Atualmente, o beijupirá é a espécie nativa que reúne o maior número de características em comum com outras espécies aquáticas cultivadas comercialmente, sendo assim, indicada para ser a espécie pioneira na piscicultura marinha brasileira. No entanto, sua criação é incipiente. Neste trabalho, foram realizados dois estudos pontuais: um para monitorar a criação de beijupirás em gaiolas, sistema offshore, no litoral de Pernambuco; e outro para monitorar a criação de beijupirás em tanques-redes, sistema nearshore, no litoral de São Paulo. O objetivo foi aferir parâmetros ambientais de qualidade da água de criação, físico-químicos e microbiológicos do beijupirá, que possam ser utilizados na elaboração de um sistema modelo de rastreabilidade da cadeia produtiva dessa espécie. Em ambos os estudos foram realizadas quatro coletas em diferentes meses do ano, com o intuito de se avaliar as possíveis correlações existentes entre os parâmetros ambientais - índice pluviométrico e temperatura do ar - e os parâmetros de qualidade avaliados na água de criação - oxigênio dissolvido, temperatura, demanda bioquímica de oxigênio, demanda química de oxigênio, salinidade, amônia, nitrito, nitrato, fosfato, carbono orgânico total, turbidez, transparência, CO2, pH, clorofila a e contagem microbiológica - e nos peixes - biometria, rendimento, composição centesimal, ácidos graxos, aminoácidos, pH, bases voláteis totais e contagem microbiológica. Verificou-se que a maioria dos parâmetros físico-químicos e microbiológicos avaliados na água de criação, estavam em conformidade com a legislação brasileira vigente ou dentro dos limites sugeridos pela literatura para criação dessa espécie. Todavia, esses parâmetros apresentaram variação nos diferentes meses de coleta, principalmente no estudo realizado no sistema nearshore, o que dificulta afirmar as possíveis interferências desses parâmetros na qualidade e desempenho dos animais. Os peixes amostrados apresentaram baixo desenvolvimento zootécnico, se comparado ao peso total final previsto na literatura para essa espécie. No entanto, o rendimento em filé apresentou-se satisfatório, principalmente no sistema nearshore, aproximadamente 40%. Todas as amostras de filés de beijupirás avaliadas apresentaram conformidade microbiológica, frescor e qualidade nutricional, principalmente no que se refere à composição dos seus aminoácidos e ácidos graxos, com destaque para presença de lisina e ácidos graxos Eicosapentaenoico (EPA) e Docosahexaenoico (DHA), sendo, estas informações úteis para efeitos de marketing na divulgação e estimulo do consumo dessa espécie. O mesmo foi observado para o resíduo gerado após o processamento dos filés, o que sugere a possibilidade de elaboração de coprodutos com qualidade nutricional, tornando a cadeia produtiva dessa espécie mais rentável e sustentável. Os alimentos fornecidos aos animais, não eram adequados para satisfazer as exigências nutricionais dos mesmos, sendo a falta no mercado de rações elaboradas com formulações específicas um entrave para o sucesso dessa atividade. Conclui-se que os parâmetros, temperatura da água de criação; rendimento em filé, destreza do filetador; quantidade e tipo de resíduo gerado na filetagem; frescor e qualidade microbiológica dos filés; assim como, composição centesimal dos filés, resíduos e alimento fornecido aos animais, especificamente composição em aminoácidos e ácidos graxos, devam ser monitorados no sistema de rastreabilidade. Quando implementado, o sistema de rastreabilidade permitirá uma tomada de decisão mais consciente a respeito das condições de criação ideais do beijupirá, no intuito de dispor respostas práticas e aplicadas ao setor produtivo quanto ao atendimento às exigências da legislação, do mercado e do consumidor final / Currently, cobia is the native species with the largest number of characteristics in common with other aquatic species commercially farmed; therefore, it is indicated as the pioneer species in Brazilian marine fish farming. However, its rearing is incipient. In this work, there were two specific studies: one to monitor cobia rearing in cages offshore on the coast of Pernambuco State, Brazil; and another to monitor cobia rearing in nearshore cages on the coast of São Paulo State. The objective was to measure farm water quality, physico- chemical and microbiological parameters of cobia that can be used in the preparation of a model system traceability of the production chain of this species. In both studies, four collections were performed in different months of the year to evaluate possible correlations between environmental parameters, such as rainfall and environment air temperature, and the quality parameters evaluated in the water rearing, such as dissolved oxygen, temperature, biochemical oxygen demand, chemical oxygen demand, salinity, ammonia, nitrite, nitrate, phosphate, total organic carbon, turbidity, transparency, CO2, pH, chlorophyll a and microbiological contamination, as well as fish, such as biometrics, yield, proximate composition, profile of fatty acids and amino acids, pH, totals volatile bases and microbiological contamination. Most of the physico-chemical and microbiological parameters evaluated in the rearing water were in line with the current Brazilian law or within the threshold suggested in the literature for rearing this kind of species. However, these parameters showed great variation for different months of collection, especially in the study conducted in a nearshore system, making it difficult to state the possible interference of these parameters on the quality and performance of the animals. The sampled fish had low livestock development, compared to growth rates reported in the literature for this species. However, fillet yield was satisfactory, especially in the nearshore system, close to 40%. All samples of cobia fillets showed microbiological compliance, freshness and nutritional quality, especially in terms of composition of its amino acids and fatty acids, mainly in the presence of lysine and fatty acids, respectively, Eicosapentaenoic (EPA) and Docosahexaenoic acid (DHA). This information can be used as an excellent marketing tool to disseminate and stimulate consumption of this species. The same was observed for the waste generated after processing the fillets, suggesting the possibility of developing by-products with nutritional quality, making the supply chain of cobia more sustainable and profitable. The feed provided to the animals was not adequate to meet their nutritional requirements, and the short supply of prepared feed with specific formulations is an obstacle to the success of this activity. We conclude that the parameters of water temperature, fillet yield, skill of take fillet, amount and type of waste generated in filleting, freshness and microbiological quality of steaks, as well as chemical composition of fillet, waste and feeding for the animals, mainly amino acid composition and fatty acids, should be monitored in the traceability system. When implemented, the traceability system regarding the decision-making process for the ideal conditions of cobia production, providing practical answers, and it can be applied to the productive sector as a way to comply with requirements of legislation, market and consumers

O presente trabalho buscou encontrar indicadores através da análise de parâmetros de qualidade da água, que sirvam como referência para avaliação de áreas com práticas conservacionistas, oriundas de um sistema de Pagamentos por Serviços Ambientais (PSA). A área estudada foi implantada pela Prefeitura do Município de Extrema, MG, na Micro-Bacia do Ribeirão das Posses, durante a estruturação do plano de manejo do município. Este estudo foi desenvolvido em parceira com a organização não governamental (ONG) The Nature Conservancy (TNC) e com a prefeitura de Extrema, MG, e buscou comparar áreas reflorestadas com diferentes idades de plantio, remanescentes florestais e áreas de agropecuária, analisando as melhoras nas questões que envolvem a qualidade da água. As avaliações de qualidade de água apresentaram respostas que variaram de acordo com o tempo de implantação dos PSA e os índices de vegetação nas áreas de drenagem de cada ponto e em relação à sazonalidade ao longo das 22 campanhas de coleta. Os resultados obtidos demonstraram que dentre os parâmetros avaliados, a CE e o CID apresentaram-se como possíveis parâmetros de qualidade da água que poderão ser enquadrados como os indicadores de alteração em função de áreas de PSA. Os resultados demonstraram que os dados analisados durante o desenvolvimento do projeto, indicam que existe uma influência significativa da presença de vegetação arbórea e o isolamento no entorno das nascentes, em reduzir o aporte de sedimentos e nutrientes causados pelas ações antrópicas de uso e ocupação do solo, assim como os efeitos da sazonalidade apresentada neste estudo. As concentrações de CE e DIC encontradas em PSA mais antigo e remanescentes são menores quando comparadas a PSA mais recentes. Além disso a porcentagem de vegetação nas áreas de drenagem demonstrou correlações significativas com a variação destes parâmetros. O isolamento, a presença de vegetação do entorno e seu estado de desenvolvimento, reduzem os efeitos causados pelo carreamento destes nutrientes, sedimentos e cargas orgânicas através das águas das chuvas e contribuem para a conservação dos recursos hídricos da região. / This study aimed to find indicators through analysis of water quality parameters , which serve as a reference for evaluation of areas with conservation practices, derived from a system of Payments for Ecosystem Services (PES). The study area was implemented by the Municipality of Extrema , MG , in Ribeirão das Posses micro-basin during the structuring of the management plan of the municipality. This study was developed in partnership with non-governmental organization (NGO) The Nature Conservancy (TNC) of Brazil and the prefecture of Extrema, MG , and aimed to comparing reforested areas with different ages of plantation, forest fragments and agricultural areas improvements in analyzing the issues involving water quality. The water quality evaluations demonstrated that responses varied according to the time of implantation of the PES and vegetation indices in the drainage areas of each point and in relation to seasonality over the 22 collection campaigns . The results showed that among the evaluated parameters, the EC and the DIC presented themselves as potential water quality parameters that can be framed as indicators of change in terms of areas of PES. The results showed that the data analyzed during the development of the project indicates a significant influence of the presence of forest vegetation and the insulation surrounding the springs, to reduce the accumulation of sediments and nutrients caused by human actions and land use as well as seasonal effects presented in this study. The isolation the presence of the surrounding vegetation and its state of development reduces the effects caused by the entrainment of these nutrient sediments and organic loads and contribute to the conservation of water resources in the region.

O Eucalyptus é o gênero florestal mais plantado no Brasil (5,6 milhões de hectares) e o Estado de São Paulo apresenta a segunda maior área plantada do país, com pouco mais de 970 mil hectares. O manejo intensivo das florestas plantadas de Eucalyptus, caracterizado pela alta produtividade, rápido crescimento e ciclos curtos de rotação, bem como a expansão do setor florestal, têm causado preocupações em relação aos efeitos desses plantios sobre a quantidade e a qualidade dos recursos hídricos. Diante desse contexto, esta tese foi desenvolvida com o objetivo de contribuir com o aprofundamento do conhecimento sobre os efeitos do manejo de florestas plantadas de Eucalyptus sobre os recursos hídricos. Para tanto, o segundo capítulo sintetiza os resultados de estudos já desenvolvidos no Brasil e que envolveram a mensuração de componentes do balanço hídrico em florestas plantadas de Eucalyptus e em diferentes biomas brasileiros, destacando os resultados dos estudos realizados em microbacias hidrográficas cobertas por florestas plantadas de Eucalyptus. No terceiro capítulo foram avaliados os efeitos da colheita florestal e do crescimento de florestas plantadas de Eucalyptus sobre o regime hidrológico de quatro microbacias hidrográficas e, no quarto capítulo, os efeitos sobre a qualidade da água e a exportação de nutrientes e sólidos suspensos. A revisão demonstrou que existem diferenças entre florestas plantadas de Eucalyptus e vegetação nativa, principalmente em relação aos valores anuais de rendimento hídrico (razão entre deflúvio e precipitação - Q:P), os quais tendem a diminuir, em microbacias hidrográficas, entre o primeiro e sétimo ano de idade das florestas plantadas. Os resultados demonstraram a existência de efeitos do manejo florestal como o aumento do rendimento hídrico (34%), do índice de escoamento base (4%) e do coeficiente de escoamento (21%) no primeiro ano depois da colheita (DC1) em relação ao ano anterior à colheita (AC), e a diminuição em 10%, 7% e 2%, respectivamente, no quarto ano depois da colheita (DC4) em relação ao ano DC1; o aumento da concentração de sólidos suspensos no ano DC1 em relação ao ano AC e a diminuição significativa dessas concentrações no ano DC4 em todas as microbacias estudadas; e o aumento das exportações de nutrientes e sólidos suspensos no ano DC1 acompanhando o aumento do rendimento hídrico e a diminuição das exportações no ano DC4 acompanhando a diminuição do rendimento hídrico. Em todas as escalas de análise do regime hidrológico (anual, sazonal e diária) foram observadas dinâmicas individuais nas microbacias hidrográficas diferentes daquelas observadas nos valores médios, demonstrando que outros fatores como, por exemplo, a precipitação, o tipo de solos e a declividade média, também podem influenciar o regime hidrológico além do manejo florestal. Esses efeitos demonstram que existe relação entre o manejo florestal e os recursos hídricos, mas não é possível afirmar que eles comprometem a quantidade e a qualidade da água. No entanto a conjunção entre fatores climáticos, características locais e as fases do manejo florestal pode agravar ou atenuar os efeitos sobre a quantidade e a qualidade da água, devendo esses aspectos serem observados nos planos de manejo florestal. / Eucalyptus is the most planted forest genus in Brazil (5.6 million hectares) and the State of São Paulo has the second largest planted area in the country, with over 970,000 hectares. The intensive management of forest plantations of Eucalyptus, characterized by high productivity, rapid growth and short rotation cycles, as well as the expansion of the forest sector, have caused concerns about the effects of these plantations on the quantity and quality of water resources. In this context, this thesis has been developed in order to contribute to the deepening of knowledge about the effects of Eucalyptus forest plantations management on water resources. Therefore, the second chapter summarizes the results of studies already developed in Brazil involving the measurement of water balance components in Eucalyptus plantations in different biomes, highlighting the results of studies in catchments covered by Eucalyptus forest plantations. In the third chapter, we evaluated the effects of Eucalyptus plantations harvesting and growth on hydrological regime of four catchments. In the fourth chapter, we evaluate effects on water quality and nutrient and suspended solids exports. The review has shown that there are differences between Eucalyptus forest plantations and native vegetation, especially in relation to annual values of discharge/precipitation ratio, which tend to decrease in catchments, between the first and seventh year on planted forests. The results demonstrated the existence of effects due to forest management such as increase in discharge/precipitation ratio (34%), base flow index (4%) and quick flow/precipitation ratio (21%), in the first year after harvest (DC1) in relation to the previous year before harvest (AC), and decreased by 10%, 7% and 2%, respectively, in the fourth year after harvest (DC4) compared to the DC1 year; concentration of suspended solids in DC1 year in relation to AC year and a significant decrease in these concentrations in DC4 year in all studied catchments; and the increase in nutrient exportation and suspended solids in DC1 year with increase in discharge/precipitation ratio and decrease in exports in the year DC4, accompanied by the decrease in discharge/precipitation ratio. In all scales of hydrological regimes (annual, seasonal and daily), individual dynamics were observed in different catchments from those observed in the mean values, demonstrating thus that other factors such as, for example, precipitation, soil type and the average slope, can also influence hydrological regime beyond forest management. These effects show that there is a relationship between forest management and water resources, but it is not possible to say that they compromise water quantity and quality. However, the conjunction of climatic factors, local conditions and stages of forest management can aggravate or mitigate the effects on water quantity and quality, and thus, such aspects should be observed in forest management plans.

Neste estudo foi realizada a avaliação de seis substâncias sintéticas resultantes de processos industriais e de atividades antropogênicas dietilftalato, dibutilftalato, nonilfenol, pentaclorofenol, bisfenol A e benzo[a]pireno os quais possuem capacidade de interferir negativamente no funcionamento normal do sistema endócrino de animais e de seres humanos (xenoestrógenos), em águas tratada e bruta de quatro municípios do Vale do Paraíba paulista. Para tanto, utilizou-se um método analítico de alta seletividade e sensibilidade, sendo a determinação por cromatografia gasosa acoplada ao detector de espectrometria de massas (GC/MS), precedida da concentração das amostras pelo método SPE (extração em fase sólida). Como não são suficientes apenas boas técnicas analíticas para garantir a qualidade dos dados gerados e a confiabilidade dos resultados, a metodologia desenvolvida foi submetida ao processo de validação, onde foram avaliados os parâmetros: seletividade, especificidade, linearidade, faixa linear de trabalho, limites de detecção e quantificação, precisão, exatidão, recuperação e robustez, além da incerteza na medição. Os resultados demonstraram que o método proposto é adequado para quantificação das amostras do rio Paraíba do Sul, e pela sua aplicação foi constatada a presença de todos os poluentes estudados tanto na água bruta quanto na potável em pelo menos um dos três períodos de amostragem, sendo as maiores concentrações mensuradas nas águas brutas e no período seco. Estes resultados evidenciam que as atividades antrópicas na região influenciam a qualidade da água do recurso hídrico estudado, bem como a qualidade da água de distribuição. / The evaluation of six synthetics substances from industrials process and anthropogenic activities - diethyl phthalate, dibuthyl phthalate, nonylphenol, pentachlorophenol, bisphenol A and benzo[a]pyrene which one can interfer negatively in normal function of the endocrine system from animals and humans (xenoestrogens), was carried out in this study in drinking water and raw water on four cities at region of Paraíba do Sul River. An analytical method with high selectivity and sensitivity, with determination by gas chromatography coupled to mass spectrometry detector (GC/MS), preceded of samples concentration through the SPE technique was used. Good analytical techniques are not enough to ensure quality and reliability of the generated data results. For this, the methodology was submitted to the validation process, where parameters evaluated were: selectivity, specificity, linearity, work range, detection and quantification limits, precision, accuracy, robustness, percentage of recovery and uncertainty in measurement. The validation results showed that proposed method is suitable to quantify Paraíba do Sul river samples, and by its application could observe presence of all studied pollutants in drinking and raw water in one of the three sampling periods at least, and the highest measured concentrations were in raw water at dry periods. These results evidence that the anthropic activities at region are influencing the water quality of the studied water resource, as well as the quality of water for public supply.

No labirinto dos gotejadores ocorrem diferentes interações entre as partículas de argila e as características do escoamento, sendo que essas interações interferem no potencial de obstrução dos mesmos. Considerando que os principais fatores que interferem no processo de obstrução causado por partículas de argila estão relacionados à natureza das argilas, ao regime de escoamento, à força iônica e ao pH da solução, e à concentração de partículas em suspensão. Esta pesquisa apresentou como objetivo identificar como esses fatores podem influenciar o desempenho dos gotejadores. Além disso, visando a caracterização do processo de obstrução causado por partículas desta natureza, buscou-se: relacionar o potencial de agregação das partículas com o desempenho dos gotejadores; e, analisar o comportamento da deposição de partículas no interior dos labirintos dos gotejadores. Para isso, além da realização dos ensaios em bancada utilizando diferentes dispersões de argila, foram realizadas análises sobre o potencial de agregação das partículas, e, utilizando um dispositivo milifluidico, foi realizada uma análise de deposição de partículas. Durante a pesquisa foram utilizados dois tipos de argilas, caulinita e montmorilonita. A força iônica da solução e a natureza dos materiais de argila apresentaram efeito sobre o desempenho dos gotejadores, enquanto que a caulinita em solução salina de sódio proporcionou incremento máximo de vazão de 5%, a montmorilonita causou redução máxima de vazão de 15%. No geral, as partículas de argila começaram a causar redução de vazão significativas com concentrações iguais ou superiores a 1000 mg L-1. Observou-se que as partículas de argila estão sujeitas ao fenômeno de autolimpeza que ocorre no interior dos labirintos após o acionamento do sistema. Não foi possível encontrar uma relação entre o potencial de agregação das partículas de argila e o desempenho dos gotejadores. Possivelmente, o índice de agregação utilizado pela teoria DLVO clássica não seja o mais adequado para obter esta relação. Em relação a deposição de partículas, as regiões que apresentaram maiores deposições de partículas coincidem com aquelas que apresentam menores valores de intensidade de turbulência e energia cinética turbulenta. A deposição de partícula ocorre principalmente nas regiões de vórtices e estagnação, localizadas nos dois primeiros defletores dos labirintos. Não foi observado acúmulo de partículas na região do fluxo principal. Por isso, sugere-se que partículas de argila, como agente isolado de obstrução, não apresentam potencial para causar obstrução completa dos gotejadores. / In the drippers labyrinth different interactions occur between the clay particles and the flow characteristics, and these interactions interfere in the clogging potential of the particles. Considering the main factors that affect the process of clogging caused by clay particles are related to the type of the clays, the flow regime, the ionic strength and pH of the solution, and the concentration of suspended particles. This research aims to identify how these factors can influence the performance of drippers. In addition, aiming to characterize the clogging process caused by particles of clay, it was sought to relate the potential of particles aggregation with the performance of drippers; and, to analyze the behavior of particles deposition inside the labyrinths of drippers. For this, in addition to performing bench tests using different clay dispersions, analyzes were carried out on the particle aggregation potential, and a particle deposition analysis was performed using a microfluidic device. During the research two types of clays were used, kaolinite and montmorillonite. The ionic strength of the solution and the type of the clay materials had an effect on the drippers performance. Whereas the kaolinite in sodium saline provided a maximum flow rate increase of 5%, the montmorillonite caused a maximum flow rate reduction of 15%. In general, clay particles began to cause significant flow rate reduction with concentrations equal to or greater than 1000 mg L-1. It was observed that clay particles are subject to the phenomenon of self-cleaning which occurs inside the labyrinths after turn on the system. It was not possible to find a relation between the potential of clay particles aggregation and the drippers performance. Possibly, the aggregation index used by the classical DLVO theory is not the most adequate to obtain this relation. In relation to the particles deposition, the regions of greatest deposition coincide with those that present lower values of turbulence intensity and turbulent kinetic energy. Particles deposition occurs mainly in the vortex and stagnation regions, located in the first two baffles of the labyrinths. In addition, no particle accumulation occurs in the main stream region, it suggested that clay particles, as an isolated clogging agent, do not have the potential to cause total clogging of drippers.

Este trabalho teve como objetivo adicionar ao programa computacional SAAM for Windows a capacidade de simular o transporte de poluentes em cursos d´água e substituiu com vantagens o modelo computacional QUAL2E para simulações em regime transiente para substâncias conservativas e não conservativas em casos de injeção instantânea. Desta maneira, os pesquisadores dispõem agora de uma ferramenta adicional para simulação de transporte de poluentes em cursos d´água. O SAAM foi desenvolvido originalmente para a simulação de conjuntos discretos, mas neste trabalho, o programa foi adaptado para a simulação de sistemas contínuos. O trabalho de implementação foi feito tomando-se por base a equação unidimensional de transporte de massa por advecção - dispersão adaptada ao processo de simulação do programa SAAM utilizando-se para isto o método de resolução de MacCormack. O SAAM foi implementado também com o recurso de avaliar as concentrações de DBO e OD de maneira simplificada. Foram analisados diversos cenários de transporte de massa através de simulação computacional utilizando o SAAM, o programa QUAL2E e quando possível, soluções analíticas. Os resultados obtidos nestas simulações foram bastante similares, com isso foi possível concluir que a implementação do programa SAAM foi um sucesso. / This work had as objective to implement the capacity of simulation of pollutant transport in watercourses to the program SAAM for Windows for time-variable simulations for the dispersion of conservative and non-conservative substances from instantaneous sources, as an advantageous alternative to QUAL2E. This way, researchers may have an additional tool for the simulation of pollutant transport in watercourses. SAAM was developed originally for the simulation of discrete systems; the program is now adapted for the simulation of continuous problems. This implementation was made through the use of the advection-dispersion mass transfer equation adapted to SAAM\'s simulation features, using, for numerical solution, the method of MacCormack. SAAM was also implemented for the evaluation of concentrations of BOD and DO in a simplified way. Several scenarios of mass transport were analyzed through computational simulation using SAAM, the program QUAL2E, and, when possible, analytical solutions. As the results obtained in these simulations were quite similar, it is possible to conclude that the proposed implementation to the program SAAM was successful.

O crescente adensamento populacional em grandes centros urbanos vem propiciando crescentes demandas hídricas. Esse fato aliado às limitações das fontes para abastecimento, tanto do ponto de vista quantitativo como qualitativo, impõe que políticas de gerenciamento da água sofram transformações no futuro próximo. Nesse sentido, devem merecer atenção especial as técnicas de reuso, bem como o uso racional e otimizado da água em meio urbano. O presente trabalho enfoca um dos principais aspectos do gerenciamento da qualidade da água para abastecimento, que é a manutenção do residual de cloro no interior da rede conforme a Portaria 518/2004. Trata-se de um problema complexo, uma vez que o cloro decai, ao longo do tempo, e se mistura nos nós da rede, sofrendo mudanças de concentração. Visando à modelagem e simulação do comportamento do cloro residual como uma ferramenta eficiente de gerenciamento dos sistemas de distribuição de água, muitos estudos têm sido realizados e reportados pela literatura assumindo-se que os efeitos do decaimento são representados pelos coeficientes Kbulk e Kwall. O presente trabalho realiza a calibração hidráulica e de qualidade para um setor de distribuição de água real do município de São Carlos - SP - Brasil, considerando o vazamento. Para tanto, calibradores hidráulicos já testados por outros autores foram usados, e um calibrador de qualidade para resolução do problema inverso, que utilizam em conjunto o simulador EPANET 2.0 e os algoritmos genéticos (AGs) como ferramenta de otimização, foram desenvolvidos. Foi evidenciada a importância de se considerar o vazamento na calibração hidráulica e conseqüentemente na calibração de qualidade. Foi desenvolvida também uma metodologia para a calibração dos parâmetros dos AGs através do uso do \"Particle Swarm Optimization\" (PSO). Foram testados ainda diversos modelos de vazamento para determinação de qual modelo seria capaz de representar de maneira mais fidedigna o comportamento hidráulico da rede e os resultados obtidos apontaram os modelos que admitem vazamento por comprimento linear da tubulação como sendo mais adequados. / The rising population density of large urban centers is gradually increasing water supply demands. This together with the paucity of water sources requires that the future water administration policies go through a transformation from both quantitative and qualitative points of view. Thus rational use of available water and water reuse deserve special attention in the urban environment. This study focuses on one these main aspects of water quality management, namely, the maintenance of residual chlorine in the hydraulic network according the respective Directive nº 518/2004. This is a complex problem in view of the fact chlorine decays in time and undergoes mixing at the network nodes, consequently producing changes in its concentration. Numerous studies on modeling and simulation of behavior of residual chlorine, as an efficient water distribution system management tool, have been made and reported in literature. These studies assume that chlorine decay in the network can be represented through Kbulk and Kwall coefficients. This research work conducts hydraulic and water quality calibration of a prototype water distribution sector in the city of São Carlos - SP - Brazil, while taking into account leakages in the network. Hydraulic calibration programs previously tested by others and a water quality calibration program were employed for the solution of the inverse problem for determination of unknown parameters. This problem was solved using hydraulic simulator EPANET 2.0 in conjunction with the genetic algorithms (AGs). These procedures showed the importance of considering network leakages in hydraulic calibration and consequently in the calibration of water quality. A method for the calibration of AG parameters was also developed through the use of \"Particle Swarm Optimization\" (PSO). Various representations for leakage were tested in order to identify the model that best described the hydraulic performance of the network. Thus it was possible to show that the models, which consider leakage per unit length, were the most adequate.

A reaeração superficial é um importante fenômeno físico responsável pela transferência de massa do oxigênio atmosférico para o curso de água, através da interface ar-água. Esse fenômeno é caracterizado quantitativamente pelo coeficiente de reaeração superficial (K2). O K2 pode ser influenciado por diversos fatores naturais, em especial, a turbulência, que é afetada pelas características físicas, hidrológicas e hidráulicas do escoamento da água. Este coeficiente é comumente utilizado em modelos ambientais de qualidade da água, o que implica na necessidade da sua correta estimativa. A estimativa do K2 pode ser realizada por meio de métodos e modelos de predição, entre os métodos destacam-se o traçador gasoso e a sonda solúvel flutuante. O objetivo principal desta pesquisa foi verificar a variabilidade espacial e temporal do K2 em cinco trechos de quatro riachos tropicais localizados no município de São Carlos-SP, em um ano de amostragem. Nesses trechos foram mensuradas as principais variáveis químicas, físicas, hidrológicas e hidráulicas do escoamento da água, além do K2 e a velocidade de dissolução de uma sonda solúvel flutuante (VS). A estimativa do K2 ocorreu pelo método do traçador gasoso, sendo o SF6 e o NaCl os traçadores utilizados. A estimativa do VS ocorreu pelo método da sonda solúvel flutuante, confeccionada com ácido oxálico dihidratado e no formato esférico. Análises estatísticas de correlação (Spearman, r) e variância (Kruskal-Wallis) foram realizadas, e modelos de regressão linear simples (RLS) e múltipla (RLM) foram desenvolvidos. Os trechos apresentaram profundidades e larguras médias inferiores a 0,42 m e 3,27 m, respectivamente. A vazão e a velocidade (U) média variaram de 0,001 m3.s-1 a 0,110 m3.s-1 e de 0,01 m.s-1 a 0,33 m.s-1, respectivamente. Os números de Reynolds e Froude (Fr) foram inferiores a 34070 e 0,36, respectivamente. Os K2 variaram de 16,90 dia-1 a 373,80 dia-1 e os VS, de 0,08 mm.min-1 a 0,77 mm.min-1. Os resultados demonstraram variação espacial significativa e temporal não significativa para as variáveis físicas, hidrológicas, hidráulicas, e também para o K2 e VS. U e Fr foram as principais variáveis que se correlacionaram com o K2 (r > 0,68). Um adequado modelo RLM de predição do K2 (R² = 0,75), baseado em todas as variáveis físicas, hidrológicas e hidráulicas e no VS, foi obtido. O modelo RLS, baseado apenas na relação entre K2 e VS, não foi adequado (R² = 0,43) para a predição do K2. A razão entre os fenômenos da reaeração superficial e dissolução da sonda solúvel flutuante não foi constante, e foi afetada pela turbulência na interface ar-água, o que indicou que o método da sonda solúvel flutuante ainda precisa ser aprimorado. Espera-se que, além de gerarem dados sobre um método (sonda solúvel flutuante) e tema (reaeração superficial) ainda relativamente pouco estudados em riachos tropicais, as informações apresentadas sobre as principais variáveis intervenientes no fenômeno de reaeração superficial e dissolução em riachos possam oferecer direcionamentos a estudos ambientais, especialmente àqueles que versam sobre a qualidade dos recursos hídricos. / Surface reaeration is an important physical phenomenon responsible for the transfer of atmospheric oxygen mass into the water course through the air-water interface. This phenomenon is quantitatively characterized by the surface reaeration coefficient (K2). K2 can be influenced by several natural factors, especially turbulence, which is affected by the physical, hydrologic and hydraulic characteristics of the watercourse. This coefficient is commonly used in environmental models of water quality, which implies the need for its correct estimation. The estimation of K2 can be performed by models of prediction and methods, among the methods the gas tracer and the floating soluble probe stand out. The aim of this research was to verify the spatial and temporal variability of K2 in five stretches of four tropical streams located in the city of São Carlos-SP, in a year of sampling. In these stretches the main chemical, physical, hydrological and hydraulic variables of the watercourse were measured, besides K2 and the dissolution rate of the floating soluble probe (VS). The estimation of K2 occurred by the gas tracer method, with SF6 and NaCl being the tracers used. The VS estimation was carried out by the floating probe method, made with oxalic acid dihydrate and in spherical format. Statistical analyzes of correlation (Spearman, r) and variance (Kruskal-Wallis) were performed, and simple linear regression (SLR) and multiple linear regression models (MLR) were developed. The stretches presented mean depths and widths of less than 0.42 m and 3.27 m, respectively. The flow rate and average velocity (U) ranged from 0.001 m3 s-1 to 0.110 m3s-1 and from 0.01 m.s-1 to 0.33 m.s-1, respectively. The Reynolds and Froude (Fr) numbers were less than 34070 and 0.36, respectively. The K2 ranged from 16.90 day-1 to 373.80 day-1 and the VS, from 0.08 mm.min-1 to 0.77 mm.min-1. The results showed significant spatial variation and a non-significant temporal variation for the physical, hydrological and hydraulic variables, as well as for K2 and VS. U and Fr were the main variables that correlated with K2 (r > 0.68). A suitable MLR prediction model of K2 (R² = 0.75), based on all physical, hydrological and hydraulic variables and VS, was obtained. The SLR model, based only on the relationship between K2 and VS, was not adequate (R² = 0.43) for K2 prediction. The ratio between the phenomena of surface reaeration and dissolution of the floating soluble probe was not constant and was affected by turbulence at the air-water interface, which indicated that the floating soluble probe method still needs to be improved. It is expected that, in addition to generating data on a method (floating soluble probe) and surface (surface reaeration) that are still relatively little studied in tropical streams, the information presented on the main variables involved in the phenomenon of surface reaeration and dissolution in streams may offer environmental studies, especially those dealing with the quality of water resources.

Tropical regions hold the planet´s most biodiverse ecosystems. Despite its importance to biodiversity and conservation, anthropogenic activities are degrading these ecosystems, with unknown consequences for its functioning and structure. In between the several ecosystems through the tropics, freshwater ecosystems call attention, due to its small fraction of area comparing to terrestrial ecosystems, that represent an enormous importance for human surviving and developing. Headwater streams constitute the majority of water bodies in a catchment, and therefore, it is essential for the health of the entire freshwater ecosystems. Several headwater streams are inserted in agricultural lands, suffering from the pressures from agricultural intensification. Therefore, this thesis was developed aiming to understand what are the main pressures that tropical headwater streams has been suffering, worldwide and locally in the Corumbataí river basin. The first chapter will contribute to understanding what are the main issues that tropical streams have been experiencing, focusing on agricultural multiple stressors and climate change effects. The second chapter analyzes how the conversion of low-intensity pasturelands to high-intensity bioenergy crops changes the water quality parameters in streams located in the Corumbataí river basin and also examines how important are the riparian forests in the headwater zone to provide better water quality in bioenergy crops. The third chapter investigates how water quality and climatic characteristics affect benthic biofilm community dynamics in tropical headwater streams in the Corumbataí river basin. The results have shown the existence of several knowledge gaps about tropical streams, mainly related to the effects of climate change, multiple stressors and the lack of policies and mitigation strategies for climate change. In relation to water quality, we found that the conversion of low-intensity pastures to high-intensity bioenergy crops are degrading water quality. Riparian forests in the springhead zone have demonstrated to be essential in providing water quality in bioenergy crops, especially in the wet season. The benthic biofilm community seems to be controlled mainly by climate characteristics and not by nutrient availability as observed in temperate streams. Therefore, a climate change scenario, the benthic biofilm will be strongly affected, with consequences in the functioning of tropical headwater streams. To reduce the negative impacts of intensive agriculture and climate change, we recommend the implementation of riparian forests, with special attention to the springhead area and also the implementation of best agricultural practices in tropical agriculture to ensure the sustainability of tropical freshwater resources. / As regiões tropicais possuem os ecossistemas mais biodiversos do planeta. Apesar da sua importância na manutenção da biodiversidade, as atividades antrópicas estão degradando esses ecossistemas, gerando consequências negativas para sua estrutura e funcionamento. Entre os diversos ecossistemas tropicais, as águas doces chamam a atenção por ocupar uma pequena área em comparação com ecossistemas terrestres, porém, representam grande importância para a sobrevivência e desenvolvimento humano. Os riachos de cabeceira representam a maior parte dos corpos aquáticos em uma microbacia e, portanto, sua conservação é essencial para a saúde de toda a rede de drenagem de água doce. Diversos riachos de cabeceira estão inseridos em ecossistemas agrícolas, sofrendo as consequências da agricultura intensiva. Nesse sentido, esta tese foi desenvolvida com o intuito de entender quais são os principais impactos que os riachos de cabeceira tropicais vêm sofrendo, globalmente e localmente na bacia do rio Corumbataí (SP, Brasil). O primeiro capítulo contribui para entender quais os principais problemas que riachos tropicas estão sofrendo, focando nos múltiplos estressores advindos da agricultura e efeitos de mudanças climáticas. O segundo capítulo analisa como a conversão de pastos para cultivo de cana de açúcar modifica a qualidade da água em riachos da bacia do rio Corumbataí e também analisa o quão fundamentais são as florestas nas áreas de nascente para manter a qualidade da água em plantios de cana de açúcar. O terceiro capítulo analisa como a qualidade da água e características climáticas influenciam biofilmes bentônicos em riachos de cabeceira na bacia do rio Corumbataí. Os resultados demonstraram a existência de diversos tópicos que necessitam de maior entendimento, principalmente relacionados às mudanças climáticas e estressores múltiplos e a falta de políticas e estratégias de mitigação para os efeitos de mudanças climáticas. Em relação à qualidade da água, demonstrou-se que a conversão de pastos para cultivo de cana de açúcar reduz a qualidade da água. A presença de florestas nas nascentes demonstrou ser essencial na manutenção da qualidade da água em plantios de cana. Os biofilmes bentônicos demonstraram ser controlados principalmente por características sazonais e não pela disponibilidade de nutrientes como observado em riachos temperados. Portanto, essa comunidade será severamente afetada diante das mudanças climáticas, com consequências no funcionamento de riachos de cabeceira tropicais. Para reduzir os efeitos negativos da agricultura intensiva e das mudanças climáticas, recomenda-se a implementação de florestas ripárias, com especial atenção às áreas de nascentes. Também se recomenda a implementação de boas práticas agrícolas na agricultura para garantir a sustentabilidade dos recursos hídricos tropicais.

As águas da lagoa do Batoque, uma lagoa costeira localizada no litoral leste do Estado do Ceará, foram caracterizadas por meio de coletas mensais realizadas em 4 pontos de amostragem, no período de maio a novembro de 2005 de maneira a obter dados do período seco (mai-jun) e chuvoso (ago-nov). Também foram realizadas duas coletas nictemerais (24h) em 1 ponto de amostragem nos meses de julho e dezembro de maneira a observar as variações diárias das variáveis limnológicas determinadas. Em cada coleta foram realizados perfis de temperatura, condutividade elétrica, turbidez, pH e oxigênio dissolvido e foi avaliada a transparência da água por meio do disco de Secchi. Ademais, foram coletadas amostras de subsuperfície e fundo para a investigação das variáveis: material em suspensão, cor, alcalinidade, compostos nitrogenados, fósforo solúvel reativo (PSR), fósforo total (PT), ferro total, ferro total dissolvido, clorofila a, densidade fitoplanctônica (organismos/mL) e coliformes (totais e termotolerantes). Os resultados demonstram que o sistema estudado apresentou variação sazonal relacionada aos dois períodos hidrológicos distintos. O período chuvoso se caracterizou por um período de precipitações mais intensas e menor insolação enquanto que o seco apresentou maior insolação e maiores velocidades dos ventos, trazendo conseqüências diretas sobre o nível d’água da lagoa estudada, a disponibilidade de nutrientes, o padrão de mistura do sistema, entre outros fatores. A grande variação encontrada no decorrer dos períodos nictemerais demonstrou a forte influência do fotoperíodo sobre a dinâmica do corpo d’água. Em relação à heterogeneidade espacial, foram verificados comportamentos diferenciados entre os diferentes pontos de superfície d’água livre. A coluna d’água não apresentou estratificação (térmica, química) significativa devido principalmente à baixa profundidade do sistema, à forte atuação dos ventos e à elevada transparência da coluna d’água. De acordo com o critério de classificação da OECD, a lagoa do Batoque pode ser considerada um ambiente mesotrófico. Os resultados obtidos sugerem que o sistema apresenta intenso processo de decomposição e regeneração de matéria orgânica, principalmente na região próxima ao sedimento, processo que atua como principal regulador da dinâmica de nutrientes no corpo d’água principalmente durante o período seco, já que durante o período chuvoso o sistema recebe cargas alóctones que dão condições à manutenção da produtividade do mesmo. A comunidade fitoplanctônica foi bastante influenciada pelas características físicas e morfométricas do sistema, como fortes ventos, alta insolação, baixa profundidade e alta transparência da coluna d’água, o que favoreceu o desenvolvimento de organismos fitobentônicos e organismos habituados a sistemas com boas condições de mistura. As baixas concentrações de nutrientes favoreceram o desenvolvimento de organismos de menor tamanho, que aparentemente têm maior facilidade de interação com a comunidade heterotrófica responsável pela ciclagem de nutrientes no sistema. A lagoa do Batoque, apesar de apresentar indícios de contaminação fecal, não está comprometida no que diz respeito à qualidade sanitária de suas águas de acordo com a legislação vigente (CONAMA 274/00 e 357/05). / The water quality of Batoque lagoon, a coastal lagoon located along the eastern shoreline of the state of Ceará, Brazil, was characterized by means of monthly samplings from May to November 2005 to obtain dry-season (May-Jun) and wet-season (Aug-Nov) data. Additionally, two nycthemeral (24hr.) samplings were performed in July and December to observe daily variation of the limnological variables investigated. Temperature, electrical conductivity, turbidity, pH, dissolved oxygen, and an assessment of water transparency (with Secchi disk) were measured in each water column sample. Moreover, subsurface and bottom samples were collected to determine the following variables: suspended material, color, alkalinity, nitrogen compounds ('NH IND.3,4'POT.+', 'NO IND.2'POT.-', 'NO IND.3'POT.-' and total nitrogen), soluble reactive phosphorus (SRP), total phosphorus (TP), total iron, total dissolved iron, chlorophyll a, phytoplankton density (org/mL), and coliforms (fecal and thermo tolerant). The results demonstrate that the system experiences seasonal variations related to the two distinct hydrological seasons. The wet season was characterized by intense rainfall and lower insolation. Whereas the dry season showed higher insolation and wind speeds directly influencing the water level of the lagoon as well as the availability of nutrients and the mixing pattern of the system, among other things. Furthermore, the high degree of variation observed during nycthemeral investigations demonstrated the strong influence of the photoperiod on the dynamics of this body of water. Variation in spatial heterogeneity among different sampling points was identified. The water column showed no significant stratification (thermal, chemical), due primarily to the low depth of the system, strong winds, and high water transparency. According to OECD classification criteria, Batoque lagoon can be considered a mesotrophic environment. The results obtained, suggest that the system is under an intense process of decomposition and regeneration of organic matter (primarily in the region nearest to the sediments). This process acts as the principal regulator of nutrient dynamics in the lagoon mainly during the dry season, since during the wet season the system receives allochthonous loads that contribute to maintaining the system’s productivity. The phytoplanktonic community was significantly influenced by the system’s physical and morphometrics features such as strong winds, high insolation, low depth, and high transparency of the water column which favor the development of phytobenthic organisms and those habituated to well-mixed environments. Additionally, the low nutrient concentrations favor the development of smaller organisms which apparently have greater ease of interaction with the heterotrophic community that is responsible for cycling nutrients in the system. Although Batoque lagoon presented indices of fecal contamination, it has not been shown to be compromised in relation to the sanitary quality of its waters according to current legislation (CONAMA 274/00 and 357/05).