido, operando nas condições definidas acima, apresentou um bom desempenho na calibração de molinetes e permitiu atingir os objetivos da pesquisa. / The stream flow can be determined by multiplying the area of the cross section and the velocity of the flow at this cross section. A current meter is a most common instrument that has been used to measure the velocity of flowing water for over a hundred years. The current meters are calibrated by moving the meter at known velocities in a towing tank with still water and recording the rates of revolution of the rotors. The current meter calibrations are normally expressed as a linear equation. Although this method provides high accuracy, it requires large and specialized structures for calibrations. Thus, this research proposed the development of a system to test current meters using a channel with trapezoidal side slope 1:1, 12 m length, 2.30 m width and 0.72 m depth and the rotor of the current meter remained immersed in a water depth of about 0.30 m. The current meter was mounted on a tow cart that was supported on wheels and guided by rails above the channel with known velocities. A step motor performed the movement of the tow cart and it was controlled by a driver and a microcontroller, forming the Driver Control Module (DCM). Another microcontroller was used to record the rates of revolution of the rotor of the current meter on the Data Acquisition Module (DAM). The modules worked responding to requests from a computer by wire serial communication (DCM), or wireless using radio frequency modules (DAM). A computer application displayed information about the test to the user with options to choose velocity and save data. The highest velocity obtained in the towing car was about 2.10 m s-1 and the highest uncertainty was 1.45%. A vertical-axis type current meter (Price pygmy meter) was used because it generates one signal per revolution. However, the data sets obtained from DAM exhibited dubious values from the average; therefore, a statistical test was used to detect the presence of outliers. The Extreme Studentized Deviate (ESD) \"many outliers\" procedure provided the criteria for outlier\"s detection and elimination, improving the average of angular velocity of the current meter. So, the equations obtained for the current meter showed high precision in estimating the angular velocity. The system developed was effective in performing the tests and the modules showed high reliability in responding to requests from the computer, actuating on the current meter movement (DCM) or recording data (DAM).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2012-10-18T11:34:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T00:06:19Z : No. of bitstreams: 1 182900.pdf: 13287315 bytes, checksum: 86eff980b781a7302e56f33965350bb7 (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo direcionado ao uso da água em abatedouros avícolas diagnosticando seu emprego para este fim. Aborda também a problemática acerca dos resíduos líquidos provindos desta prática. Sob a ótica de um aproveitamento ecologicamente correto da água, propõe uma análise quantitativa do uso deste recurso natural. Com a finalidade de obter informações que possam auxiliar o desenvolvimento de técnicas para a otimização da utilização da água no processo de abate de aves, realizou-se um trabalho de campo em um abatedouro de frangos. Com este estudo criou-se um banco de dados de hidrometria para a verificação dos volumes de água consumidos em cada etapa de produção. Um mapeamento do consumo da água nesta empresa é apresentado no trabalho. Através da análise dos dados obtidos identificou-se a representatividade dos consumos de água nas diferentes etapas do processo de beneficiamento dos frangos. Estas informações são necessárias na identificação de potenciais de redução de consumo, reciclagem e reuso da água, bem como no monitoramento dos efluentes emitidos. Os resultados alcançados neste estudo apresentam informações que fundamentam o desenvolvimento estrutural de uma metodologia para o gerenciamento do uso da água nestas empresas. Estas informações alicerçam também a criação de ferramentas gerenciais da qualidade direcionadas a uma boa gestão da água e que objetivem a adoção da eficiência ecológica combinando a melhora econômica e a ambiental no processo de produção.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The equipment called ADCP / ADP (Acoustic Doppler Current Profiler / Acoustic Doppler Profiler) are being widely used in hydrometric for determining flow rates, due to faster handling and obtaining information from numerous cross sections analyzed in comparison to conventional methods. This current meter hydrostatic operation is similar to the search sonar and measuring the velocity of the stream of water on time interval and depth. Its operation is based on the principle of the Doppler effect, emitting sound waves in the water stream and a portion of these beams is reflected back to the source station and another part is absorbed by suspended sediments in the water and / or directed to points distinct source. Using this assumption, researchers are investigating if there is a possibility of relating information of sonorous intensity obtained by using ADP with SSC, thus enabling the determination of the solid discharge into waterways. To contribute to the research of the topic, this study sought to investigate this unknown in two distinct stages. The first step consisted of setting up an experimental apparatus consisting of a tank filled with water and a recirculation system. Different mixes of previously classified sands and soils were introduced into the reservoir, allowing for an artificially produced SSC. By using an ADP, concentrations were related to the different sediments while the intensity of the return signal was measured. The second stage investigation was conducted in the Vacacaí-Mirim River, which has natural flow conditions. It was sought to verify the use of ADP for turbidity, an alternative method for replacement of SSC. The general results of the laboratory analysis indicate that there is a relationship between the measure and the CSS echo measured by ADP, extracted from the average of the transducers. Only the results for Groups 1 and 2 showed low correlations and records echoes measured below the all samples collected. By applying the equations for the echos of adjustments resulting from measured samples of all groups, the linear fit showed 76% and 67% exponential fit of CSS calculated in the range of restrictive Factor 2, indicating the possibility of further assessment of sediment concentrations were obtained from eco measured by ADP. For field investigations, relating the echo with the turbidity, the results are promising, there was good correlation between the data with linear fit and 96% exponential 87% between tracks restrictive Factor 2, although few samples. In this step were identified limitations regarding the maximum value measured turbidity and this fact encourages further research on the subject. / Os equipamentos chamados de ADCP/ADP (Acoustic Doppler Current Profiler/ Acoustic Doppler Profiler) estão sendo amplamente utilizados na hidrometria para determinação de vazões, devido à rapidez de manuseio e na obtenção de inúmeras informações das seções transversais analisadas, em comparação aos métodos convencionais. Esse medidor de corrente hidrostático tem o funcionamento semelhante ao sonar e busca medir a velocidade da correnteza da água em intervalo tempo e profundidade. Seu funcionamento é baseado no princípio do efeito Doppler, emitindo ondas sonoras na corrente d água, sendo que uma parcela desses feixes é refletida de volta para a fonte emissora e outra parte é absorvida pelos sedimentos em suspensão na água e/ou direcionada a pontos distintos da fonte. Utilizando desta premissa, pesquisadores investigam se há a possibilidade de relacionar as informações de intensidade sonora obtidos com o uso de ADP com a concentração de sedimentos em suspensão, CSS, fato que possibilitaria a determinação da descarga sólida em cursos d água. A fim de contribuir para a pesquisa do tema, neste estudo buscou-se investigar esta incógnita em duas etapas distintas. A primeira etapa consiste na montagem de um aparato experimental composto de um reservatório preenchido de água e munido de um sistema de recirculação. Nesse reservatório foram introduzidas diferentes misturas, areias e solos previamente classificados, permitindo reproduzir artificialmente CSS. Com o uso de um ADP foram relacionadas às diferentes concentrações de sedimentos com a intensidade do sinal de retorno medido. Na segunda etapa investigativa, realizada no rio Vacacaí-Mirim, cujas condições de escoamentos são naturais, buscou-se a verificação do uso do ADP como um método alternativo para a avaliação da turbidez, que pode ser associada com a CSS. Os resultados gerais das análises em laboratório indicam que há uma relação entre a CSS medida e o eco medido pelo ADP, extraído da média dos transdutores. Somente os resultados obtidos nos testes com areias, apresentaram baixas correlações e registros de ecos medidos inferiores à todas as amostragens realizadas. Ao aplicar as equações de ajustes para os ecos medidos resultante das amostragens de areias e solos, o ajuste linear apresentou 76% e o ajuste exponencial 67% das CSS calculadas na faixa restritiva do Fator 2, ou seja, as CSS calculadas não ultrapassam duas vezes o valor de CSS medida seja para mais ou menos, indicando a possibilidade de futuras avaliações das concentrações de sedimentos serem obtidas a partir do eco medido pelo ADP. Para as investigações de campo, relacionando o eco com a turbidez, os resultados são promissores, houve boa correlação entre os dados, com ajuste linear 96% e exponencial de 87% entre as faixas restritivas do Fator 2, apesar de poucas amostragens. Nesta etapa foram identificadas limitações referentes ao valor máximo medido de turbidez e este fato incentiva novas pesquisas sobre tema.

Molinetes hidrométricos são instrumentos utilizados para estimar a velocidade da água em cursos d\"água, tais como rios e canais. Tradicionalmente se utiliza esses equipamentos no monitoramento da vazão dos rios de bacias hidrográficas, sendo uma informação importante para a análise das concessões de outorga de direito de uso dos recursos hídricos. Com isso, evidencia-se a necessidade da tomada de medidas exatas e precisas, o qual deve ser realizado por meio da calibração periódica dos medidores. Todavia, necessita-se de ampla estrutura técnica de suporte para realização deste procedimento, o que justifica a carência de instituições que realizem calibração de equipamentos. Com o avanço da eletrônica e do desenvolvimento de sistemas automáticos de menor interação humana, fundamenta-se a busca pelo aperfeiçoamento da estrutura de realização da calibração de molinetes, visando automatizar o procedimento laboratorial e aumentar a exatidão e precisão na obtenção da equação de calibração. De acordo com o exposto, o presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um sistema automatizado para ensaios de molinetes. O sistema desenvolvido foi composto por: um carrinho de reboque; um canal trapezoidal com talude 1:1, 12 m de comprimento, 2,30 m de largura e 0,72 m de profundidade; um motor de passo, comandado por um driver e um microcontrolador, constituindo o módulo de controle do sistema de tração (MCT); e, de um microcontrolador de medição e processamento de dados, constituindo o módulo de aquisição de dados (MAD). Adicionalmente desenvolveu-se um programa no computador para interação amigável com o usuário, no qual se exibia as informações do ensaio, com opções para escolha da velocidade de deslocamento e para armazenamento dos dados obtidos. Avaliou-se o sistema proposto com o ensaio laboratorial para velocidades do carrinho de reboque entre 0,07 e 2,13 m s-1, sendo realizadas dez repetições por velocidade avaliada. Aplicou-se o teste estatístico ESD (Generalized Extreme Studentized Deviate) para se detectar a presença de outliers nos conjuntos de dados para cada velocidade medida, sendo os mesmos descartados na elaboração da equação de calibração do molinete. Os resultados mostraram que a máxima velocidade de deslocamento do carrinho de reboque foi de 2,13 m s-1. Ao se avaliar o sistema automático de calibração de molinetes na faixa de velocidade estudada, verifica-se que o mesmo proporcionou a obtenção de dados precisos, com uma incerteza expandida de 1,45% na velocidade e coeficientes de determinação da equação de calibração superiores a 90%. Dessa forma, pode-se concluir que o sistema desenvolvido, operando nas condições definidas acima, apresentou um bom desempenho na calibração de molinetes e permitiu atingir os objetivos da pesquisa. / The stream flow can be determined by multiplying the area of the cross section and the velocity of the flow at this cross section. A current meter is a most common instrument that has been used to measure the velocity of flowing water for over a hundred years. The current meters are calibrated by moving the meter at known velocities in a towing tank with still water and recording the rates of revolution of the rotors. The current meter calibrations are normally expressed as a linear equation. Although this method provides high accuracy, it requires large and specialized structures for calibrations. Thus, this research proposed the development of a system to test current meters using a channel with trapezoidal side slope 1:1, 12 m length, 2.30 m width and 0.72 m depth and the rotor of the current meter remained immersed in a water depth of about 0.30 m. The current meter was mounted on a tow cart that was supported on wheels and guided by rails above the channel with known velocities. A step motor performed the movement of the tow cart and it was controlled by a driver and a microcontroller, forming the Driver Control Module (DCM). Another microcontroller was used to record the rates of revolution of the rotor of the current meter on the Data Acquisition Module (DAM). The modules worked responding to requests from a computer by wire serial communication (DCM), or wireless using radio frequency modules (DAM). A computer application displayed information about the test to the user with options to choose velocity and save data. The highest velocity obtained in the towing car was about 2.10 m s-1 and the highest uncertainty was 1.45%. A vertical-axis type current meter (Price pygmy meter) was used because it generates one signal per revolution. However, the data sets obtained from DAM exhibited dubious values from the average; therefore, a statistical test was used to detect the presence of outliers. The Extreme Studentized Deviate (ESD) \"many outliers\" procedure provided the criteria for outlier\"s detection and elimination, improving the average of angular velocity of the current meter. So, the equations obtained for the current meter showed high precision in estimating the angular velocity. The system developed was effective in performing the tests and the modules showed high reliability in responding to requests from the computer, actuating on the current meter movement (DCM) or recording data (DAM).

Desde 2004, o grupo de estudos do Laboratório de Hidráulica Computacional (LHC) estuda as taxas de recargas hidráulicas do Aquifero Guarani, na Bacia do Ribeirão da Onça. Entretanto, não havia se estudado a quantificação do escoamento superficial. Para sanar esta deficiência, este trabalho visou analisar as metodologias de estimativa de vazão com qualidade para a Bacia do Ribeirão da Onça. Para a realização do trabalho, foi adquirido o equipamento Flo-Tote3, capaz de medir velocidade e nível d\'água. A princípio, o equipamento foi verificado e comparado em laboratório, medindo velocidades 3% inferiores que o molinete e estimando vazões de 0,5 a 7,2% de diferença que o vertedor triangular. No Ribeirão da Onça, foi escolhida e construída uma seção de controle de vazão e instalado o Flo-Tote. O equipamento mediu velocidades 5% inferiores que o molinete, com variações de 0,3 a 8,7%. Além disso, um vertedor circular foi instalado em 6 ocasiões, resultando em vazões de 3 a 15% inferiores as vazões estimadas pelo molinete, em virtude do vazamento que ocorreu entre o vertedor e a parede de concreto. A partir de dezembro de 2007, foram iniciadas medições de níveis d\'água com a construção do linígrafo e estimadas as vazões de modo contínuo com o auxílio de equações teóricas. Como a jusante da seção de controle de vazão existe um sistema de bombeamento, as equações para determinar a vazão sofrem interferencias. Entretanto, foi aplicado o método das isotáquias, que utiliza valores de velocidades e níveis d\'água para o cálculo da vazão e que não sofre interferências com o represamento e instalações de vertedores. Apesar de ocorrer problemas de falta de energia e de manutenção, o escoamento superficial foi quantificado com qualidade para futuros estudos da área afim. / Since 2004, the group of studies of the Computational Hydraulic Laboratory (LHC) studied the rates of water recharge in the Guarani Aquifer recharges water in the Ribeirão da Onça basin. However, it had not studied the quantification of runoff. To remedy this deficiency, this study aimed to analyze the methodologies for estimation of flow quality for the Ribeirão da Onça basin. To carry out the work, it was acquired a Flo-Tote3, capable of measuring velocities and water levels. First, this equipment was checked and compared in the laboratory, measuring velocities 3% below, those obtained using flowmeters and 0.5 to 7.2% differences when compared with results using triangular weir. In Ribeirão da Onça, was chosen and built a section of control flow and installed the Flo-Tote. The equipment measured velocities 5% below the current meters, with variations from 0.3 to 8.7%. In addition, a circular weir was installed on 6 occasions, resulting in flow rates from 3 to 15% lower than those estimated by current meters because of the flow that occurred between the bridge and weir. Since December 2007, started the measurements of water levels and the estimated flow on a continuous basis with the aid of theoretical equations. As the downstream section of the control flow is a pumping system, the equations to determine the flow are interfered. However, it was applied the method of the lines of the same velocities, which uses values of velocities and water levels to calculate the flow without interference with the impoundment and installation of weirs. Despite the problems of lack of energy and maintenance, the runoff was quantified with quality for future studies of the area.

A compreensão, monitoramento e simulação da dinâmica da rede de drenagem de um centro urbano, inclusive os rios, podem auxiliar a análise de risco e o desenvolvimento e correção de projetos de rede de drenagem urbana. Entretanto, a simulação de rios urbanos é um grande desafio, devido a rápida variação das condições de escoamento (nível d\'água e velocidade) durante a passagem de onda de cheia, trazendo dificuldades tanto no monitoramento como na modelagem. Por se tratar de escoamentos não permanentes com significativo efeito de histerese da relação nível-vazão, torna-se necessária a utilização de modelos hidrodinâmicos. Além disso, a possível ocorrência de escoamento transcrítico aumenta a complexidade de representação do problema. Neste trabalho, um modelo hidrodinâmico capaz de resolver escoamentos transcríticos foi desenvolvido com o objetivo de simular eventos de passagem de onda de cheia em rios urbanos. O modelo, implementado na linguagem Fortran, foi baseado nas equações unidimensionais completas de Saint-Venant e utiliza o esquema de resolução de Preissmann adaptado por um redutor dos termos de inércia. Isso permitiu a resolução de escoamentos transcríticos, conforme comprovado em problemas teóricos padrões. Na aplicação prática do modelo, eventos de onda de cheia foram monitorados em um trecho do canal do córrego do Gregório na cidade de São Carlos, São Paulo, e simulações foram realizadas considerando apenas dados de níveis. Os resultados obtidos foram satisfatórios (Eficiência de Nash-Sutcliffe acima de 0,7) e permitiram a utilização das vazões estimadas para a proposição de uma curva-chave para o córrego. A metodologia aplicada neste trabalho se mostrou promissora para a definição de curva-chave de rios urbanos que apresentam dificuldades de medição de vazão. / The recognition, monitoring and simulation of the drainage system\'s dynamics of an urban center, including rivers, can assist in the risk assessment and the development and correction of urban drainage network projects. However, the simulation of urban rivers is a great challenge, due to the rapid variation of the flow conditions (water level and velocity) during the passing of flood waves, and poses difficulties for their monitoring and modeling. The use of a hydrodynamic model becomes necessary, as the flow is unsteady and produces a hysteresis effect of stage-discharge relation. Furthermore, the possible occurrence of transcritical flow increases the complexity of the problem representation even more. This manuscript addresses the development of a hydrodynamic model that solves transcritical flows and simulates flood wave events in urban rivers. The model, implemented in the Fortran programming language, was based on the one-dimensional complete equations of Saint Venant and uses the Preissmann scheme of resolution adapted by a reduction factor of the inertial terms. Such features enabled the resolution of transcritical flows, as evidenced in standard theoretical problems. In a practical application of the model, flood wave events were monitored in the Gregório creek in São Carlos, São Paulo, and simulations were performed only with level data. The results were satisfactory (Nash-Sutcliffe efficiency above 0.7) and enabled the use of the flows estimated for the proposal of a rating curve for the creek. The methodology applied has shown promising for the definition of a rating curve for urban rivers of difficult flow measurements.

A compreensão, monitoramento e simulação da dinâmica da rede de drenagem de um centro urbano, inclusive os rios, podem auxiliar a análise de risco e o desenvolvimento e correção de projetos de rede de drenagem urbana. Entretanto, a simulação de rios urbanos é um grande desafio, devido a rápida variação das condições de escoamento (nível d\'água e velocidade) durante a passagem de onda de cheia, trazendo dificuldades tanto no monitoramento como na modelagem. Por se tratar de escoamentos não permanentes com significativo efeito de histerese da relação nível-vazão, torna-se necessária a utilização de modelos hidrodinâmicos. Além disso, a possível ocorrência de escoamento transcrítico aumenta a complexidade de representação do problema. Neste trabalho, um modelo hidrodinâmico capaz de resolver escoamentos transcríticos foi desenvolvido com o objetivo de simular eventos de passagem de onda de cheia em rios urbanos. O modelo, implementado na linguagem Fortran, foi baseado nas equações unidimensionais completas de Saint-Venant e utiliza o esquema de resolução de Preissmann adaptado por um redutor dos termos de inércia. Isso permitiu a resolução de escoamentos transcríticos, conforme comprovado em problemas teóricos padrões. Na aplicação prática do modelo, eventos de onda de cheia foram monitorados em um trecho do canal do córrego do Gregório na cidade de São Carlos, São Paulo, e simulações foram realizadas considerando apenas dados de níveis. Os resultados obtidos foram satisfatórios (Eficiência de Nash-Sutcliffe acima de 0,7) e permitiram a utilização das vazões estimadas para a proposição de uma curva-chave para o córrego. A metodologia aplicada neste trabalho se mostrou promissora para a definição de curva-chave de rios urbanos que apresentam dificuldades de medição de vazão. / The recognition, monitoring and simulation of the drainage system\'s dynamics of an urban center, including rivers, can assist in the risk assessment and the development and correction of urban drainage network projects. However, the simulation of urban rivers is a great challenge, due to the rapid variation of the flow conditions (water level and velocity) during the passing of flood waves, and poses difficulties for their monitoring and modeling. The use of a hydrodynamic model becomes necessary, as the flow is unsteady and produces a hysteresis effect of stage-discharge relation. Furthermore, the possible occurrence of transcritical flow increases the complexity of the problem representation even more. This manuscript addresses the development of a hydrodynamic model that solves transcritical flows and simulates flood wave events in urban rivers. The model, implemented in the Fortran programming language, was based on the one-dimensional complete equations of Saint Venant and uses the Preissmann scheme of resolution adapted by a reduction factor of the inertial terms. Such features enabled the resolution of transcritical flows, as evidenced in standard theoretical problems. In a practical application of the model, flood wave events were monitored in the Gregório creek in São Carlos, São Paulo, and simulations were performed only with level data. The results were satisfactory (Nash-Sutcliffe efficiency above 0.7) and enabled the use of the flows estimated for the proposal of a rating curve for the creek. The methodology applied has shown promising for the definition of a rating curve for urban rivers of difficult flow measurements.

Orientador: Jose Geraldo Pena de Andrade / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:15:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Evangelista_RodopianoMarques_M.pdf: 7123183 bytes, checksum: 7c1897285299e7d730c1a8b8034214d4 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O abastecimento de água é um fator de extrema importância para o bem-estar da sociedade e, com o crescimento das cidades, os sistemas foram tornando-se cada vez mais complexos e diversificados, dificultando o controle e a operação como um todo. Com o elevado incremento da demanda de consumo nos últimos anos e também pelo uso irracional dos recursos hídricos houve a necessidade por parte das empresas de saneamento de todo mundo implantar programas de redução de perdas inseridos em seus sistemas, tais como: planejamento, cadastro técnico de informações confiáveis de água e esgoto, comandos de telemetria, aferição de hidrômetros, pesquisa de vazamentos, setorização etc. Neste contexto, houve também a necessidade destes elementos serem operados de forma integrada tornando cada vez mais eficaz o gerenciamento por parte destas empresas / Abstract: Water supply is an extremely important factor for the well being of society. As cities grew larger, water supply systems became more and more complex and diversified, making it difficult to control and operate them as a whole. With the high increment in consumption demand over the last years and the irrational use of water resources, public utilities all around the world felt the need to implement loss reduction programs, placed around their systems, such as planning, water supply and sewerage system reliable information technical dossier, telemetry commands, water-meter gauging, leak search, sectorization etc. In such context, it also became necessary for these elements to be operated in more integrated ways, what has made the management of such programs more efficient on the part of public utilities / Mestrado / Recursos Hidricos / Mestre em Engenharia Civil