Resumo: A avaliação do processo da redistribuição da água no solo, em condições de campo, demanda considerável tempo e apreciável custo, porque as propriedades hidráulicas do solo sofrem extensa variabilidade espacial e estão sujeitas a freqüentes alterações no tempo. O presente trabalho propõe dois modelos analíticos para estimar a dinâmica desse processo, a partir da adoção do gradiente de potencial hidráulico unitário na equação de Richards. O primeiro modelo estima a umidade do solo e o segundo estima a densidade de fluxo, ambos em função do tempo de drenagem interna para a profundidade de interesse. Os resultados gerados pelos modelos confrontaram-se satisfatoriamente física e estatisticamente com os valores medidos da umidade e densidade de fluxo durante o período de drenagem em diferentes profundidades de dois solos morfologicamente homogéneos. Isto representa uma simplificação apreciavelmente importante nas análises do comportamento da água dentro de um perfil homogéneo de solo, em relação aos problemas práticos de recarga de aqüíferos, lixiviação ou retenção de fertilizantes e sais, e manejo de água residuais, porque os modelos propostos exigem somente o conhecimento prévio dos dados da curva de retenção e da condutividade hidráulica do solo na profundidade de interesse. Termos de indexação: redistribuição da água no solo, Equação de Richards, Modelos analíticos.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-17T10:08:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:17:46Z : No. of bitstreams: 1 182012.pdf: 29467821 bytes, checksum: 855079463300f9b06d7d73dd1eee04ed (MD5) / A determinação dos campos de concentração de poluentes lançados na atmosfera é um elemento importante na previsão de impactos ambientais causados por emissões de efluentes industriais. Na solução da equação da concentração para poluentes gasosos e material particulado, é necessário conhecer-se da maneira mais realista possível o campo de velocidade e os níveis de turbulência do escoamento na camada limite atmosférica. Um modelo matemático tridimensional baseado nas equações da mecânica dos fluidos juntamente com uma variante não isotrópica do modelo de turbulência k-e são utilizados para o cálculo do escoamento e da dispersão de substâncias na microescala atmosférica (distâncias da ordem de alguns km). O modelo é implementado em um código computacional tridimensional utilizando o método numérico dos volumes finitos em coordenadas curvilíneas generalizadas. Para que a modelagem matemática da dispersão na atmosfera forneça bons resultados é necessário que esta leve em conta os fenômenos atmosféricos importantes que influenciam a dispersão dos poluentes, bem como a topografia do terreno. Assim o modelo permite incorporar, através de condições de contorno e termos fontes nas equações governantes, fenômenos relevantes ao problema como a estabilidade atmosférica (estratificação térmica), a altura da camada de mistura e a rugosidade do terreno. O modelo também permite a incorporação de processos físicos de remoção, como a deposição seca e a úmida (lavagem por chuvas), a remoção química de poluentes primários e formação de poluentes secundários. Esses processos de remoção e reações químicas são considerados mas não simulados na tese. O modelo é aplicado a diversos casos de escoamento e dispersão em túnel de vento, sob condições de estratificação neutra e estável, sobre três topografias tridimensionais idealizadas. Comparações com resultados experimentais demonstram que o modelo anisotrópico de turbulência tem melhor habilidade de prever a dispersão da pluma do que o k-e clássico, especialmente no caso de escoamento estavelmente estratificado, em que o caráter não isotrópico da turbulência é relevante. Um tratamento especial para as difusividades turbulentas próximo da fonte é proposto, já que em seu estágio inicial o tamanho da pluma é menor que o comprimento de escala da turbulência do escoamento desenvolvido. Também foi simulado numericamente um experimento de dispersão em escala real realizado em Cinder Cone Butte (EUA), sob atmosfera estável (classe E). Os resultados numéricos mostram que o trajeto da pluma é adequadamente previsto pelo modelo numérico, enquanto que as concentrações são superestimadas devido às grandes variações na direção do vento durante a hora do experimento, o que provocou uma maior dispersão da pluma real.

Resumo: Para simular o processo transiente da redistnouição da água no solo, para a direção vertical, PREVEDELLO (1996) desenvolveu um modelo numérico em linguagem BASIC de programação (Beginner's All-purpose Symbolic Instructional Code). O desenvolvimento do modelo baseou-se na linearização da equação de RlCHARDS (1931), à qual governa o movimento da água no solo, através da utilização de uma simplificação da relação entre a condutividade hidráulica e a tensão da água (K ('I'm )), sugerida por van GENUCHTEN (1980), e aliando a utilização da técnica iterativa de Newton-Raphson para solução de equações não-lineares. Para testar o desempenho do modelo em predizer a variação em umidade "() ) e tensão da água ('I'm ) no tempo e no espaço, foram escolhidos dados da literatura de dois materiais porosos com diferentes propriedades hidráulicas. Dessa forma, foram escolhidos uma areia marinha estudada por CHO et alo (1977) e um latossolo vermelho amarelo textura média, estudado por LIBARDI (1978). Os resultados encontrados permitiram as seguintes conclusões: (i) em ambos os materiais porosos estudados o desempenho do modelo foi altamente satisfatório, onde os perfis de umidade e de tensão da água transladaram-se satisfatóriamente no tempo; (ii) o modelo também foi capaz de prever muito bem o comportamento da densidade de fluxo em função do tempo; (iü) os maiores desvios do modelo em relação aos de campo foram encontrados nos tempos iniciais. do processo de redistribuição da água, devido à limitação da teoria pela simplificação realizada na equação de van GENUCHTEN (1980) por PREVEDELLO (1996), muito embora esses desvios representem apenas 0,2 % do tempo total estudado no experimento em duna de areia, e 2,5 % para o latossolo; (iv) o desempenho do modelo foi ligeiramente superior para a areia marinha em relação ao latossolo, devido, provavelmente, à maior homogeneidade nas propriedades hidráulicas da areia.

Os impactos sobre o meio ambiente, associados ao desenvolvimento de atividades pelo homem em uma bacia hidrográfica, estão fortemente inter-relacionados e têm, a cada dia, se tornado mais evidentes. Esta idéia motiva a concepção de uma gestão integrada dos recursos naturais em várias partes do mundo, inclusive em países em desenvolvimento como o Brasil. Modelos matemáticos de qualidade de água podem ser ferramentas úteis para a tomada de decisão no apoio à gestão de bacias hidrográficas. O planejamento e gestão dos recursos hídricos em um país de grande porte como o Brasil envolve, geralmente, bacias extensas, com um vasto conjunto de elementos naturais e antrópicos. Um modelo de qualidade de água deve permitir a representação da variabilidade espacial da região e, desta forma, a consideração de fontes difusas juntamente com fontes pontuais de poluição. O presente estudo analisou o impacto do desenvolvimento sobre a qualidade da água em uma bacia de grande extensão (bacia do rio Taquari-Antas, RS, com 26.500 km2), considerando a alternativa de aproveitamento hidrelétrico definida no inventário da bacia. Utilizou-se um modelo distribuído de simulação hidrológica e de qualidade de água aplicável principalmente a grandes bacias ( > 1.000 km2), o IPH-MGBq. Este modelo, desenvolvido no IPH, foi ajustado aos dados diários observados de vazão, no seu módulo de quantidade, e de concentração de OD, DBO, nitrogênio e fósforo totais e coliformes fecais, obtidos de coletas trimestrais, no módulo de qualidade. O modelo permite a análise temporal das condições hidrológicas e de qualidade da água de toda a bacia, discretizada por células, com trechos de rios e reservatórios. O modelo apresentou bom desempenho quanto à quantidade (vazões) e quanto aos perfis de concentração dos parâmetros de qualidade de água ao longo do Taquari- Antas, principalmente em termos de valores médios. Foi realizada uma análise de incertezas de alguns parâmetros e variáveis de entrada do modelo com relação à inerente incerteza existente na definição destes elementos. Esta metodologia demonstrou ser uma alternativa adequada à aplicação de modelos distribuídos de qualidade de água em bacias sem dados, sendo que os erros cometidos pelo modelo, em relação aos valores de concentração observados, foram aceitáveis para uma confiança de 95%. A simulação de alguns cenários de desenvolvimento na bacia do Taquari-Antas evidenciou a importância da avaliação conjunta de todos os elementos da bacia (fontes pontuais e difusas de poluição e da implantação de reservatórios) sobre a qualidade de suas águas. O IPH-MGBq mostrou ser uma ferramenta útil para a simulação de cenários de desenvolvimento em grandes bacias como base para a tomada de decisão na gestão dos recursos hídricos.

A dengue representa um sério problema de saúde pública no Brasil, que apresenta condições climáticas favoráveis ao desenvolvimento e proliferação do Aedes aegypti, vetor transmissor da doeça. O mosquito Aedes aegypti passa por diferentes estágios de desenvolvi- mento com características distintas, logo, para uma descrição mais aproximada da história de vida desta espécie e, consequentemente, do comportamento da epidemia, considera-se neste trabalho um modelo com distribuição etária, fundamental para a determinação das propriedades de estabilidade de populações que têm fases distintas de desenvolvimento. O modelo com distribuição etária para a população de mosquitos é descrito por um conjunto de equações diferenciais ordinárias com retardo de difícil análise e implementação. Inicialmente, apresenta-se o modelo SEIR com dinâmica vital, onde a população de mosquitos estabiliza rapidamente e, após, incorpora-se a ele um modelo com competição larval uniforme para população de insetos, com distribuição etária, o que provoca um período de instabilidade nas populações de larvas e adultos, estágios de desenvolvimento considerados para o vetor. A análise realizada investiga as consequências que este período de instabilidade provoca na evolução da epidemia.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T19:25:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T18:26:04Z : No. of bitstreams: 1 172944.pdf: 2245953 bytes, checksum: 21d140f74d46e0aa76e28536075c69ea (MD5) / A previsão teórica de escoamentos compressíveis geralmente é feita admitindo-se a hipótese de fluido caloricamente perfeito. Quando as temperaturas alcançadas pelo escoamento são elevadas deve-se utilizar hipóteses mais realísticas, que contemplam as variações dos calores específicos e da composição química. Nesta dissertação são apresentados os modelos matemático e numérico empregados para simular os escoamentos congelado e em equilíbrio químico local no interior de bocais do tipo convergente-divergente. O modelo matemático quase-unidimensional é constituído pelas equações de conservação da massa, da quantidade de movimento linear e da energia, além da equação de estado dos gases perfeitos. Como a equação de conservação da energia é escrita em termos da entalpia, também é utilizada uma expressão que relaciona essa propriedade com a temperatura e pressão. O método das constantes de equilíbrio é empregado para determinar a composição química. O modelo numérico, baseado no método dos volumes finitos com solução segregada, utiliza uma formulação adequada a qualquer regime de velocidade e funções de interpolação de segunda ordem aplicadas com correção adiada. O objetivo do trabalho, utilizar o método dos volumes finitos para simular escoamentos em equilíbrio químico local, é alcançado com êxito. Os resultados aqui obtidos concordam bem com os da solução analítica para fluidos caloricamente perfeitos e com os do programa NASA SP-273 para escoamentos congelado e em equilíbrio químico local.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Program de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-15T19:15:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T16:33:08Z : No. of bitstreams: 1 186372.pdf: 1876791 bytes, checksum: 6558f3f5e28c367b59404a793913887b (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Coordenação dos Programas de Pos-Graduação em Engenharia / Made available in DSpace on 2012-10-15T21:55:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 96103.pdf: 435648 bytes, checksum: 5c9fd5897132210383014c68220311fe (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-15T23:26:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:13:18Z : No. of bitstreams: 1 180865.pdf: 3980366 bytes, checksum: 053f6d2d88977002380c6ef8de4aa8f1 (MD5)

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-15T23:48:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:13:49Z : No. of bitstreams: 1 147177.pdf: 3707485 bytes, checksum: 8f8c9a3db2b62acb671f4bd968544ed3 (MD5)