O paralelismo entre antigos cinturões colisionais e sistemas de riftes mais jovens é amplamente reconhecido e especialmente observado ao longo do Oceano Atlântico. A relação entre estruturas litosféricas herdadas e a nucleação de sistemas de riftes tem sido o foco de muitos estudos. Entretanto, a relação entre estruturas herdadas e estruturas neo-formadas (i.e. durante a extensão) e a estruturação de margens passivas conjugadas ainda é pouco entendida. Na presente tese, usamos uma versão muito eficiente do código computacional Lagrangiano- Euleriano de elementos finitos FANTOM para modelar fluxos termo-mecânicos acoplados visco-plásticos de forma a entender a geodinâmica do processo de rifteamento considerando os efeitos das estruturas tectônicas herdadas e da estrutura reológica na litosfera continental. Os modelos consideram quantias variadas de extensão e contração prévios para desenvolver a herança tectônico-estrutural, a qual é ou não reativada durante o desenvolvimento da margem passiva. Nossos resultados mostram que: 1) as primeiras reativações da cunha orogênica ocorrem seguindo zona de cisalhamento principal de escala litosférica (antiga sutura); 2) zonas de cisalhamento crustais (antigos cavalgamentos) são parcial ou totalmente reativadas dependendo da quantia de contração anterior; 3) com pouca contração anterior, os cavalgamentos thick-skin são eficientemente reativados e controlam a formação da margem passiva; 4) maiores quantias de contração prévia permitem que zonas de cisalhamento afastadas da sutura não dão reativadas e preservam a estrutura orogênica; 5) a reativação de zonas de cisalhamento compressivas dominam durante os estágios iniciais do rifteamento, enquanto que em estágios finais e de afinamento crustal, dominam estruturas neo-formadas. Nossos modelos ajudaram a explicar algumas características das margens passivas conjugadas do Espírito Santo - Kwanza no Atlântico Central Sul, e da margem passiva norueguesa no Mar do Norte. Nossos modelos também mostraram que diferenças reológicas entre a crosta superior e a crosta inferior causam um desacoplamento durante subducção e posterior educção. Este último processo, associado ao necking termal da astenosfera ascendente, é responsável por deixar lascas de crosta inferior no canal de subducção-educção no manto litosférico, como é evidenciado por antigas zonas de subdução fósseis associadas à margem conjugada Newfoundland-Iberia. Dessa forma, a remoção de crosta inferior em margens passivas conjugadas pode ocorrer muito antes do processo de rifteamento. / The parallelism between older collisional belts and younger rift systems is widely known and particularly portrayed along the Atlantic Ocean. In what follows, the relationship between lithospheric inherited structures and nucleation of rift systems has been focus of many studies. Nevertheless, it is still poorly understood how inherited tectonic and new-formed structures (i.e. during extension) affect the final architecture of rifted conjugate passive margins. In this thesis we use a modified highly efficient version of the Arbitrary Lagrangian-Eulerian finite- element code FANTOM to model thermal-mechanical coupled, plane-strain, viscous-plastic creeping flows to understand the geodynamics of the rifting process considering the effects of tectonic structural inheritance and rheology on the final architecture of rifted conjugate margins. The models consider different amounts of previous extension and contraction to produce the structural inheritance that is reactivated or not during rifting. Our results show that: 1) first reactivations occur along the lithospheric former suture zone; 2) upper crustal thick skinned basement thrusts are partially or fully reactivated depending on the amount of prior contraction and size of the orogen; 3) with a small amount of contraction, thick skinned thrusts are efficiently reactivated in extension and provide the template for rifted margin formation; 4) with larger amounts of precursor contraction, thick skinned thrusts distal to the lithospheric suture zone do not reactivate in extension; 5) reactivation of prior contractional shears dominates during the early stages of rifting, whereas during the final stage of rifted passive margin formation new-formed extensional shears dominate. Models with less precursor extension and more contraction resulted in a rifted conjugate passive margin similar to the Espírito Santo-Kwanza conjugate in the Central South Atlantic, whereas more precursor extension and less contraction, develops into margin showing similar behavior of fault reactivations in the Norwegian margin, North Atlantic. Our models also show that rheological differences between upper and lower continental crusts cause them to decouple both during subduction and subsequent eduction. The latter process, associated to thermal necking of the upwelling asthenosphere, is responsible to leave slivers of previously subducted lower continental crust within the eduction channel in the mantle lithosphere, as it is seismically evidenced under the Newfoundland-Iberia rifted conjugate margins. In what follows, lower continental crust of the former subducting plate can be removed long before depth-dependent extension during magma-poor rifted margin development.

O conhecimento de regiões costeiras é relevante para o manejo de recursos e segurança, portanto, é de interesse social, uma vez que grande parte da população mundial vive próximo às áreas costeiras. Uma forma de se estudar o ambiente marinho é através da modelagem numérica. Modelos ecológicos proporcionam a possibilidade de avaliar o estado de eutrofização do ambiente, prever consequências ambientais, estimar respostas a variações nas concentrações de nutrientes, quantificar os fluxos nos sistemas costeiros, dentre outros. A hipótese de trabalho é que condições meteorológicas determinam a hidrodinâmica, que por sua vez influencia as propriedades da água. Além disso, o crescimento populacional de zooplâncton depende da disponibilidade de fitoplâncton como alimento, e o crescimento populacional de fitoplâncton é influenciado por nutrientes, luz e temperatura da água. Com isso, o objetivo foi analisar a influência da hidrodinâmica, disponibilidade de luz e temperatura da água na distribuição de fito e zooplâncton, através da implementação de um modelo numérico hidrodinâmico tridimensional, acoplado a um modelo ecológico, no sistema estuarino de Santos - São Vicente. Ecossistemas estuarinos são dinâmicos, complexos, biodiversos e regidos principalmente por fenômenos físicos como maré, vento e chuva. A região de estudo está localizada na região Metropolitana da Baixada Santista, abrangendo os municípios de Praia Grande, São Vicente, Cubatão, Santos e Guarujá. Para desenvolver este trabalho, foi utilizado o modelo Mohid, desenvolvido pela MARETEC no IST, que pertence à Universidade Técnica de Lisboa. Condições iniciais e de contorno foram especificadas para os processamentos do modelo; dados da literatura e trabalhos anteriores foram usados para sua implementação. Com os resultados da modelagem, distribuições de fitoplâncton foram analisadas em função das respectivas condições hidrodinâmicas, de modo a estabelecer suas interações. Os resultados do modelo para variação do nível do mar, corrente, temperatura da água, concentração de fitoplâncton e zooplâncton foram satisfatórios. Apesar disto, alguns resultados podem ser melhorados uma vez que nutrientes foram subestimados e a temperatura da água foi superestimada. / Knowledge on coastal regions are relevant for the management of resources and safety, therefore of social interest, because most of the world\'s population live near coastal regions. One way to study the marine environment is by the numerical modelling. Ecological models enable the possibility to measure the state of eutrophication of a given environment, foresee ambiental consequences, evaluate response from variation on nutrient concentration, quantify fluxes on coastal environments and more. The hypothesis of this work is that meteorological conditions define hydrodynamics, that in it\'s turn define water properties. Moreover, zooplankton populational growth is dependent on phytoplankton availability as a food source, and phytoplankton populational growth is affected by nutrients, light and water temperature. Thereby, the objective was to analyze the influence of hydrodynamics, light availability and water temperature on the phyto and zooplankton, using a tridimentional hydrodynamic model, coupled with a ecological model, at Santos-São Vicente estuarine complex system. Estuarine ecosystems are dynamic, complex, biodiverse and governed mostly by physical phenomena like tides, wind and rain. The study area is located at Baixada Santista metropolitan region, encompassing Praia Grande, São Vicente, Cubatão, Santos and Guarujá. To develop this work, the model MOHID was used, which is developed by MARETEC on IST, which belongs to the Technical University of Lisbon. Initial and boundary conditions were defined for the processing of the model; literature and previous work data were used to implement the model. With the results from the modelling, phytoplankton were analyzed in function to the respective hydrodynamical conditions, in a way to establish it\'s interactions. The modeling results for the water level, current, water temperature, zooplankton and phytoplankton concentration were satisfactory. Despite that, some results can be improved since nutrients were underestimated and water temperature was overestimated.

Uma das áreas da engenharia civil que têm apresentado maior potencial de crescimento é a execução de edifícios em alvenaria estrutural. Usualmente são utilizados procedimentos puramente experimentais para o desenvolvimento dos processos construtivos e de projeto. Entretanto, a experimentação sem uma modelagem teórica prévia pode ser muito dispendiosa. A modelagem numérica, desde que confiável, pode ser de grande ajuda na redução do número de corpos-de-prova a serem ensaiados e do número de pontos a serem instrumentados, bem como o seu devido posicionamento. Isso significa diminuição de custos e maior eficiência na obtenção de resultados. No presente trabalho apresentam-se as ferramentas computacionais mais adequadas para a análise de alvenaria estrutural submetida a compressão, objetivando o suporte teórico a pesquisas experimentais. Elabora-se um estudo comparativo sobre os vários recursos de modelagem numérica, linear e não-linear, disponíveis em softwares comerciais baseados no método dos elementos finitos. Inicialmente, após a apresentação do estado da arte, investiga-se a modelagem numérica do volume elementar representativo da alvenaria. Modelos não-lineares são, então, escolhidos, aferindo-os com resultados disponíveis na literatura técnica. São realizadas simulações de casos específicos de paredes de alvenaria submetidas à compressão, assim como a interação de paredes sujeitas a carregamentos verticais. Resultados experimentais são comparados com os produzidos por modelos lineares e não-lineares, focando a análise na sua representatividade e no seu grau de precisão / The construction of structural masonry buildings has been one of the most increasing civil engineering areas. The development of building and design methods usually is based only on experiments. However, testing without previous numerical analysis can be very expensive. Numerical modeling, since reliable, can be greatly helpful for reducing the number of experimental tests and the number of instrumented points, including the improvement of their positions. That enables smaller costs and higher efficiency in obtaining the results. The present work deals with the most appropriate computational strategies for the analysis of masonry walls subjected to compression, focusing the theoretical support for experimental research programs. A comparative study is elaborated on the several capabilities of linear and nonlinear numerical models, which are available in commercial computer programs based on the finite element method. Initially, after the presentation of the state-of-the-art, the numerical analysis of the representative volume masonry element is investigated. Nonlinear models are chosen and confronted with available results in the technical literature. Specific cases of masonry walls submitted to compression are numerical simulated, including the interaction of intersecting walls under vertical loads. Experimental results are compared to those produced by linear and nonlinear numerical modeling, emphasizing their effectiveness and precision

A distribuição e a variabilidade de propriedades termohalinas e a circulação tridimensional do estuário do rio Curimataú foram estudadas com a aplicação do modelo numérico de simulações Delft3D-Flow, validado com dados experimentais medidos durante dois ciclos consecutivos de maré de quadratura e de sizígia. Duas grades numéricas foram aplicadas com o intuito de observar as diferenças entre as simulações nos modos barotrópico e baroclínico. As condições iniciais de simulações tais como: salinidade, velocidade, densidade e coeficientes cinemáticos de viscosidade, difusividade horizontal e vertical foram obtidas mediante resultados de simulações sob condições iniciais homogêneas. A seguir, o modelo numérico foi utilizado em condições mais realistas que foram comparadas aos dados experimentais. As simulações para a estrutura de salinidade, no modo barotrópico na maré de sizígia, apresentaram os melhores resultados, em comparação com os resultados experimentais, confirmado pelo índice de validação Skill igual 0,96; no modo baroclínico as simulações também foram de boa qualidade e o Skill foi muito próximo ao anterior (0,94). As simulações teóricas do campo de velocidade também foram de boa qualidade, comparativamente aos dados experimentais; os índices de validação médios foram muito próximos para os modos barotrópico e baroclínico (0,80 e 0,79). Esses valores do índice de validação confirmam que a dinâmica e os processos de mistura de natureza advectiva e difusiva foram bem representados matematicamete. Durante a maré de quadratura os resultados teóricos dos modos barotrópico e baroclínico não foram de boa qualidade (índice skill próximo a 0,60), devido às dificuldades de imposição de condições de contorno adequadas para a alta descarga fluvial que ocorreu durante os experimentos. Além das simulações por intervalos de tempo de 25 h, que foram utilizadas para validação com os dados experimentais, também foram feitas simulações inéditas horárias das características termohalinas, da circulação e do transporte advectivo de sal em séries temporais de 16 e 90 dias nos modos baroclínico e barotrópico, respectivamente. Aos resultados simulados das estruturas de salinidade e de velocidade, no modo baroclínico e maré de sizígia, foram aplicadas as metodologias rotineiramente utilizadas no processamento e análise de dados experimentais, com a finalidade de interpretar o comportamento dinâmico e os processos de mistura e transporte. No modo baroclínico, durante ambas as marés de sizígia e quadratura, a região inferior do estuário foi classificada como parcialmente misturado (tipo 2a), com valores baixos para os parâmetros de estratificação O(10-2)<pe< O(10-3) e com o parâmetro de circulação variando consideravelmente entre valores altos (pc&#61627;50) e baixos (pc&#61627;2). A análise da variabilidade dos coeficientes cinemáticos de viscosidade e difusividade no canal estuarino do rio Curimataú indicou que esses coeficientes variaram no seguinte intervalo: 10-3 m2 s-1 a 1,2x10-2 m2 s-1. A energia cinética turbulenta e as taxas de energia dissipada por unidade de massa, nas proximidades da boca do estuário, apresentou os maiores valores com ordens de grandeza de 6,5x10-3 m2 s-2 e 2,4 m2 s-3, respectivamente. / The distribution and variability of the termohaline properties and the three-dimensional circulation of the Curimataú river estuary had been studied with the application of the numerical model of simulations Delft3D-Flow, validated with experimental data measured during two consecutive cycles of neap and spring tide. Two numerical grids were applied with the intention of observing the differences between the barotropic and baroclinic simulations. The initial conditions such as: salinity, velocity, density and the horizontal and vertical kinematic coefficients of viscosity and difusivity had been undertaken through the results under homogeneous initial conditions. After that, the numerical model had been used in more realistic conditions which were compared with the experimental data. The simulations of the structure of salinity, in the barotropic model during the spring tide, showed better results when compared with the experimental data, validated by the Skill equal to 0.96; in the baroclinic model the simulations also had presented a good quality and the Skill was very close to those one (0.94). The theoretical simulations of the field of velocity were also of a good quality, comparatively the experimental to the experimental data; the mean Skill had been very close the barotropic and baroclinic models (0.80 e 0.79). Those values of the Skill confirm that the dynamic and the mixing process of advective and diffusive nature had been well presented mathematically. During the neap tide the theoretical results of the barotropic and baroclinic models had not been of a good quality (Skill 0.60), due to the difficulties of imposition of suitable boundary conditions to the high river discharge during the experiments. Besides the simulations with time intervals of 25 h, which were used to the validation with the experimental data, also had been realized hourly simulations of the termohaline features, of the circulation and the advective salt transport into temporal series of 16 and 90 days in the barotropic and baroclinic models respectively. To the simulated results of the salinity and velocity structures, in the baroclinic model and under spring conditions, had been applied the aim methodology used in process and analyzes of experimental data, with the finality of interpretation of the dynamic behavior and the mixing process and the transport. In the barolinic model, during both tides, neap and spring, in the lower reaches of the estuary was classified as partially mixed (tipe 2a), with low values to the stratification parameters O(10-2)<pe< O(10-3) and with the circulation parameter varying considerably between high values (pc&#61627;50) and low values (pc&#61627;2). The analyses of the variability of the Kinematic and diffusivity coefficients in the Curimataú river channel indicated that those coefficients had been in the interval of: 10-3 m2.s-1 a 1.2x10-2 m2.s-1. The kinetic turbulent energy and the rate of energy dissipation had indicated that in the vicinity mediations of the estuary mouth are concentrated the highest values: 6,5x10-3 m2 s-2 and 2,4 m2 s-3, respectively.

A Plataforma Continental do Estado do Ceará (PCCE) foi dividida em: Plataforma Continental Externa (PCE), Plataforma Continental Média (PCM) e Plataforma Continental Interna (PCI). Os critérios físicos adotados levaram em consideração intrusões mais ou menos intensas de água tropical (AT) transportada pela Corrente Norte do Brasil (CNB) em direção à costa; a intensificação dos gradientes de salinidade superficial; e a mistura entre diferentes massas de água. Durante a estação de chuva, observamos que na região da PCE a massa de Água Tropical (AT) ficou aprisionada em níveis verticais maiores que 60 m, enquanto que na PCI observamos a formação de uma pluma estuarina que ocupou os dois primeiros metros da coluna de água e provocou o rebaixamento do topo da massa de água costeira (AC), chegando a 6 km da linha de costa. A variação espaço-temporal das correntes na frequência submaregráfica mostram que a tensão de cisalhamento do vento (TCV) foi o principal agente na transferência de momentum para as águas da PCCE, gerando uma corrente de deriva polarizada para NW, paralela à direção das isóbatas, em resposta ao empilhamento de água na costa. Este comportamento, associado a espessura da camada de Ekman muito maior que a profundidade local, mostra que a dinâmica do primeiro modo de oscilação (barotópico) é dominante, gerando correntes na direção do vento forçante, como resposta à sua ação. O modo barotópico também foi dominante nas correntes de maré, com as componentes semi-diurnas (M2 e S2) caracterizando-se como as mais energéticas. A orientação normal das elipses de maré associada ao sentido horário de rotação, foram responsáveis pelas maiores velocidades de corrente na frequência maregráfica. Os resultados obtidos com o modelo numérico mostram a res\\-posta barotrópica das águas da PC a um vento estacionário com correntes para NW. Os maiores valores das corrente e elevação do nível do mar ocorreram na região mais próxima à costa. As correntes de maré e a orientação das elipses de maré obtidas com a modelagem corroboram o o comportamento dos dados observacionais. Para o estuário do Rio Jaguaribe (CE), o período de grandes descargas fluviais resultou em fluxos unidirecionais transportando volumes de 97 x 106 m3, advectando os processos de mistura para a região da PCI. Entretanto, na estação seca, a minimização dos fluxos fluviais resultou na maior atuação da maré na região, controlando a posição espacial da zona de máxima turbidez. Nesta época do ano o estuário foi classificado de acordo com parâmetros de estratificação e circulação como do tipo 2a, parcialmente misturado. / The Continental Shelf of Ceará State was divided in: External (ECS), Middle (MCS) and Inner (ICS) Continental Shelf. The physical criteria of classification considered intrusions of Tropical Water (TW) transported onshore by the North Brazil Current (NBC); intensification of surface saline gradient; and mixing of different water masses. During the rainy season, the TW was retained the ECS at levels higher than 60 m, while an estuarine plume formation was observed in the PCI, occupying the two first meters of the water column, sinking top of the coastal water mass (CW) to 6 km off coast. The space-time variation of the currents in the subtidal frequency shows that wind stress was the main agent in the momentum transfer to continental shelf waters, generating a current to NW, parallel to the direction of the isobaths, in response to the stacking of water on the coast. This behavior associated to the thickness of the Ekman layer much larger than local depth, shows the dominance of the barotropic dynamic, generating currents in the wind direction, as response to its action. The barotropic mode was also dominant in the tidal currents, with semi-diurnals components (M2 e S2) characterized as the most energetic. The normal orientation of tidal ellipses, associated to clockwise rotation, were responsible for the highest current velocities in tidal frequency in MCS. Numerical model results show a barotropic response of waters to a stationary wind, with currents to NW, and highest values of currents and sea level ocurring closer the coast. Tidal currents and tidal ellipses orientation obtained by numerical model support the observations. In relation to Jaguaribe River estuary, the period of great river input led to unidirectional flows, which transport volumes of 97 x 106 m3, advecting the mixing process to the ICS region. However, during the dry season, river input decrease resulted in a larger tide influence in the region, controlling the spatial position of the mixing zone. For this time, the estuary was classified according to the parameters of estratification and circulation as a 2a type, partially mix

As lajes mistas de aço e concreto consistem de um sistema estrutural formado por fôrmas de aço (chapas perfiladas) permanentes sobre a qual é lançado o concreto armado. Após a cura do concreto, esses elementos trabalham conjuntamente, garantindo o comportamento misto. Esse tipo de sistema é amplamente utilizado na construção civil brasileira, por propiciar diversas vantagens, como a não utilização de fôrmas de madeiras e escoras. Com a finalidade de avaliar o comportamento térmico, estrutural e termoestrutural acoplado desse tipo de sistema, foram desenvolvidos modelos numéricos em elementos finitos no pacote computacional TNO DIANA em duas etapas distintas. Na primeira etapa é feita uma análise térmica bidimensional, cujos campos térmicos na seção transversal da laje são calibrados por meio de resultados experimentais disponíveis na literatura, avaliando os principais parâmetros que influenciam na distribuição de temperatura na laje, como a emissividade resultante e a resistência térmica na interface aço/concreto. Nessa etapa também se desenvolve um pós-processador em Visual Basic 11.0 capaz de ler os campos térmicos gerados pelo DIANA e calcular o momento fletor plástico resistente em função do tempo de exposição ao fogo. Esses resultados são comparados com aqueles calculados de acordo o modelo de cálculo da ABNT NBR 14323:2013. A segunda etapa consiste no desenvolvimento de modelos numéricos tridimensionais para se avaliar o comportamento termoestrutural acoplado de lajes mistas simplesmente apoiadas. Nessa etapa, primeiramente se faz a validação e calibração dos modelos numéricos à temperatura ambiente, avaliando fatores como a simetria dos modelos e a resistência ao cisalhamento longitudinal na interface entre a fôrma de aço e o concreto. Posteriormente, se realiza a validação do modelo numérico em temperatura elevada por meio de resultados experimentais disponíveis na literatura, considerando os efeitos dos gradientes térmicos na degradação das propriedades mecânicas e na expansão térmica do aço e concreto. Após a calibração do modelo numérico tridimensional em temperatura ambiente e elevada, se realizam análises paramétricas considerando a influência da armadura positiva, da espessura fôrma de aço, da resistência à compressão do concreto, da altura da laje e do vão entre apoios, por meio da curva de incêndio padrão. Os resultados obtidos dos modelos numéricos tridimensionais são comparados com aqueles obtidos pelo método do momento fletor plástico, calculados por meio dos resultados dos modelos térmicos, e de acordo o modelo de cálculo da ABNT NBR 14323:2013. / Steel-concrete composite slabs consist on a structural system comprising of permanent steel sheeting on which reinforced concrete is cast. After the cure of concrete, these elements work in conjunction, ensuring the composite behavior. This structural system is widely used in Brazilian civil construction, especially for providing several advantages, such as no use of formwork and post shores. In order to assess thermal, structural and staggered flow-stress behavior of this structural system, finite elements numerical models were developed in software TNO DIANA in two distinct steps. In the first step a two-dimensional thermal analysis is carried out, whose thermal fields in the slab cross section are calibrated by experimental results available in the literature, evaluating the main parameters that affect the temperature distribution in the slab, as the resulting emissivity and thermal resistance in the steel/concrete interaction. In this stage is also developed a post-processor in Visual Basic 11.0, which is able to read the thermal fields generated by DIANA and calculate the plastic bending moment capacity versus fire exposure time. These results are compared with those calculated according to the ABNT NBR 14323:2013 calculation model. The second step consists in the development of three-dimensional numerical models to evaluate the staggered heat-flow behavior of simply supported composite slabs. In this step, first is done the calibration and validation of the numerical models at ambient temperature, assessing factors such as the symmetry of the models and the longitudinal shear resistance between steel sheeting and the concrete. Later, numerical models are validated in fire through experimental results available in the literature, considering the effects of thermal gradients in the degradation of the mechanical properties and thermal expansion of steel and concrete. After validation of the three-dimensional numerical models at ambient and elevated temperature, parametric analysis are performed considering the influence of sagging reinforcement, the thickness of steel sheeting, compressive strength of the concrete, the slab height and the span between supports, through standard fire curve. The bending resistance of tri-dimensional numerical models is compared with that obtained by the plastic theory, calculated through the results of two-dimensional thermal models, and according to ABNT NBR 14323:2013 calculation model.

A região de estudo está localizada no litoral centro do Estado de São Paulo, engloba a área de proteção ambiental do Parque Estadual Marinho da Laje de Santos, e sofre a influência de três emissários submarinos e de lançamentos de esgotos pelo Rio Itanhaém. O objetivo deste trabalho foi o de analisar as condições ambientais e a dispersão das plumas de efluentes emitidas pelos emissários submarinos de Praia Grande e do Rio Itanhaém, quanto à concentração de potenciais poluentes, por meio de modelagem numérica. Objetivos secundários compreendem o interesse no conhecimento das variabilidades espaço-temporais da hidrodinâmica costeira e dos processos de dispersão das plumas de efluentes, através de simulações numéricas, incluindo a avaliação dos resultados de concentrações de indicadores de qualidade da água diante dos níveis máximos estabelecidos pelas Resoluções N.º 274/2000 e N.º 357/2005 do Conselho Nacional do Meio Ambiente. Para tanto, foram utilizados os módulos hidrodinâmico e de qualidade da água do modelo Delft3D, bem como o modelo Visual Plumes. Os resultados das simulações hidrodinâmicas foram concordantes com as feições hidrodinâmicas estabelecidas na literatura e foram validados com alto grau de confiabilidade. A modelagem de campo próximo mostrou a influência das correntes de maré e das correntes geradas pelo vento no transporte e na diluição inicial das plumas de efluentes dos emissários submarinos, onde o transporte por correntes geradas pelo vento permitiu uma diluição mais eficiente. Os resultados da modelagem de campo distante das plumas dos emissários submarinos e do Rio Itanhaém indicaram que estas plumas não afetam a qualidade da água do Parque Estadual Marinho da Laje de Santos; e que a concentração dos indicadores de qualidade da água selecionados (Escherichia coli, amônio, nitrato e fosfato) não ultrapassa os limites máximos estabelecidos pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente ao atingir o litoral. Uma vez que a literatura aponta que as praias locais são frequentemente classificadas com balneabilidade imprópria e com má qualidade da água, os córregos que despejam esgoto bruto e não tratado diretamente nas praias podem ser apontados como os responsáveis pela contaminação ambiental do litoral da região de estudo. O modelo de qualidade da água foi validado, apesar de algumas diferenças nas comparações entre seus resultados e amostragens in situ. Foi observado que a região de estudo necessita de mais investimentos em saneamento básico e maior conscientização da população para combater a poluição ambiental local, especialmente o despejo de esgotos em córregos e praias. / The study region is located in the central coast of São Paulo, encompasses the area of environmental protection of Laje de Santos Marine State Park, and is influenced by three outfalls and sewage releases by Itanhaém River. The objective of this study was to analyze the environmental conditions and the dispersion of effluent plumes emitted by Praia Grandes submarine outfalls and Itanhaém River, concerning the concentration of potential pollutants, through numerical modeling. Secondary objectives are related to interest in the knowledge of the spatial-temporal variability of coastal hydrodynamics and processes of effluent plumes dispersion, through numerical simulations, including the evaluation of water quality indicators concentrations results as compared to the maximum levels established by the National Environmental Council Resolutions N.º 274/2000 and N.º 357/2005. For that, Delft3D models hydrodynamic and water quality modules were used, as well as the Visual Plumes model. Results of hydrodynamic simulations were consistent with the hydrodynamics features established in the literature and have been validated with a high degree of reliability. The near-field modeling showed the influence of tidal currents and wind-driven currents in the transport and initial dilution of effluent plumes from the submarine outfalls, where transport by wind-driven currents allowed a more efficient dilution. The far-field modeling results of the plumes from the submarine outfalls and Itanhaém River showed that those plumes dont affect the water quality of Laje de Santos Marine State Park; and the selected water quality indicators concentrations (Escherichia coli, ammonium, nitrate and phosphate) do not exceed the maximum levels established by the National Environmental Council when reaching the shore. Once the literature indicates that the local beaches are often classified as inappropriate for bathing and with bad water quality, streams that dump raw and untreated sewage directly on the beaches can be identified as the responsible for the environmental contamination of the study areas shore. The water quality model was validated, despite some differences in the comparisons between its results and in situ sampling. It was observed that the study area needs more investments in basic sanitation and greater awareness of the population to tackle local environmental pollution, especially the dumping of sewage into streams and beaches.

A demanda alimentar vem aumentando de acordo com o crescimento populacional e com isso há uma necessidade de que as práticas agrícolas tornem-se cada vez mais intensas e tecnificadas, mediante o incremento, entre outros, da utilização de insumos químicos. Porém, uma vez aplicados de maneira desorganizada, sem a devida preocupação com os possíveis impactos aos recursos naturais, tais produtos podem vir a provocar danos ao solo, contaminação de águas subterrâneas (mediante sua lixiviação) e em alguns casos, podem ser responsáveis pelo aumento da salinidade em alguns solos da região do semiárido do nordeste brasileiro. Nesse sentido, devido ao fato de envolverem processos físicos na natureza, o estudo da dinâmica desses produtos químicos têm motivado diversos pesquisadores a aplicarem ferramentas matemáticas (modelos matemáticos) na área de engenharia de água e solo, buscando entender a correlação entre a dinâmica da água e o movimento de solutos no perfil do solo. Portanto, a presente pesquisa tem como objetivo a aplicação do modelo matemático HYDRUS-1D para a simulação do movimento da água e do íon potássio, em condições de laboratório, utilizando-se colunas preenchidas com dois tipos de material de solos salinos e não saturados: Argissolo Amarelo (S1) e Latossolo Vermelho Amarelo (S2). Além disso, buscou-se também avaliar tanto o desempenho do referido modelo, em condições salinas, quanto proceder a uma análise de sensibilidade. Para alcançar tais objetivos, foram conduzidas as seguintes etapas: 1) elaboração de curvas de distribuição de efluentes (Breakthrough Curves - BTC) para obtenção dos parâmetros de transporte do íon potássio, com a aplicação de soluções de 1000 ppm, 2000 ppm e 3000 ppm de concentração de potássio, nos dois tipos de solos salinos, 2) Aplicação dessas soluções de potássio na coluna preenchida com o mesmo material de solo salino não saturado, 3) Simulação dos perfis de água e potássio para os diferentes materiais de solo salino pelo modelo HYDRUS-1D e 4) Avaliação de desempenho e análise de sensibilidade do modelo HYDRUS-1D. A avaliação de desempenho foi feita levando-se em conta os seguintes índices estatísticos: erro máximo, erro absoluto médio, raiz quadrada do erro médio normalizado, coeficiente de massa residual, coeficiente de determinação, eficiência e índice de concordância de Willmott e a análise de sensibilidade foi feita mediante a determinação do erro padrão, por meio de variações positivas (+ 10%, + 20%, + 30%, + 40%, + 50%) e negativas (- 10%, - 20%, - 10%, - 40%, - 50%), dos valores de: umidade volumétrica do solo saturado, condutividade hidráulica e os parâmetros n e ? do modelo de van Genuchten (1980). Diante dos resultados obtidos, pôde-se perceber que os procedimentos experimentais (BTC\'s) para a estimativa dos parâmetros de transporte do íon potássio em condições de solo salino, foram suficientes para descrever a movimentação do íon potássio no solo, gerando informações de entrada precisas para os modelos de simulação. Em termos do modelo HYDRUS-1D, observou-se que o deslocamento do íon potássio acompanhou a frente de molhamento e que o modelo foi eficiente nas simulações de deslocamento do íon potássio e da água para ambos os solos, em condições salinas. A análise de sensibilidade evidenciou que o modelo apresentou-se sensível, às variações negativas dos dados de entrada: umidade volumétrica do solo saturado, condutividade hidráulica do solo saturado e parâmetros \"n\" e \"?\" do modelo de van Genuchten (1980). / The increased demand for food due to population growth requires that agricultural practices become increasingly intensive and very technical, including the increased use of agricultural chemicals (fertilizers). If improperly applied without considering possible impacts on natural resources, agricultural chemicals may lead to soil and groundwater contamination through their leaching from the soil root zone. They may be responsible also for increased salinity in some soils of semiarid regions in northeastern Brazil. Since many transient physical and chemical processes affect their transport in the subsurface, mathematical models have become popular tools in soil and water engineering and management in order to understand the correlation between water dynamics and solute movement in soils. Thus, this research aimed at using the HYDRUS-1D software package to simulate water and potassium movement, under laboratory conditions, in unsaturated saline soil columns filled with two soil types: an Ultisol (S1) and an Oxisol (S2). Comparisons were made with experimental data while also a sensitivity analysis was carried out to evaluate the effect of various parameters on solute transport under saline conditions. For this purpose the following studies were performed: 1) Measurement of solute breakthrough curves (BTCs) to estimate the transport parameters of the potassium ion by applying potassium solutions of 1,000 ppm, 2,000 ppm and 3,000 ppm to both soil types, 2) Application of similar potassium solutions to columns containing the same saline unsaturated soils, 3) Simulation of water and potassium distributions for different saline soil materials using HYDRUS-1D, and 4) Performance evaluation and sensitivity analyses of the HYDRUS-1D numerical model. The performance evaluation was conducted using the following statistical indices: maximum error, mean absolute error, normalized root mean square error, coefficient of residual mass, coefficient of determination, efficiency and Willmott\'s concordance index. The sensitivity analyses considered standard deviations resulting from positive and negative changes (+ 10% + 20% + 30% + 40% + 50%) (-10%, -20%, -10%, -40%, -50%) in the values of the saturated volumetric soil moisture content, the saturated hydraulic conductivity, and the parameters n and ? of van Genuchten\'s (1980) model for the unsaturated soil hydraulic functions. Results indicate that the experimental procedures (BTCs) for estimating the transport parameters of potassium for saline soil conditions were sufficient to describe potassium ion transport in the soils by generating the required input information for the simulation models. Relative to HYDRUS-1D model, the displacement of potassium was found to follow closely the wetting front, with the model providing a very efficient means for simulating the movement of both water and potassium in the two soils during saline conditions. The sensitivity analysis showed that the model was relatively sensitive to negative variations of the input data, notably the saturated water content, the saturated hydraulic conductivity, and the n and ? soil hydraulic parameters.

O paralelismo entre antigos cinturões colisionais e sistemas de riftes mais jovens é amplamente reconhecido e especialmente observado ao longo do Oceano Atlântico. A relação entre estruturas litosféricas herdadas e a nucleação de sistemas de riftes tem sido o foco de muitos estudos. Entretanto, a relação entre estruturas herdadas e estruturas neo-formadas (i.e. durante a extensão) e a estruturação de margens passivas conjugadas ainda é pouco entendida. Na presente tese, usamos uma versão muito eficiente do código computacional Lagrangiano- Euleriano de elementos finitos FANTOM para modelar fluxos termo-mecânicos acoplados visco-plásticos de forma a entender a geodinâmica do processo de rifteamento considerando os efeitos das estruturas tectônicas herdadas e da estrutura reológica na litosfera continental. Os modelos consideram quantias variadas de extensão e contração prévios para desenvolver a herança tectônico-estrutural, a qual é ou não reativada durante o desenvolvimento da margem passiva. Nossos resultados mostram que: 1) as primeiras reativações da cunha orogênica ocorrem seguindo zona de cisalhamento principal de escala litosférica (antiga sutura); 2) zonas de cisalhamento crustais (antigos cavalgamentos) são parcial ou totalmente reativadas dependendo da quantia de contração anterior; 3) com pouca contração anterior, os cavalgamentos thick-skin são eficientemente reativados e controlam a formação da margem passiva; 4) maiores quantias de contração prévia permitem que zonas de cisalhamento afastadas da sutura não dão reativadas e preservam a estrutura orogênica; 5) a reativação de zonas de cisalhamento compressivas dominam durante os estágios iniciais do rifteamento, enquanto que em estágios finais e de afinamento crustal, dominam estruturas neo-formadas. Nossos modelos ajudaram a explicar algumas características das margens passivas conjugadas do Espírito Santo - Kwanza no Atlântico Central Sul, e da margem passiva norueguesa no Mar do Norte. Nossos modelos também mostraram que diferenças reológicas entre a crosta superior e a crosta inferior causam um desacoplamento durante subducção e posterior educção. Este último processo, associado ao necking termal da astenosfera ascendente, é responsável por deixar lascas de crosta inferior no canal de subducção-educção no manto litosférico, como é evidenciado por antigas zonas de subdução fósseis associadas à margem conjugada Newfoundland-Iberia. Dessa forma, a remoção de crosta inferior em margens passivas conjugadas pode ocorrer muito antes do processo de rifteamento. / The parallelism between older collisional belts and younger rift systems is widely known and particularly portrayed along the Atlantic Ocean. In what follows, the relationship between lithospheric inherited structures and nucleation of rift systems has been focus of many studies. Nevertheless, it is still poorly understood how inherited tectonic and new-formed structures (i.e. during extension) affect the final architecture of rifted conjugate passive margins. In this thesis we use a modified highly efficient version of the Arbitrary Lagrangian-Eulerian finite- element code FANTOM to model thermal-mechanical coupled, plane-strain, viscous-plastic creeping flows to understand the geodynamics of the rifting process considering the effects of tectonic structural inheritance and rheology on the final architecture of rifted conjugate margins. The models consider different amounts of previous extension and contraction to produce the structural inheritance that is reactivated or not during rifting. Our results show that: 1) first reactivations occur along the lithospheric former suture zone; 2) upper crustal thick skinned basement thrusts are partially or fully reactivated depending on the amount of prior contraction and size of the orogen; 3) with a small amount of contraction, thick skinned thrusts are efficiently reactivated in extension and provide the template for rifted margin formation; 4) with larger amounts of precursor contraction, thick skinned thrusts distal to the lithospheric suture zone do not reactivate in extension; 5) reactivation of prior contractional shears dominates during the early stages of rifting, whereas during the final stage of rifted passive margin formation new-formed extensional shears dominate. Models with less precursor extension and more contraction resulted in a rifted conjugate passive margin similar to the Espírito Santo-Kwanza conjugate in the Central South Atlantic, whereas more precursor extension and less contraction, develops into margin showing similar behavior of fault reactivations in the Norwegian margin, North Atlantic. Our models also show that rheological differences between upper and lower continental crusts cause them to decouple both during subduction and subsequent eduction. The latter process, associated to thermal necking of the upwelling asthenosphere, is responsible to leave slivers of previously subducted lower continental crust within the eduction channel in the mantle lithosphere, as it is seismically evidenced under the Newfoundland-Iberia rifted conjugate margins. In what follows, lower continental crust of the former subducting plate can be removed long before depth-dependent extension during magma-poor rifted margin development.

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A focalização é observada nesta região na profundidade de 0,25 do espaçamento entre esses transmissores – L. Portanto, máximos acoplamentos podem ser obtidos através da seleção da polarização de acordo com a geometria do alvo, ocorrendo um aumento na densidade de fluxo magnético sobre ele e, máximas anomalias produzidas. É utilizada uma metodologia numérica para o cômputo dessas anomalias por meio da técnica dos elementos finitos para solução do problema 2,5-D. Em todos os experimentos numéricos são realizadas comparações qualitativas e quantitativas entre as respostas obtidas pelos sistemas POLFOCEM e convencional, o qual emprega um único dipolo como transmissor (dipolo-dipolo). As anomalias produzidas pelo sistema POLFOCEM, em que os dipolos transmissores são acionados simultaneamente, correspondem à soma das anomalias produzidas por cada um desses dipolos independentes, caracterizando, desta forma, a linearidade dos campos eletromagnéticos. Os experimentos numéricos são realizados para alvos prismáticos bidimensionais com três diferentes inclinações, inseridos num semi-espaço resistivo, e para as freqüências das fontes na faixa das ondas de rádio. As anomalias assimétricas no sistema convencional, que se tornam simétricas no sistema POLFOCEM, apresentam valores menores em amplitude. Contudo, aquelas anomalias tanto assimétricas quanto simétricas que se tornam anti-simétricas apresentam valores maiores. Em decorrência dessas diminuições e aumentos nas amplitudes ocorrem rotações nos diagramas de Argand, no sentido horário e anti-horário para alvos com baixos valores de condutividade, respectivamente. Em experimentos de identificação de presença de dois alvos próximos, o sistema convencional é capaz de identificá-los primeiramente, prevalecendo o seu uso. / In the near surface investigations employing advanced electromagnetic induction methods, the low induction number – LIN targets produce very low anomalies which are difficult to interpret. To overcome this difficulty, in this thesis I have studied the applicability of the Polarized Focused Electromagnetic – POLFOCEM fields as a primary inductive source. The horizontal end vertical E.M. field polarizations are obtained by the vectorial combinations of the fields due to the coil pairs in the central region between them; and the focalization occurs in this region at a depth 0.25 of the spacing between the transmitting coils – L. Therefore, maximum coupling can be obtained by selecting the field polarizations depending upon the geometry of the target and focusing the magnetic flux on it by varying L; consequently producing higher anomalies. This study has been realized by computing anomalies employing the Finite Element Technique for 2.5D problem. In all these numerical experiments a comparative qualitative and quantitative study has been done between the POLFOCEM anomalies and the conventional system anomalies where only one transmitter is used (dipole-dipole system). The POLFOCEM system anomalies, wherein both transmitters T1 and T2 are energized simultaneously, correspond to the sum of the anomalies produced by the T1-R and R- T2 dipoles independently; obeying in this way the linearity the electromagnetic fields. These numerical experiments have been carried out for a bidimensional prismatic model in a resistive half-space at three different inclinations and using radio frequencies. The asymmetrical anomalies obtained in a conventional coil system become symmetrical in POLFOCEM system, and have their amplitudes reduced in relation to that of the conventional system. On the other hand conventional anomalies, symmetrical or asymmetrical, become anti-symmetrical in POLFOCEM, and have their amplitude increased. As a consequence, the Argand diagrams of LIN targets for conventional coil system suffer respectively anticlockwise or clockwise rotation for POLFOCEM system. The experiments, to verify the quality in identifying the two nearby targets, shows that the conventional system is superior in relation to the POLFOCEM system.