Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-07-30Bitstream added on 2014-06-13T20:50:44Z : No. of bitstreams: 1 souza_lhg_me_ilha.pdf: 1993240 bytes, checksum: b09e517d41877144e2a7b2634fd5fd55 (MD5) / Realiza-se a formulação matemática do escoamento potencial no interior de contrações bidimensionais usando sistemas de coordenadas cartesianas e cilíndricas. Para tal considera-se que as geometrias das contrações sejam bidimensionais no sistema de coordenadas cartesianas e bidimensionais com simetria axial no sistema de coordenadas cilíndricas. A formulação é adaptada a partir das equações tridimensionais de Euler em coordenadas cartesianas e cilíndricas, fazendo-se as hipóteses de bidimensionalidade, regime permanente, fluido invíscido e escoamento irrotacional. O formalismo diferencial do escoamento potencial no interior de contrações bidimensionais é formalmente resolvido utilizando-se a Técnica da Transformada Integral Generalizada – TTIG – cuja fundamentação está na expansão de funções-quadrado-integráveis em séries de funções ortogonais. Desenvolveu-se algoritmos computacionais, em linguagem computacional Fortran 95, para simular as soluções formais obtidas e produzir resultados numéricos que possibilitassem a análise do escoamento potencial nas referidas contrações. Realizou-se extensivos testes numéricos para quatro famílias de geometrias das contrações, sendo que cada família ainda possuía diferentes funções modeladoras do formato de suas paredes, bem como os parâmetros razão e esbeltez e razão de contração. Analisou-se os resultados visando sintetizar aspectos e características de como as contrações operam e que formatos são mais adequados ou não / It was done the mathematical formulation for potential flow inside two-dimensional contractions using both Cartesian and cylindrical coordinate systems. To achieve such aim it was considered that contraction geometries are two-dimensional in the Cartesian coordinate system and two-dimensional with axial symmetry in cylindrical system. Formulation is adapted from tri-dimensional Euler equations in Cartesian and cylindrical coordinate systems, doing hypothesis such as: two-dimensionality, steady flow regime, inviscid fluid and irrotational flow. Differential formulae that models potential flow inside two-dimensional contraction is formally solved using Generalized Integral Transform Technique – GITT – which is based upon orthogonal series expansion of square-integrable functions. It was developed some computational algorithms, using Fortran 95 computational language, to simulate the obtained formal solutions and to produce numerical results that allows potential flow analysis for referred contractions. It was done comprehensive numerical tests for four families of contraction geometries, being that each family yet has different contraction wall modeling functions, as well length and contraction ratios. Results were analyzed aiming to synthesize aspects and characteristics of how contractions operate and which forms are more adequate or not

Orientador: João Batista Aparecido / Banca: Cassio Roberto Macedo Maia / Banca: Alcides Padilha / Resumo: Realiza-se a formulação matemática do escoamento potencial no interior de contrações bidimensionais usando sistemas de coordenadas cartesianas e cilíndricas. Para tal considera-se que as geometrias das contrações sejam bidimensionais no sistema de coordenadas cartesianas e bidimensionais com simetria axial no sistema de coordenadas cilíndricas. A formulação é adaptada a partir das equações tridimensionais de Euler em coordenadas cartesianas e cilíndricas, fazendo-se as hipóteses de bidimensionalidade, regime permanente, fluido invíscido e escoamento irrotacional. O formalismo diferencial do escoamento potencial no interior de contrações bidimensionais é formalmente resolvido utilizando-se a Técnica da Transformada Integral Generalizada - TTIG - cuja fundamentação está na expansão de funções-quadrado-integráveis em séries de funções ortogonais. Desenvolveu-se algoritmos computacionais, em linguagem computacional Fortran 95, para simular as soluções formais obtidas e produzir resultados numéricos que possibilitassem a análise do escoamento potencial nas referidas contrações. Realizou-se extensivos testes numéricos para quatro famílias de geometrias das contrações, sendo que cada família ainda possuía diferentes funções modeladoras do formato de suas paredes, bem como os parâmetros razão e esbeltez e razão de contração. Analisou-se os resultados visando sintetizar aspectos e características de como as contrações operam e que formatos são mais adequados ou não / Abstract: It was done the mathematical formulation for potential flow inside two-dimensional contractions using both Cartesian and cylindrical coordinate systems. To achieve such aim it was considered that contraction geometries are two-dimensional in the Cartesian coordinate system and two-dimensional with axial symmetry in cylindrical system. Formulation is adapted from tri-dimensional Euler equations in Cartesian and cylindrical coordinate systems, doing hypothesis such as: two-dimensionality, steady flow regime, inviscid fluid and irrotational flow. Differential formulae that models potential flow inside two-dimensional contraction is formally solved using Generalized Integral Transform Technique - GITT - which is based upon orthogonal series expansion of square-integrable functions. It was developed some computational algorithms, using Fortran 95 computational language, to simulate the obtained formal solutions and to produce numerical results that allows potential flow analysis for referred contractions. It was done comprehensive numerical tests for four families of contraction geometries, being that each family yet has different contraction wall modeling functions, as well length and contraction ratios. Results were analyzed aiming to synthesize aspects and characteristics of how contractions operate and which forms are more adequate or not / Mestre

planejamento, ainda carece de metodologia adequada. Este trabalho norteou-se em realizar uma avaliação geoambiental, com enfoque na compreensão dos padrões dos principais componentes do ciclo hidrológico e de ocupação territorial. Adicionalmente, buscou desenvolver uma metodologia para análises visando ao gerenciamento de bacias hidrográficas. A pesquisa foi desenvolvida na região do Médio Rio Grande (GD7), com área de drenagem de 9800km², localizada no sul do estado de Minas Gerais. A metodologia está dividida nas etapas de análises: básicas, integradas e finais. Em todas as etapas, um grande volume de informações foi adquirido, armazenado, processado e analisado, com auxílio de geotecnologias (incluindo: GPS, imagens orbitais e ferramentas de sensoriamento remoto e geoprocessamento disponíveis nos softwares ENVI, ArcGIS e TerraView), consideradas indispensáveis. A etapa de análises básicas envolveu a aquisição e a avaliação de informações consideradas fundamentais, como uso e ocupação, clima, fluviometria e geomorfometria. Na segunda etapa, efetuou-se uma análise integrada de dados, adquiridos na etapa anterior, o que permitiu a avaliação de: a) potencialidades morfométricas à ocorrência de cheias relâmpago, inundação de planícies e a regularização de vazões; b) potencialidades dos meios físico e antrópico ao escoamento superficial; e c) de demandas hídricas potenciais. A análise de potencialidades de escoamento superficial procurou compreender a influência dos componentes do meio físico e da ocupação territorial nesse processo. Adicionalmente, testou-se uma nova metodologia que demonstrou ser uma forma mais automatizada e padronizada de obtenção de um documento cartográfico, a partir de índices geomorfométricos, que demarca grandes unidades com padrões de escoamento homogêneos. Nas análises finais (3ª etapa), associaram-se informações, obtidas tanto nas análises básicas quanto nas análises integradas, definindo-se assim regiões com diferentes potencialidades quanto à disponibilidade hídrica e excedentes hídricos (relacionadas às cheias relâmpago e inundação de planícies). Os parâmetros geomorfométricos ICCD, ICR, ICGC e HAND demonstraram bons resultados e perspectiva futura para o mapeamento, mais ágil e padronizado, de regiões hidrológica, ecológica e geomorfologicamente distintas. As bacias afluentes da margem direita do Rio Grande apresentam as maiores potencialidades à ocorrência de cheias relâmpago. Enquanto que, na porção à esquerda, a alta potencialidade ocorre em áreas específicas como nas bacias do Ribeirão São Pedro e do Rio Santana, onde, em função da ocorrência de áreas urbanas (municípios de Jacuí, Pratápolis, Passos, Itaú de Minas e Pratápolis), leva a altos níveis de risco decorrentes da inundação. Os parâmetros do ciclo hidrológico apresentam uma nítida sazonalidade anual e uma alternância interanual (geralmente de 3 em 3 anos) com padrões de mais secos e úmidos. A porção sudeste da GD7 apresenta menor disponibilidade hídrica, enquanto os maiores níveis potenciais encontram-se nas porções norte e sudoeste. As perdas de água por evapotranspiração constituem a parcela mais significativa de demanda hídrica (51% do total precipitado). As demanda azul é baixa quando comparada a valores encontrados na bacia do Paraná e em relação à disponibilidade hídrica da área de estudo, contudo há probabilidade de ocorrência de períodos de deficiência hídrica, há hot spots de demanda quali e quantitativa nas proximidades das áreas urbanas de São Sebastião do Paraíso, Passos e Itaú de Minas, principalmente nas bacias afluentes do rio Santana. / Environmental assessment of hydrographic basins addressing their effective management still lacks of an adequate method. In this research a geoenvironmental assessment has been performed focusing on the understanding of the behavior of the main components of the hydrological cycle and the landuse. Beyound, it was intended to develop a method directed to manage hydrographic basins. The method consists in three basic stages of analysis: basic, integrated and final. The study area was established on the middle course of the Rio Grande river (GD7) located at the south of the Minas Gerais state in Brazil. The GD7 region is a hydrologic resource administration unit with 9800 km2 of drainage area and it is managed by the CBH-GD7. Then, a considerably large volume of information was acquired, stored, processed and analyzed with the aid of geotechnologies like GPS, satellite images and remote sensing tools available in commercial software packages (ENVI, ArcGIS and TerraView). These tools were essential to successfully reach the expected results in this method. The basic analysis stage consisted on data acquisition and on the analysis of key information like landuse, weather, fluviometric and geomorphometry. At the second stage, it was made an integrated analysis of the available data. This analysis allowed assessing (a) morphometric potentialities to flash flood, plain inundation and flow regularization (b) runoff potentialities of the physical and anthropic environment (c) potential hydric demands. The analysis of potential runoff aimed to understand the influence of the components of the physical environment and the landuse in this process. Additionally, it was tested a new method to delimitate large units with homogenous runoff patterns. This method showed to be faster and easier than the classic methods to performing cartographic documents with base on geomorphometric indexes. Into the third stage final stage- output data from basic and integrated analysis were integrated again to define regions with different flow potentials associated to flash flood and plain inundation. The geomorphometric parameters ICCD, ICR, ICGC and HAND demonstrated satisfactory results and also, the integration of these models showed to be a faster and easier way to map regions with ecologic and geomorphometric differences. The tributary basins of the right margin of the Rio Grande river showed higher flash flood potential. Meanwhile, in the left margin high potential of flood occurs in some urban areas as those of São Pedro stream and Santana river basins (municipalities of Jacui, Passos, Itaú de Minas and Pratápolis). The presence of these potential hazards in urban areas can generate risks associated to the occurrence of floods. The parameters of the hydrologic cycle showed dry and wet seasonality along the year and a 3-year interval period with hydrologic extremes. The southeast portion of GD7 presented a the smaller hydric availability. In the other hand, the largest levels of hydric potential were located at the north and southwest portions. The water losses due to evapotranspiration constitute the most significant portion of the hydric demand (51% of the precipitation). The blue water footprint is low when compared to the values of the same parameter found at the Paraná basin and also when compared to the hydric availability of the study area. Nevertheless, there exists a probability of occurrence of periods of hydric deficiency. Moreover, there were found hot spots of qualitative and quantitative demand on the São Sebastião do Paraiso, Passos and Itaú de Minas urban areas. The demands affect mainly the tributary basin of the Santana river.

planejamento, ainda carece de metodologia adequada. Este trabalho norteou-se em realizar uma avaliação geoambiental, com enfoque na compreensão dos padrões dos principais componentes do ciclo hidrológico e de ocupação territorial. Adicionalmente, buscou desenvolver uma metodologia para análises visando ao gerenciamento de bacias hidrográficas. A pesquisa foi desenvolvida na região do Médio Rio Grande (GD7), com área de drenagem de 9800km², localizada no sul do estado de Minas Gerais. A metodologia está dividida nas etapas de análises: básicas, integradas e finais. Em todas as etapas, um grande volume de informações foi adquirido, armazenado, processado e analisado, com auxílio de geotecnologias (incluindo: GPS, imagens orbitais e ferramentas de sensoriamento remoto e geoprocessamento disponíveis nos softwares ENVI, ArcGIS e TerraView), consideradas indispensáveis. A etapa de análises básicas envolveu a aquisição e a avaliação de informações consideradas fundamentais, como uso e ocupação, clima, fluviometria e geomorfometria. Na segunda etapa, efetuou-se uma análise integrada de dados, adquiridos na etapa anterior, o que permitiu a avaliação de: a) potencialidades morfométricas à ocorrência de cheias relâmpago, inundação de planícies e a regularização de vazões; b) potencialidades dos meios físico e antrópico ao escoamento superficial; e c) de demandas hídricas potenciais. A análise de potencialidades de escoamento superficial procurou compreender a influência dos componentes do meio físico e da ocupação territorial nesse processo. Adicionalmente, testou-se uma nova metodologia que demonstrou ser uma forma mais automatizada e padronizada de obtenção de um documento cartográfico, a partir de índices geomorfométricos, que demarca grandes unidades com padrões de escoamento homogêneos. Nas análises finais (3ª etapa), associaram-se informações, obtidas tanto nas análises básicas quanto nas análises integradas, definindo-se assim regiões com diferentes potencialidades quanto à disponibilidade hídrica e excedentes hídricos (relacionadas às cheias relâmpago e inundação de planícies). Os parâmetros geomorfométricos ICCD, ICR, ICGC e HAND demonstraram bons resultados e perspectiva futura para o mapeamento, mais ágil e padronizado, de regiões hidrológica, ecológica e geomorfologicamente distintas. As bacias afluentes da margem direita do Rio Grande apresentam as maiores potencialidades à ocorrência de cheias relâmpago. Enquanto que, na porção à esquerda, a alta potencialidade ocorre em áreas específicas como nas bacias do Ribeirão São Pedro e do Rio Santana, onde, em função da ocorrência de áreas urbanas (municípios de Jacuí, Pratápolis, Passos, Itaú de Minas e Pratápolis), leva a altos níveis de risco decorrentes da inundação. Os parâmetros do ciclo hidrológico apresentam uma nítida sazonalidade anual e uma alternância interanual (geralmente de 3 em 3 anos) com padrões de mais secos e úmidos. A porção sudeste da GD7 apresenta menor disponibilidade hídrica, enquanto os maiores níveis potenciais encontram-se nas porções norte e sudoeste. As perdas de água por evapotranspiração constituem a parcela mais significativa de demanda hídrica (51% do total precipitado). As demanda azul é baixa quando comparada a valores encontrados na bacia do Paraná e em relação à disponibilidade hídrica da área de estudo, contudo há probabilidade de ocorrência de períodos de deficiência hídrica, há hot spots de demanda quali e quantitativa nas proximidades das áreas urbanas de São Sebastião do Paraíso, Passos e Itaú de Minas, principalmente nas bacias afluentes do rio Santana. / Environmental assessment of hydrographic basins addressing their effective management still lacks of an adequate method. In this research a geoenvironmental assessment has been performed focusing on the understanding of the behavior of the main components of the hydrological cycle and the landuse. Beyound, it was intended to develop a method directed to manage hydrographic basins. The method consists in three basic stages of analysis: basic, integrated and final. The study area was established on the middle course of the Rio Grande river (GD7) located at the south of the Minas Gerais state in Brazil. The GD7 region is a hydrologic resource administration unit with 9800 km2 of drainage area and it is managed by the CBH-GD7. Then, a considerably large volume of information was acquired, stored, processed and analyzed with the aid of geotechnologies like GPS, satellite images and remote sensing tools available in commercial software packages (ENVI, ArcGIS and TerraView). These tools were essential to successfully reach the expected results in this method. The basic analysis stage consisted on data acquisition and on the analysis of key information like landuse, weather, fluviometric and geomorphometry. At the second stage, it was made an integrated analysis of the available data. This analysis allowed assessing (a) morphometric potentialities to flash flood, plain inundation and flow regularization (b) runoff potentialities of the physical and anthropic environment (c) potential hydric demands. The analysis of potential runoff aimed to understand the influence of the components of the physical environment and the landuse in this process. Additionally, it was tested a new method to delimitate large units with homogenous runoff patterns. This method showed to be faster and easier than the classic methods to performing cartographic documents with base on geomorphometric indexes. Into the third stage final stage- output data from basic and integrated analysis were integrated again to define regions with different flow potentials associated to flash flood and plain inundation. The geomorphometric parameters ICCD, ICR, ICGC and HAND demonstrated satisfactory results and also, the integration of these models showed to be a faster and easier way to map regions with ecologic and geomorphometric differences. The tributary basins of the right margin of the Rio Grande river showed higher flash flood potential. Meanwhile, in the left margin high potential of flood occurs in some urban areas as those of São Pedro stream and Santana river basins (municipalities of Jacui, Passos, Itaú de Minas and Pratápolis). The presence of these potential hazards in urban areas can generate risks associated to the occurrence of floods. The parameters of the hydrologic cycle showed dry and wet seasonality along the year and a 3-year interval period with hydrologic extremes. The southeast portion of GD7 presented a the smaller hydric availability. In the other hand, the largest levels of hydric potential were located at the north and southwest portions. The water losses due to evapotranspiration constitute the most significant portion of the hydric demand (51% of the precipitation). The blue water footprint is low when compared to the values of the same parameter found at the Paraná basin and also when compared to the hydric availability of the study area. Nevertheless, there exists a probability of occurrence of periods of hydric deficiency. Moreover, there were found hot spots of qualitative and quantitative demand on the São Sebastião do Paraiso, Passos and Itaú de Minas urban areas. The demands affect mainly the tributary basin of the Santana river.