[ES] El tema de la investigación se centra en técnicas avanzadas para manejar problemas de aguas subterráneas y superficiales relacionados con métodos inversos y cambio climático. Los filtros de Kalman, con especial atención en Ensemble Smoother with Multiple Data Assimilation (ES-MDA), se analizan y mejoran para la solución de diferentes tipos de problemas inversos. En particular, la principal novedad es la aplicación de estos métodos para la identificación de series temporales. La primera parte de la tesis, luego de la descripción del método, presenta el desarrollo de un software escrito en Python para la aplicación de la metodología propuesta. El software cuenta con un flujo de trabajo flexible que puede adaptarse fácilmente para implementar diferentes variantes del filtro de Kalman y ser aplicado para la solución de varios tipos de problemas. Un paquete de herramientas proporciona varias funcionalidades que permiten de configurar el algoritmo de acuerdo con el problema específico analizado. La primera aplicación se refiere a la solución del problema inverso de flujo en ríos. Este es un procedimiento inverso destinado a estimar el flujo de entrada a un sistema hidráulico en función de información recopilada abajo. El procedimiento se prueba mediante dos ejemplos sintéticos y un estudio de caso real; se investiga el impacto de los tamaños de los conjuntos y la aplicación de técnicas de localización e inflación de covarianzas. Los resultados muestran la capacidad del método propuesto de resolver este tipo de problemas; el rendimiento de ES-MDA mejora, especialmente para tamaños de conjuntos pequeños, cuando se aplican técnicas de inflación y localización de covarianza. La segunda aplicación en el campo de las aguas superficiales se refiere a la calibración de un modelo hidrológico-hidráulico que simula los mecanismos de formación de eventos de inundación. ES-MDA se acopla al modelo numérico de forma paralela para la estimación de los coeficientes de rugosidad e infiltración en base al conocimiento de un hidrograma de flujo en una sección del dominio. Los resultados de dos casos sintéticos y un estudio de caso real demuestran la capacidad del método propuesto para calibrar el modelo hidrológico-hidráulico con un tiempo computacional razonable. En el campo de aguas subterráneas, ES-MDA se aplica por primera vez para identificar simultáneamente la ubicación de la fuente y el historial de liberación de un contaminante en un acuífero a partir de datos de concentración detectados en diferentes puntos del dominio. Se realizaron numerosas pruebas para evaluar la influencia de la distribución espacial y temporal de los datos de concentración, el número del conjunto y el uso de técnicas de localización e inflación; además, se presenta un nuevo procedimiento para realizar una localización iterativa espacio-temporal. La metodología se valida mediante un ejemplo analítico y un estudio de caso que utiliza datos obtenidos en el laboratorio mediante una caja de arena. ES-MDA conduce a una buena estimación de los parámetros investigados; una red de monitoreo bien diseñada y la aplicación de correcciones de covarianza mejoran el rendimiento del método y ayudan a mitigar el posible problema de no unicidad de la solución. Otro propósito de la tesis es investigar el efecto del cambio climático en las aguas subterráneas. Se presenta un modelo simplificado que describe la respuesta de los niveles de agua subterránea a las variables meteorológicas hasta 2100. Es un enfoque estadístico sencillo basado en las correlaciones entre los niveles de agua subterránea y dos índices de sequía que dependen de los datos de precipitación y temperatura. El método se utiliza para evaluar el impacto del cambio climático en los recursos de agua subterránea en un área de estudio ubicada en el norte de Italia utilizando datos históricos y de modelos climáticos regionales. Los resultados m / [CA] El tema de la investigació se centra en tècniques avançades per a manejar problemes d'aigües subterrànies i superficials relacionats amb mètodes inversos i canvi climàtic. Els filtres de Kalman, amb especial atenció en Ensemble Smoother with Multiple Data Assimilation (ES-MDA), s'analitzen i milloren per a la solució de diferents tipus de problemes inversos. En particular, la principal novetat és l'aplicació d'aquests mètodes per a la identificació de sèries temporals. La primera part de la tesi presenta el desenvolupament d'un programari escrit en Python per l'aplicació de la metodologia presentada. El programari compta amb un flux de treball flexible que pot adaptar-se fàcilment per a implementar diferents variants del filtre de Kalman i ser aplicat per a la solució de diversos tipus de problemes. Un paquet complementar d'eines proporciona diverses funcionalitats que permeten de configurar l'algorisme d'acord amb el problema específic analitzat. La primera aplicació es un nou enfocament per la solució del problema invers de flux en rius. Aquest és un procediment invers destinat a estimar el flux d'entrada a un sistema hidràulic en funció d'informació recopilada aigües avall. El procediment es prova mitjançant dos exemples sintètics i un estudi de cas real; s'investiga l'impacte de les grandàries dels conjunts i l'aplicació de tècniques de localització i inflació de covariàncies. Els resultats mostren la capacitat del mètode proposat de resoldre aquest tipus de problemes; el rendiment de ES-MDA millora, especialment per a grandàries de conjunts xicotets, quan s'apliquen tècniques d'inflació i localització de covariància. La segona aplicació en el camp de les aigües superficials es refereix al calibratge d'un model hidrològic-hidràulic que simula els mecanismes de formació d'esdeveniments d'inundació a partir de sollicitació hidrometeorológicas i la seua posterior propagació. ES-MDA s'acobla al model numèric de manera paral·lela per l'estimació dels coeficients de rugositat i infiltració sobre la base del coneixement d'un hidrograma de flux en una secció del domini. Els resultats de dos casos sintètics i un estudi de cas real demostren la capacitat del mètode proposat per calibrar el model hidrològic-hidràulic amb un temps computacional raonable. En el camp d'aigües subterrànies, ES-MDA s'aplica per primera vegada per identificar simultàniament la ubicació de la font i l'historial d'alliberament d'un contaminant en un aqüífer a partir d'un conjunt de dades de concentració detectats en diferents punts del domini. Es van realitzar nombroses proves per avaluar la influència de la distribució espacial i temporal de les dades de concentració, el número del conjunt i l'ús de tècniques de localització i inflació; a més, es presenta un nou procediment per realitzar una localització iterativa espaciotemporal. La metodologia es valguda mitjançant un exemple analític i un estudi de cas per al qual s'utilitzen dades obtingudes en el laboratori mitjançant una caixa d'arena. ES-MDA condueix a una bona reconstrucció dels paràmetres investigats; una xarxa de monitoratge ben dissenyada i l'aplicació de correccions de covariància milloren el rendiment del mètode i ajuden a mitigar el possible problema de no unicitat de la solució. Un altre propòsit de la tesi és investigar l'efecte del canvi climàtic en les aigües subterrànies. Es presenta un model simplificat que descriu la resposta dels nivells d'aigua subterrània a les variables meteorològiques fins a 2100. És un enfocament estadístic senzill basat en les correlacions entre els nivells d'aigua subterrània i dos índexs de sequera que depenen de les dades de precipitació i temperatura. El mètode s'utilitza per a avaluar l'impacte del canvi climàtic en els recursos d'aigua subterrània en una àrea d'estudi situada en el nord d'Itàlia utilitzant dades històriques i de models climàtics regionals. / [EN] This work focuses on the investigation of advanced techniques to handle groundwater and surface water problems in the framework of inverse methods and climate change. The Ensemble Kalman filter methods, with particular attention to the Ensemble Smoother with Multiple Data Assimilation (ES-MDA), are extensively analyzed and improved for the solution of different types of inverse problems. In particular, the main novelty is the application of these methods for the identification of time series function. In the first part of the thesis, after the description of the ES-MDA method, the development of a Python software package for the application of the proposed methodology is presented. It is designed with a flexible workflow that can be easily adapted to implement different variants of the Ensemble Kalman filter and to be applied for the solution of various types of inverse problems. A complemented tool package provides several functionalities that allow to setup the algorithm configuration suiting the specific analyzed problem. The first novelty application of the ES-MDA method aimed at solving the reverse flow routing problem. The objective of the inverse procedure is the estimation of an unknown inflow hydrograph to a hydraulic system on the basis of information collected downstream and a given forward routing model that relates inflow hydrograph and downstream observations. The procedure is tested by means of two synthetic examples and a real case study; the impact of ensemble sizes and the application of covariance localization and inflation techniques are also investigated. The tests show the capability of the proposed method to solve this type of problem; the performance of ES-MDA improves, especially for small ensemble sizes, when covariance localization and inflation techniques are applied. The second application, in the context of surface water, concerns the calibration of a hydrological-hydraulic model that simulates rainfall-runoff processes. The ES-MDA is coupled with the numerical model by parallel way for the estimation of roughness and infiltration coefficients based on the knowledge of a discharge hydrograph at the basin outlet. The results of two synthetic tests and a real case study demonstrate the capability of the proposed method to calibrate the hydrological-hydraulic model with a reasonable computational time. In the groundwater field, ES-MDA is applied for the first time to simultaneously identify the source location and the release history of a contaminant spill in an aquifer from a sparse set of concentration data collected in few points of the aquifer. The impacts of the concentration sampling scheme, the ensemble size and the use of covariance localization and covariance inflation techniques are tested; furthermore, a new procedure to perform a spatiotemporal iterative localization is presented. The methodology is tested by means of an analytical example and a study case that uses real data collected in a laboratory sandbox. ES-MDA leads to a good estimation of the investigated parameters; a well-designed monitoring network and the use of covariance corrections improve the performance of the method and help to minimize ill-posedness and equifinality. A part of the thesis investigates the impact of climate change on the groundwater availability. A surrogate model that describes the response of groundwater levels to meteorological variables up to 2100 is presented. It is a simple statistical approach based on the correlations between groundwater levels and two drought indices that depend on precipitation and temperature data. The presented method is used to evaluate the impact of climate change on groundwater resources in a study area located in Northern Italy using historical and regional climate model data. The results denote a progressive increase of groundwater droughts in the investigated area. / Todaro, V. (2021). Advanced techniques for solving groundwater and surface water problems in the context of inverse methods and climate change [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/166439

Após o aumento de potência do reator IEA-R1 de 2 MW para 5 MW observou-se um aumento da taxa de corrosão nas placas laterais de alguns elementos combustíveis e algumas dúvidas surgiram com relação ao valor de vazão utilizada nas análises termo-hidráulicas. A fim de esclarecer e medir a distribuição de vazão real pelos elementos combustíveis que compõe o núcleo do reator IEA-R1, um elemento combustível protótipo, sem material nuclear, chamado DMPV-01 (Dispositivo para Medida de Pressão e Vazão), em escala real, foi projetado e construído em alumínio. A vazão no canal entre dois elementos combustíveis é muito difícil de estimar ou ser medida. Esta vazão é muito importante no processo de resfriamento das placas laterais. Este trabalho apresenta a concepção e construção de um elemento combustível instrumentado para medir a temperatura real nestas placas laterais para melhor avaliar as condições de resfriamento do combustível. Quatorze termopares foram instalados neste elemento combustível instrumentado. Quatro termopares em cada canal lateral e quatro no canal central, além de um termopar no bocal de entrada e outro no bocal de saída do elemento. Existem três termopares para medida de temperatura do revestimento e um para a temperatura do fluido em cada canal. Três séries de experimentos, para três configurações distintas, foram realizadas com o elemento combustível instrumentado. Em dois experimentos uma caixa de alumínio foi instalada ao redor do núcleo para reduzir o escoamento transverso entre os elementos combustíveis e medir o impacto na temperatura das placas externas. Dada a tamanha quantidade de informações obtidas e sua utilidade no projeto, melhoria e capacitação na construção, montagem e fabricação de elementos combustíveis instrumentados, este projeto constitui um importante marco no estudo de núcleos de reatores de pesquisa. As soluções propostas podem ser amplamente utilizadas para outros reatores de pesquisa. / After the IEA-R1 upgrade from 2 MW to 5 MW it was observed that the corrosion rate increased in a lateral plate of one fuel element and some issues appeared concerning the flow values used in the thermal-hydraulic analysis. In order to clear it up and measure the actual flow distribution among the fuel elements composing the IEA-R1 active core, a dummy element without nuclear fuel material, called DMPV-01 (Pressure and Flow Measurement Device), full scale, was designed and manufactured in aluminum. The flow rate in the channel between two fuel assemblies is very difficult to estimate or measure. This flow rate is very important to the cooling process of the external plates. This work presents the design and construction of an instrumented fuel assembly in order to measure the actual temperature in these lateral plates. Fourteen thermocouples were installed in this instrumented fuel assembly. Four in each lateral channel, one in the inlet nozzle and one in the outlet nozzle. There are three thermocouples in each channel to measure the clad temperature and one thermocouple to measure the fluid temperature. Three series of experiments, for three different core configuration were carried out with the instrumented fuel assembly. In two experiments a box was installed around the core to reduce the cross flow between the fuel assembly and measure the impact in the temperatures of external plates. Given the amount of information generated and its utility in the design, improvement and qualification in construction, assembly and manufacturing of instrumented fuel, this project turned out to be an important landmark on the thermal-hydraulic study of research reactor cores. The proposed solutions could be useful for other research reactors.

Após o aumento de potência do reator IEA-R1 de 2 MW para 5 MW observou-se um aumento da taxa de corrosão nas placas laterais de alguns elementos combustíveis e algumas dúvidas surgiram com relação ao valor de vazão utilizada nas análises termo-hidráulicas. A fim de esclarecer e medir a distribuição de vazão real pelos elementos combustíveis que compõe o núcleo do reator IEA-R1, um elemento combustível protótipo, sem material nuclear, chamado DMPV-01 (Dispositivo para Medida de Pressão e Vazão), em escala real, foi projetado e construído em alumínio. A vazão no canal entre dois elementos combustíveis é muito difícil de estimar ou ser medida. Esta vazão é muito importante no processo de resfriamento das placas laterais. Este trabalho apresenta a concepção e construção de um elemento combustível instrumentado para medir a temperatura real nestas placas laterais para melhor avaliar as condições de resfriamento do combustível. Quatorze termopares foram instalados neste elemento combustível instrumentado. Quatro termopares em cada canal lateral e quatro no canal central, além de um termopar no bocal de entrada e outro no bocal de saída do elemento. Existem três termopares para medida de temperatura do revestimento e um para a temperatura do fluido em cada canal. Três séries de experimentos, para três configurações distintas, foram realizadas com o elemento combustível instrumentado. Em dois experimentos uma caixa de alumínio foi instalada ao redor do núcleo para reduzir o escoamento transverso entre os elementos combustíveis e medir o impacto na temperatura das placas externas. Dada a tamanha quantidade de informações obtidas e sua utilidade no projeto, melhoria e capacitação na construção, montagem e fabricação de elementos combustíveis instrumentados, este projeto constitui um importante marco no estudo de núcleos de reatores de pesquisa. As soluções propostas podem ser amplamente utilizadas para outros reatores de pesquisa. / After the IEA-R1 upgrade from 2 MW to 5 MW it was observed that the corrosion rate increased in a lateral plate of one fuel element and some issues appeared concerning the flow values used in the thermal-hydraulic analysis. In order to clear it up and measure the actual flow distribution among the fuel elements composing the IEA-R1 active core, a dummy element without nuclear fuel material, called DMPV-01 (Pressure and Flow Measurement Device), full scale, was designed and manufactured in aluminum. The flow rate in the channel between two fuel assemblies is very difficult to estimate or measure. This flow rate is very important to the cooling process of the external plates. This work presents the design and construction of an instrumented fuel assembly in order to measure the actual temperature in these lateral plates. Fourteen thermocouples were installed in this instrumented fuel assembly. Four in each lateral channel, one in the inlet nozzle and one in the outlet nozzle. There are three thermocouples in each channel to measure the clad temperature and one thermocouple to measure the fluid temperature. Three series of experiments, for three different core configuration were carried out with the instrumented fuel assembly. In two experiments a box was installed around the core to reduce the cross flow between the fuel assembly and measure the impact in the temperatures of external plates. Given the amount of information generated and its utility in the design, improvement and qualification in construction, assembly and manufacturing of instrumented fuel, this project turned out to be an important landmark on the thermal-hydraulic study of research reactor cores. The proposed solutions could be useful for other research reactors.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-20T13:27:42Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModelagemChuvaVazao.pdf: 10740772 bytes, checksum: 840d572f54957188d5477c7b3aba3f37 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-20T13:46:35Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModelagemChuvaVazao.pdf: 10740772 bytes, checksum: 840d572f54957188d5477c7b3aba3f37 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-20T13:46:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModelagemChuvaVazao.pdf: 10740772 bytes, checksum: 840d572f54957188d5477c7b3aba3f37 (MD5) Previous issue date: 1999-12-06 / FAPESP - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo / Este trabalho investiga a utilização de modelos determinísticos de simulação hidrológica do tipo chuva-vazão, cuja área de estudo refere-se as bacias dos rios Itapetininga, das Almas e Guarapiranga no estado de São Paulo e bacia do rio Guaporé no estado de Mato Grasso. São testados dois modelos determinísticos do tipo chuva-vazão, ambos com processo de otimização dos parâmetros na forma irrestrita e não linear: SMAP (Soi! Moisture Accouting Procedure) com aplicação de um método de otimização de primeira ordem; e outro modelo utilizando a técnica de Redes Neurais Artificiais (RNA's), com método de otimização de segunda ordem. Em ambos os casos é tomado o intervalo de discretização mensal. A concepção testada sobre a posição de inserção do modelos de RNA's acoplado ao SMAP, tem origem na necessidade de investigação do potencial das RNA's em substituição aos parâmetros e processos tradicionais dos modelos chuva-vazão e, representada diretamente a relação chuva-vazão, partindo-se portanto, como entrada a série de precipitações e gerando-se as vazões através da RNA. / This work describes the use of two hydrological simulation deterministic models to represent the rainfuJI-runnoff processo The Itapetiniga, Almas and Guarapiranga rivers basin, located in the State of São Paulo and the Guaporé river basin located in the State of Mato Grasso, are taken as a case study. Both deterministic models used parameters optimization, with a nonlinear and unconstrained structure: (a) SMAP - Soil Moisture Accounting Procedure, which uses a first order optimization procedure; (b) Artificial Neural Network (ARN) model, which uses a second order optimzation procedure. Both models assume a montly interval to account rainfall and river flow. Some tests include a mix structure between SMAP and ARN, aiming at an evaluation of ARN potential to replace physical parameters and typical processes of conceptual rainfall-runnoff models.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-03-08T20:06:20Z No. of bitstreams: 3 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AproveitamentoAguaChuva.pdf: 4625408 bytes, checksum: 4fe13d5baf586d65079752f3b44c1fdb (MD5) Dissertacao_AproveitamentoAguaChuva_PROJETOS.pdf: 346617 bytes, checksum: 429d277d7fce3c820646488125d4690c (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-03-12T16:01:45Z (GMT) No. of bitstreams: 3 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AproveitamentoAguaChuva.pdf: 4625408 bytes, checksum: 4fe13d5baf586d65079752f3b44c1fdb (MD5) Dissertacao_AproveitamentoAguaChuva_PROJETOS.pdf: 346617 bytes, checksum: 429d277d7fce3c820646488125d4690c (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-12T16:01:45Z (GMT). No. of bitstreams: 3 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AproveitamentoAguaChuva.pdf: 4625408 bytes, checksum: 4fe13d5baf586d65079752f3b44c1fdb (MD5) Dissertacao_AproveitamentoAguaChuva_PROJETOS.pdf: 346617 bytes, checksum: 429d277d7fce3c820646488125d4690c (MD5) Previous issue date: 2012 / A Amazônia brasileira detém cerca de 69% da água doce disponível no Brasil, quantidade que acaba criando a ilusão de que não falta e nem faltará água na região, assim, a grande oferta deste recurso se torna um problema quando se trata da Gestão e Planejamento dos Recursos Hídricos na Amazônia, em função do uso perdulário e a falta de conservação dos mananciais, agravado pelo lançamento de resíduos líquidos sem tratamento. Falar em programas de conservação de água na Amazônia algumas décadas atrás e ainda hoje, com menor intensidade, é de certa forma estranha, devido à grande quantidade de água disponível e a cultura da abundância. Porém, com as mudanças climáticas, ssociada à crise da água no século XXI e o crescimento da consciência ambiental, surgiu um novo paradigma para o uso da água. Assim, a presente pesquisa busca discutir a importância do aproveitamento de água de chuva para fins não potáveis, visto o potencial de aproveitamento, ao longo de todo ano, devido o alto índice pluviométrico presente na região amazônica, variando, em média, de 119,6mm no mês de novembro a 441,6mm no mês de março. Foi verificado o potencial de aproveitamento de água da chuva, a partir das áreas dos telhados de alguns prédios, localizados na Universidade Federal do Pará – UFPA, Campus Guamá, também conhecido como Cidade Universitária Professor José da Silveira Netto. Os métodos utilizados para o dimensionamento do reservatório foram os de Rippl e o Interativo, sendo a verificação da viabilidade econômica feita através dos métodos do Valor Presente Líquido - VPL e payback descontado. Como resultado, obteve-se através do método de Rippl um volume superior a 1000 m³, enquanto que, pelo método interativo foi de no máximo 75 m³. A viabilidade econômica apresentou-se fragilizada em função do tempo de retorno ser superior a vida útil do sistema de aproveitamento de água de chuva. / The Brazilian Amazon has about 69% of available freshwater in Brazil, an amount which ends up creating the illusion that no lack of water and not lacking in the region, the large supply of this resource becomes a problem when it comes to the Management and Planning Water Resources in the Amazon, according to the wasteful use and lack of maintenance of stocks, compounded by the release of untreated wastewater. Speaking of water conservation programs in the Amazon a few decades ago and still today, with less intensity, is somewhat strange, given the large amount of water available and the culture of abundance. But with climate change associated with the water crisis in the century XXI and the growth of environmental awareness, a new paradigm for water use. Thus, this research discusses the importance of the use of rainwater for non-potable purposes, since the potential for exploitation, throughout the year, due to this high rainfall in the Amazon region, ranging, on average, 119.6 mm in months from November to 441.6 mm in March. It was verified the potential utilization of rainwater from the areas of the roofs of some buildings, located at the Federal University of Pará - UFPA, Campus Guamá, also known as City University Professor José da Silveira Netto. The methods used for sizing of the reservoir were the Rippl and Interactive, and economic viability checking done by the methods of Net Present Value - NPV and discounted payback. As a result, there was obtained by the method of Rippl a volume exceeding 1000 m³, while the interactive method was a maximum of 75 m³. The economic viability presented fragile as a function of time to return exceed the useful life of the utilization system for rain water.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-03-08T22:10:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoSistemaAlerta.pdf: 14875974 bytes, checksum: a253ce95389b2a95597b554d1dded4bc (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-03-14T17:23:15Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoSistemaAlerta.pdf: 14875974 bytes, checksum: a253ce95389b2a95597b554d1dded4bc (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-14T17:23:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoSistemaAlerta.pdf: 14875974 bytes, checksum: a253ce95389b2a95597b554d1dded4bc (MD5) Previous issue date: 2012 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A presente dissertação desenvolveu um Sistema de Alerta de Enchentes para a Cidade de Marabá, localizada na confluência dos rios Itacaiúnas e Tocantins, a 440 km da cidade de Belém, capital do Estado do Pará. O Sistema de Alerta de Enchentes foi desenvolvido com base no modelo hidrológico MOD-4B incorporado a um Sistema de Informações Geográficas. Esse sistema permite prever as variações do nível do Rio Tocantins ao longo do ano, de modo a acompanhar a evolução da cheia com antecedência de 4 dias, o que torna possível uma ação eficiente da defesa civil. O modelo de previsão utilizou como referência as réguas linimétricas localizadas nos rios Tocantins e Araguaia nas cidades de Carolina e Conceição do Araguaia, distantes aproximadamente 225 e 270 km, respectivamente, da cidade de Marabá. O sistema utiliza o software de geoprocessamento ArcView 3.3, que teve implementada uma interface desenvolvida através da linguagem de programação orientada a objetos Avenue, com a finalidade de rodar o aplicativo do modelo hidrológico. O uso de menus e janelas customizados do sistema possibilitou o acesso a dados espaciais e tabelas de dados relacionais e/ou banco de dados cadastral, além de módulos de análise espacial e de visualização de dados geográficos em um Sistema de Informações Geográficas (SIG), possibilitando a previsão de enchentes na forma de mapas, tabelas e relatórios com a indicação das áreas inundadas para os períodos de 4, 3, 2 e 1 dia de antecedência do evento de enchente. O Sistema permitiu identificar os imóveis e as ruas atingidos, e possibilitará através de levantamentos futuros quantificar a população afetada e os prejuízos causados pelo desastre, facilitando que a defesa civil execute planos de ação para enfrentamento eficiente antes, durante e depois da ocorrência da enchente. / This dissertation develops a Flood Warning System for the city of Marabá, located at the confluence of Tocantins and Itacaiúnas Rivers, 400 quilometers south from Belém, capital of the State of Pará (Brazil). The Flood Warning System is based on the hydrological model MOD-4B incorporated into a Geographic Information System. This system forecasts changes in the level of the Tocantins River throughout the year. It monitors the initiation of the flood 4 days in advance, resulting in more efficient Civil Defense actions. As reference, the forecasting model used the limnimeter poles located on the Tocantins and Araguaia Rivers, in the towns of Carolina and Conceição do Araguaia, respectively about 225 and 270 quilometers south from the city of Marabá. The system uses the GIS software ArcView 3.3, which was implemented through an interface developed through an object-oriented programming language called Avenue to run the application of the hydrological model. The use of windows and menus adapted to the model grants access to spatial data and relational database tables and / or record database. It also provides modules for spatial analysis and visualization of geographic data in a Geographic Information System (GIS), which forecasts flooding in the form of maps, charts and reports, showing the flooded areas for periods of 4, 3, 2 and 1 day before the occurrence of flooding. The system also identifies the affected streets and buildings, quantifying the affected population and the damages caused. With this, the Civil Defense can execute efficient action plans before, during and after the flooding. / ABSTRAKT: Diese Dissertation entwickelte ein Flood Warning System für die Stadt Marabá, locatedat Zusammenfluss der Flüsse Tocantins und Itacaiúnas, 400 km entfernt von Belém, der Hauptstadt des Bundesstaates Pará. The Flood Warning System wurde auf Basis des Modells hydrologischen Mod-4B in einem geografischen Informations System. This System integriert entwickelte können Sie Änderungen in der Ebene des Rio Tocantins das ganze Jahr vorhersagen. Um die Flut mit 4 Tage im Voraus zu überwachen, was eine größere Effizienz der Civil Defense Aktionen. Die Vorhersage-Modell als Referenz verwendet die ruler limnimeters auf dem Tocantins und Araguaia Flüsse, entfernten rund 225 und 270 km beziehungsweise von der Stadt Maraba. Das System nutzt die GIS-Software ArcView 3.3, die über eine Schnittstelle implementiert wurdeentwickelt Programmiersprache objektorientierteAvenue, um die Anwendung aus dem hydrologischen Modell laufen. Die Verwendung von Fenstern und Menüs angepasst, zu modellieren, erleichtern den Zugang zu Geodaten und relationalen Datenbank-Tabellen und/oder Kataster-Datenbank, sowie Module für die räumliche Analyse und Visualisierungvon Geodaten in einem Geographischen Informations System (GIS), das die Vorhersage ermöglicht Überschwemmungen in Form von Karten, Diagrammen und Berichten, welche den überfluteten Gebieten für die Dauer von 4, 3, 2 und 1 Tag vor dem Auftreten der flooding.The System identifiziert auch die betroffenen Straßen und Gebäude, konnte eine Quantifizierung der betroffenen Bevölkerung und derSchaden verursacht hat. Aktivieren Zivilschutz auszuführen Aktionspläne, um effizient gerecht, vor, während und nach dem Auftreten von Überschwemmungen.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-02-03T18:05:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_AutodepuracaoIgarapeSanta.pdf: 4708704 bytes, checksum: 2efeeccfc8ffb4f3d007210a72f313c5 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-02-04T12:06:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_AutodepuracaoIgarapeSanta.pdf: 4708704 bytes, checksum: 2efeeccfc8ffb4f3d007210a72f313c5 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-04T12:06:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_AutodepuracaoIgarapeSanta.pdf: 4708704 bytes, checksum: 2efeeccfc8ffb4f3d007210a72f313c5 (MD5) Previous issue date: 2012 / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / A presente pesquisa realiza-se em Santa Isabel do Pará. Foi avaliada a autodepuração do igarapé homônimo através da modelagem matemática proposta por Streeter-Phelps (1925). Para isso, durante o período de outubro de 2009 e setembro de 2010, foram analisados os parâmetros físico-químicos OD e DBO e determinadas as variáveis hidráulicas em 11 pontos amostrais, subdividindo em 4 seções o curso d’água. O resultado da modelagem indicou que os trechos 1 e 2 possuem deficiência na autodepuração, pois não obedecem os padrões da legislação CONAMA 357/05. Por fim, ressalta-se ainda que, além de desfavorável capacidade de resiliência que o Igarapé Santa Isabel possui, não há uma atuação efetiva dos órgãos ambientais responsáveis pela fiscalização da qualidade deste recurso hídrico para que haja o controle das quantidades de poluentes lançadas no igarapé. Desta forma, pode-se evitar que, em um cenário futuro, graves problemas, devido aos usos múltiplos das águas deste manancial, venham prejudicar a saúde e o bem estar das populações dependentes do Igarapé Santa Isabel. / This research takes place in Santa Isabel of the Pará was assessed self-purification of the namesake creek through mathematical modeling proposed by Streeter-Phelps (1925). For this, during the period October 2009 to September 2010, we analyzed the physical and chemical parameters DO and BOD and certain hydraulic variables at 11 sampling points, divided into four sections of the watercourse. The result of the modeling indicated that the parts 1 and 2 have low self-purification in, they do not obey the standards of the legislation CONAMA 357/05. Finally, it is noteworthy that, in addition to unfavorable resilience that has Igarapé Santa Isabel, there is an effective action of the bodies responsible for monitoring the environmental quality of water resources so that there is control of the quantity of pollutants discharged into the creek. This way you can avoid that in a future scenario, serious problems due to multiple use of water from this source, compromising the health and well being of people dependent Igarapé Santa Isabel.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:01:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Maria Eulina.pdf: 268672 bytes, checksum: c0eee8e291e9fdcbef88ed3cb0d6d969 (MD5) Previous issue date: 2008-08-29 / Increasing population united the behaviour of man carefree about the environmental preservation has led to a scarcity of natural resources. A key resource for human survival has been directly affected by these desmazelos, water. Based on this context arises as a commitment to operational excellence of water supply systems, seeking greater efficiency in the establishment of operational rules. To this end, the general objective of this research is to develop a study of water distribution networks model calibration, because it is believed to be the best technique for tracking this problem by adjusting the physical parameters that have changed over time and dictate strategies. This work aims to develop a technique based on the inverse of calibration using GAs as a tool for optimization, using multiple goals: pressure and flow. The parameters adjusted were roughness coefficients and coefficients of losses by leaks. To evaluate the proposed methodology were employed two networks often used in literature. The first network employed is a theoretical system proposed by Tucciarelli (1999) and was used to evaluate the behavior of multiobjectives methods and their parameters. The second network is located in Campo Grande (MS) has been studied by Cheung (2004) and Soares et al. (2004). This example is a real system that had its data measured in situ and presents all the complications inherent in the calibration real problems. The results were very satisfactory, since the optimization multiobjective shown to be able to improve the accuracy of the calibration of the model. / O aumento populacional unido ao comportamento despreocupado do homem quanto à preservação ambiental levou a uma escassez dos recursos naturais. Um recurso fundamental à sobrevivência humana está sendo diretamente afetado por esses desmazelos, a água. Com base nesse contexto nasce um comprometimento quanto a excelência operacional dos sistemas de distribuição de água, buscando uma maior eficiência no estabelecimento de regras operacionais. Para tanto, o objetivo geral desta pesquisa é desenvolver um estudo de calibração de modelos de redes de distribuição de água, pois acredita-se ser a melhor técnica de monitoramento deste problema, por ajustar os parâmetros físicos que foram alterados com o tempo e ditar estratégias para auxiliar a tomada de decisão dos operadores.O presente trabalho visa desenvolver uma técnica de calibração inversa baseada nos AGs como ferramenta de otimização, fazendo uso de objetivos múltiplos: pressão e vazão. Os parâmetros ajustados são: coeficientes de rugosidades e coeficientes de perdas por vazamentos. Para avaliação da metodologia proposta foram empregadas duas redes frequentemente usadas na literatura. A primeira rede empregada por Tucciarelli et al. (1999), é uma rede teórica, e servirá para avaliar o comportamento dos métodos multiobjetivos e seus parâmetros. A segunda rede está localizada na cidade de Campo Grande (MS) foi estudada por Cheung (2004) e Soares et al. (2004). Este exemplo é um sistema real que teve os seus dados medidos em loco e apresenta todas as complicações inerentes aos problemas de calibração real. Os resultados encontrados foram bastante satisfatórios, uma vez que a otimização multiobjetivo demonstrou ser capaz de melhorar a acurácia da calibração do modelo.

This thesis focuses on solute transport upscaling. Upscaling of solute transport is usually required to obtain computationally efficient numerical models in many field applications such as, remediation of aquifers, environmental risk to groundwater resources or the design of underground repositories of nuclear waste. The non-Fickian behavior observed in the field, and manifested by peaked concentration profiles with pronounced tailing, has questioned the use of the classical advection-dispersion equation to simulate solute transport at field scale using numerical models with discretizations that cannot capture the field heterogeneity. In this context, we have investigated the use of the advection-dispersion equation with mass transfer as a tool for upscaling solute transport in a general numerical modeling framework. Solute transport by groundwater is very much affected by the presence of high and low water velocity zones, where the contaminant can be channelized or stagnant. These contrasting water velocity zones disappear in the upscaled model as soon as the scale of discretization is larger that the size of these zones. We propose, for the modeling solute transport at large scales, a phenomenological model based on the concept of memory functions, which are used to represent the unresolved processes taking place within each homogenized block in the numerical models. We propose a new method to estimate equivalent blocks, for which transport and mass transfer parameters have to be provided. The new upscaling technique consists in replacing each heterogeneous block by a homogeneous one in which the parameters associated to a memory functions are used to represent the unresolved mass exchange between highly mobile and less mobile zones occurring within the block. Flow upscaling is based on the Simple Laplacian with skin, whereas transport upscaling is based in the estimation of macrodispersion and mass transfer parameters as a result of the interpretation of the r / Llerar Meza, G. (2009). Upscaling nonreactive solute transport [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/5848

En las últimas décadas se han agravado los problemas de aguas en casi todo el planeta. Las causas de este proceso son bien conocidas: mientras que el agua dulce es un recurso finito y vulnerable; hay un sostenido incremento del uso por parte de la sociedad (por la cultura del consumo), un aumento de las presiones contaminantes, y los efectos del cambio climático se dejan sentir con mayor intensidad. Esta creciente escasez de agua útil, hace que los métodos y formas de gestión empleados tradicionalmente ---mientras el agua era abundante--- ya no sean adecuados. Los nuevos criterios deben gestionar la escasez de forma racional y sostenible, ya que no se está ante eventos esporádicos de sequía, sino ante una situación estructural con la que hay que convivir de ahora en adelante. La economía estudia el empleo de los recursos escasos, y por ello tiene mucho que aportar para elaborar y precisar estos nuevos criterios de gestión. La idea central de esta tesis es incorporar la visión, los métodos y criterios económicos en la tarea de gestionar y planificar el uso y conservación de los recurso hídricos. En esta tesis doctoral se han desarrollado dos programas informáticos para realizar análisis económicos en sistemas de recursos hídricos. Ambos son programas genéricos, aptos para ser empleados en casi cualquier cuenca o sistema de recursos hídricos, y funcionan coordinadamente con el Sistema Soporte de Decisión (SSD) AQUATOOL, desarrollado previamente en el DIHMA de la Universidad Politécnica de Valencia. El programa EcoGes realiza la asignación del agua cruda de forma económicamente eficiente, repartiendo el agua con criterios de mercado. El programa considera la hidrología, las infraestructuras o condicionantes físicos y los costos de movilización o disposición a pagar por el uso del agua, para distribuir el recurso entre los usuarios a lo largo del tiempo. Internamente se optimiza una función no-lineal separable de beneficio neto en una red de flujo. El programa / Collazos, G. (2004). Sistema soporte de decisión para evaluación y optimización económica de sistemas de recursos hídricos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14009