A avaliação ecotoxicológica dos sedimentos dos reservatórios de Barra Bonita e Salto Grande foi realizada através de testes de toxicidade aguda e crônica com o sedimento total e o solubilizado, com os organismos-teste Chironomus xanthus, Daphnia similis, Ceriodaphnia dubia, Vibrio fisheri e Spirillum volutans, além de análises físicas (pH, EH e \'O IND.2\') e químicas (fósforo, nitrogênio, carbono orgânico total, sulfetos e amônia e metais potencialmente disponíveis). A concentrações médias de matéria orgânica e fósforo obtidas para os sedimentos dos reservatórios de Barra Bonita e Salto Grande foram elevadas, e condizentes com a carga de matéria orgânica e com as baixas concentrações de oxigênio dissolvido e de potencial redox. Em relação aos metais, os resultados revelaram que, para o reservatório de Barra Bonita, eles podem estar influenciando a toxicidade detectada através dos testes de toxicidade. Em Salto Grande, os resultados indicaram que os sulfetos estão atuando como fase controladora dos metais, mantendo-os indisponíveis nos sedimentos. Para esse reservatório a principal causa da toxicidade foi a acidez. O estudo de Avaliação e Identificação da Toxicidade realizado com as amostras de sedimento dos reservatórios de Barra Bonita, Salto Grande e Rasgão mostrou que os possíveis compostos tóxicos responsáveis pela toxicidade são metais (Barra Bonita); amônia (Salto Grande e Rasgão); compostos ácidos voláteis e compostos orgânicos não iônicos (Rasgão). O tratamento com a resina zeolita foi eficiente na remoção da amônia e redução da toxicidade do sedimento do reservatório de Rasgão, confirmando dessa forma, a amônia como o principal composto tóxico. O estudo de Avaliação e Identificação da Toxicidade deve ser incorporado nos programas de controle, monitoramento e gestão dos recursos hídricos, devido a importância da identificação dos compostos responsáveis pela toxicidade. / An ecotoxicological evaluation of the sediments of Barra Bonita and Salto Grande reservoirs was performed by carrying out acute and chronic toxicity tests with both the total sediment and elutriate using Chironomus xanthus, Daphnia similis, Ceriodaphnia dubia, Vibrio fisheri and Spirillum volutans as test-organisms, as well as physical (pH, EH e \'O IND.2\') and chemical analysis (phosphorus, nitrogen, total organic carbon, sulphide, ammonium and potentially available metals). The mean concentrations of organic matter and phosphorus obtained for the sediments of Barra Bonita and Salto Grande reservoirs were high and in agreement with the organic matter loading, low dissolved oxygen concentrations and redox potential. In relation to metals, the results revealed that in Barra Bonita reservoir they might be responsible for the toxicity detected. For Salto Grande, the results indicated that sulphides act as metal controlling phase keeping them unavailable in the sediments. The main cause of the toxicity in this reservoir was acidity. The Toxicity Identification and Evaluation (TIE) carried out with the sediments of Barra Bonita, Salto Grande and Rasgão have shown that the probable toxic compounds responsible for toxicity are metals (Barra Bonita); ammonium (Salto Grande and Rasgão); volatile acid compounds and non-ionic compounds (Rasgão). The treatment with zeolite was efficient in removing ammonium and reducing toxicity in the sediment of Rasgão reservoir, thus confirming ammonium as the main toxic compound. The Toxicity Identification and Evaluation approach must be incorporated in the control, monitoring and management of water resources, due to the relevance of identifying the compounds responsible by the toxicity.

Os problemas de escassez hídrica enfrentados pela região Nordeste do Brasil ocorrem, principalmente, devido às condições climáticas, caracterizadas pela má distribuição das chuvas tanto temporalmente - a maior parte da precipitação anual se concentra em poucos meses - quanto espacialmente. A alta taxa de evaporação da região e a estrutura geológica do solo, predominantemente cristalino, são fatores que contribuem para agravar o problema. Fica evidenciada, portanto, a necessidade de a operação dos sistemas de recursos hídricos ser otimizada, propiciando assim, o seu melhor aproveitamento, com o menor custo para a sociedade. O presente trabalho estuda a operação otimizada dos reservatórios que abastecem a região metropolitana de Fortaleza, no Estado do Ceará, considerando a evaporação. O problema foi tratado através de um procedimento híbrido, proposto recentemente, de algoritmo genético e programação linear. O método permitiu que regras operacionais fossem extraídas sem a necessidade de fixá-las a priori, considerando diferentes condições de importe hídrico e possibilidades hidrológicas para evidenciar a robustez do método. / The problems of water shortage in the Northeast area of Brazil, are mainly due to the weather conditions, characterized by scattered rainfall depending upon the time of the year - the highest annual precipitation is concentrated in a few months - as well as the location. Very high evaporation rates in the region and the geological structure of the soil, mainly of crystalline origin, are factors that worsen shortage of water. Thus, there need for optimal operation of water resources systems, so as to obtain highest benefit at low costs for the society. The present study performs optimized operation of the Fortaleza (Ceará) metropolitan area water supply reservoirs with special attention to water losses by evaporation. The problem has been handled through a recently proposed hybrid procedure, genetic algorithm and linear programming. The method permitted extraction of operational rules without having to hypothesize their structure \"a priori\". Further, it was applied to Fortaleza water supply under different hydrologic conditions and those of inter-basin water transfers to verify the strength of the method employed.

Condições pedológicas, pluviosidade, alterações no uso e ocupação do solo, práticas de manejo de culturas e de preservação interferem diretamente na geração de sedimentos e na taxa de erosão. Em uma bacia hidrográfica esta geração de sedimentos excessiva pode resultar em problemas como o assoreamento dos corpos de água e de reservatórios. Nos reservatórios esta deposição de sedimentos pode representar perda de volume de reservação, promovida pelos sedimentos depositados no fundo da barragem. Com o tempo esta perda poderá vir a representar comprometimento da disponibilidade hídrica para irrigação, para o consumo humano, e para geração de energia. As obras de dragagem destes sedimentos são muito caras e resolvem somente os sintomas do problema e não suas causas. Desta forma as quantificações desse assoreamento e de seus deflagradores se mostram necessárias para o planejamento e gestão de recursos hídricos. A presente pesquisa se propõe a avaliar a aplicabilidade do modelo SWAT (Soil Water Assessment Tool) como ferramenta de estimativa de geração de sedimentos para reservatórios avaliando seus resultados, suas potencialidades e fragilidades para as condições locais e sugerir futuras pesquisas e/ou modificações no modelo. O modelo que foi desenvolvido originalmente pelo USDA (United States Departmente of Agriculture) para avaliar erosão e balanço hídrico de bacias hidrográficas, conta com um vasto número de aplicações no mundo, documentação e usuários. A área a ser estuda é bacia do reservatório do Lobo, que possuí uma área aproximada de 227 km² e localizado no município de Itirapina e de Brotas. Atualmente o reservatório é utilizado tanto para geração energética e como atração turística local. Dois cenários de simulação foram selecionados: Cenário 1 de 1977 até 1985 e Cenário 2 de 1996 até 2006. Para realizar as simulações foram utilizados a versão ArcSWAT 2005 version2.34 para realizar as simulações e o SWAT-CUP 4.3.1 para calibração.Os dados de entrada do modelo são: dados de chuvas e vazão diários obtidos da ANA (Agência Nacional das Águas), cartas de levantametno pedológico e cartas de uso e ocupação obtidas a partir de imagens CBERS e LANDSAT. Após calibração utilizando SUFI2 obteve-se o aporte de sedimentos na barragem para os dois cenários. Os resultados do primeiro cenário apresentaram influência negativa de dados inconsistentes de dados de vazão utilizados e limitações observadas na discretização do modelo nas representações do mosaico de uso e ocupação muito fragmentado para este cenário. O segundo cenário, no entanto obteve resultados satisfatórios comprovando a capacidade do modelo como ferramenta de avaliação de geração e aporte de sedimento em reservatórios. / The sediment yield and erosion rates are directly affected by pedologic conditions, precipitation, land and use changes, management and soil preservation practices. Excessive sediment yield in a watershed could result in difficulties caused by siltation processes in rivers and reservoirs. Sediment deposition at the bottom of reservoirs and dams may result in volume loss. In time such loss could become impairment of water availability for irrigation, human consumption and power generation. Sediment dredging is an expensive solution that will address only the symptoms and not the causes of the issue. Therefore assessing the amount of sediment and their causes is required for Water Resources Management and Planning. The present research aims to evaluate the applicability of the SWAT (Soil and Water Assessment Tool) as sediment generation and contribution estimation tool for reservoirs evaluating the results, assessing the model strengths and weakness for the local contitions and make sugestions for future research and/or model modifications. Originally developed by the USDA (United States Department of agriculture) to assess erosion and water balance of watersheds, this model has a large number of users, available documentation and registered applications across the world. The study area, with an approximate area of 227 km² is the Lobo reservoir watershed, located at the municipalities of Itirapina and Brotas. The reservoir is currently used for hydropower generation and as a tourist attraction. Two simulation scenarios were chosen: Scenario 1from 1977 to 1985 and Scenario 2 from 1996 until 2006. To perform the simulations the ArcSWAT 2005 version 2.34 was selected and the SWAT-CUP 4.3.1 for the calibration. The data input was: daily precipitation and discharge flow datasets from ANA (Agência Nacional das Águas), pedological survey chats and land use charts obtained from CBERS and LANDSAT imagery. After calibration using SUFI2, sediment yield and contribution at the dam was obtained for both scenarios. The first scenario results showed negative effects caused by inconsistent input data flow and limitations regarding model discretization on the model representation of highly fragmented land use. The second scenario, however achieved satisfactory results demonstrating the model ability as sediment yield and contribution in reservoir evaluation tool.

O estudo da penetração da radiação solar no meio aquático foi desenvolvido em quatro partes. Na primeira delas, voltada para a atenuação da radiação solar na coluna d’água, foram discutidos fatores de interferência e suas inter-relações. Neste sentido, foi feita uma comparação da penetração da radiação solar em ecossistemas continentais naturais e artificiais, analisando as diferenças e similaridades. O estudo comparativo da atenuação da radiação solar subaquática em toda extensão de reservatórios constituiu a segunda parte deste trabalho. A comparação foi feita entre reservatórios que apresentam proximidades de localização, mas com diferenças marcantes nos usos e ocupações nas regiões em que os mesmos estão inseridos. Na terceira parte foram apresentados dois recursos de grande utilização na obtenção das respostas imediatas do ambiente aquático, do ponto de vista óptico, diante dos impactos sofridos. O primeiro recurso foi a determinação do espectrograma da radiação solar, indicando a atenuação da radiação solar subaquática na faixa fotossinteticamente ativa (400 nm - 700 nm). O outro recurso foi a obtenção do espectro de absorção da água superficial, que permitiu o estabelecimento do “Índice de Absorção Espectral da Água", I.A.E.A., que facilmente possibilita a detecção de fontes pontuais de poluição e contaminação. Como quarta e última parte foi proposto o desenvolvimento de um aparelho a partir da reconstrução do hidrofotômetro (Modelo Nº 268 WA 310 GM MFG & Instrument Corp. Bronx. N.Y. 10 451), onde foi introduzido e adaptado o detector fotocondutivo (PIN - 250DP) em substituição às fotocélulas anteriormente danificadas. Durante o trabalho de campo, este aparelho foi testado e foi feita a comparação com os obtidos do Quanta-meter LI-COR (LI - 185A) também utilizado neste trabalho. / The study of solar radiation penetration in aquatic environment was developed in four parts. The first one, directed to solar radiation attenuation in the water column, interference factors and their inter-relations were discussed. In this sense, a penetration comparison of the solar radiation in natural and artificial continental ecosystems was carried out, analyzing differences and similarities. The second part of this work consisted of a comparative study of underwater solar radiation in the entire reservoir. The comparison was done between reservoirs that are near to one another, but with marked differences in use and occupation within the regions where they are located. In the third part, two resources of great utilization in obtaining immediate response from the aquatic environment, from an optical point of view of the impacts experienced, were presented. The first resort was the spectrogram determination of solar radiation, which indicated the underwater solar radiation attenuation in the active photosynthetic range (400 nm - 700 nm). The other resort was the superficial water absorption spectrum, which allowed establishing the “Water Spectral Absorption Index", I.A.E.A. that easily makes possible detection of accurate sources of pollution and contamination. The fourth and last part proposed to develop an apparatus from the construction of an underwater hydrophotometer (Model 268 WA 310 GM MFG & Instrument Corp. Bronx N.Y. 10451), where the photoconductor detector was adapted and introduced (PIN - 250DP) substituting the previously damaged photocells. During field work, this apparatus was tested and comparison was performed with data obtained from Quanta-meter LI-COR (LI - 185A), also used in this work.

Realizou-se revisão bibliográfica sobre a utilização do teste imunoenzimático, ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) na Vigilância Epidemiológica de infecções causadas por arbovírus da Família Flaviviridae, gênero Flavivirus e da Família Togaviridae, gênero Alphavirus. Foram consultados trabalhos publicados a partir de 1979, ano da introdução do teste em pesquisas de arboviroses. Observou-se que o teste tem sido empregado na pesquisa de anticorpos em humanos, de anticorpos e antígenos em reservatórios não humanos e na identificação de antígenos e da fonte alimentar de mosquitos vetores. Analisou-se o desempenho de ELISA comparando-o a técnicas tradicionalmente empregadas para identificação de anticorpos e antígenos de arbovírus. O teste apresentou 100,0 por cento de sensibilidade e especificidade média de 84,5 por cento na identificação de anticorpos anti-Alphayirus em humanos. A técnica também foi muito sensível para Flavivirus, com valor médio de 95,2 por cento e apresentou especificidade média de 77,6 por cento. Na identificação de anticorpos anti-arbovírus em resevatórios não humanos, ELISA mostrou sensibilidade de 100,0 por cento e especificidade de 97,4 por cento. Na pesquisa de antígenos vir ais em mosquitos vetores a técnica apresentou especificidade média de 93,6 por cento e sensibilidade média de 76,5 por cento. A técnica apresentou alto valor preditivo positivo, o que foi observado quando calculou-se a média dos valores apresentados em cada um dos trabalhos em que esse parâmetro foi pesquisado e obteve-se um resultado de 89,0 por cento. Nos trabalhos em que foi estudada a reprodutibilidade do teste observou-se coeficiente de variação de 3,0 a 14,0 por cento nos resultados. Observou-se grande diversidade quanto aos critérios de positividade adotados, impossibilitando a comparação dos resultados. Notou-se uma tendência a encurtar o tempo de realização do teste e torná-lo factível em condições de trabalho de campo. Verificou-se que o teste já está incorporado à rotina da Vigilância Epidemiológica de algumas arboviroses como encefalite Japonesa nos países asiáticos e encefalites do Leste, Oeste e de St.Louis, nos Estados Unidos da América. Os autores estudados foram unânimes em concluir que trata-se de teste rápido, apresenta simplicidade dos procedimentos técnicos e permite diagnóstico presuntivo de infecção aguda com apenas uma amostra de soro, características que o capacitam para uso na Vigilância Epidemiológica de arboviroses. / The author makes a review of the use of enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA, in the surveillance of infections caused by arbovirus belonging to the Flaviviridae family (genus Flavivirus) and to the Togaviridae family (genus Alphavirus). Publications dating since 1979, when the use of ELISA in arbovirus research began, were consulted. It was noted that this assay was used for antibody identification on not human reservoirs, and for antigen and blood meal identification on mosquito vectors. ELISA\'s perfomance was compared to standard tests used for laboratorial diagnosis of arboviruses. The test presented 100.0 per cent sensitivity and an average specificity of 84.5 per cent in Alphavirus antibody identification in humans; and was also sensitive for Flavivirus with average values of 95.2 per cent and specificity average values of 77.6 per cent. ELISA furthermore showed 100.0 per cent sensitivity and 97.4 per cent specificity for antibody identification in not human reservoirs. For the antigen identification in mosquito vectors, the assay presented an average specificity of 93.6 per cent and an average sensitivity of 76.5 per cent. The immunoassay presented high predictive values (average of 89.0 per cent) and it was reproducible when this characteristic was studied with a coefficient variation index ranging from 3.0 to 14.0 per cent There was a great variety in the positivity criteria, making the comparison of results difficult. An attempt to process the test in the shortest time and in field conditions is noted in many publications. The assay is used routinely on surveillance of Japanese encephalitis in Asian countries and in eastern and western equine encephalitis and St.Louis encephalitis in the USA. ELISA was considered a rapid assay with sirnple procedures when it is cornpared to tradicional tests and provides presuntive diagnosis of an acute infection with a single serurn sarnple. These characteristics suggest that the test is a useful tool for arbovirus surveillance.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-08-10T14:46:54Z No. of bitstreams: 1 tese_AlineRocha_2017.pdf: 17879231 bytes, checksum: 4f4051ece6ff4381064ab5338f79624d (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-08-10T14:47:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tese_AlineRocha_2017.pdf: 17879231 bytes, checksum: 4f4051ece6ff4381064ab5338f79624d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-10T14:47:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_AlineRocha_2017.pdf: 17879231 bytes, checksum: 4f4051ece6ff4381064ab5338f79624d (MD5) Previous issue date: 2017-03-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / In this work we construct a new multiscale computational model to describe the flow of gases in unconventional reservoirs (shale gas) containing distinct levels of fractures (natural and hydraulic). Such reservoirs exhibit peculiar characteristics that make an accurate description of the physical phenomenon involved a hard task. Among the characteristics we can highlight the low permeability (order of nanodarcys) and the multiple levels of porosity related to the multiple scales involved. In the present work the multiscale modeling of the gas flow is built with the formal homogenization procedure. The geological formation is characterized by four distinct length scales. The finest one, the nanoscopic, is related to the nanopores in the organic matter (kerogen) where gas is adsorbed. In order to accurately describe the gas adsorption in kerogen we pursue in the context of the Thermodynamics of Inhomogeneous Fluids. More precisely, the isotherms that describe the gas adsorption in nanopores are built based on the Density Functional Theory (DFT). The upscaling to the microscale is reached through the homogenization procedure. The window of observation related to this scale is composed of kerogen aggregates and inorganic matter (clay, quartz, calcite). Such phases are separated by the network of interparticle pores exibting characteristic length between 10^{-4} and 10^{-9} meters. The micropores are partially-saturated, filled with a free gas phase in thermodynamic equilibrium with the dissolved gas in the aqueous phase. The model considers immobile water phase with the equation of fickian diffusion of the dissolved gas coupled to the Darcyan flow of the free gas. At the mesoscale the shale matrix (where interparticle pores, kerogen aggregates and inorganic matter are envisioned as an homogenized media) is intertwined by the network of natural fractures exhibiting preferred paths for the flow of gas. The upscaling of this coupled system of partial differential equations gives rise to a macroscopic model of double porosity in the sense of Arbogast and coworkers (ARBOGAST; DOUGLAS JR.; HORNUNG, 1990). Within this context the shale matrix behaves as a microstructural distributed mass source term in the mass balance equation that describes the gas movement in the homogenized network of natural fractures. Finally we establish the coupling between the hydrodynamics in the networks of natural and hydraulic fractures, where single phase gas flow takes place. Such coupling is accomplished by reduced dimension techniques where induced fractures are treated as (n-1), n = 2,3 lower dimensional geological objects. The resulting model is composed of three partial differential nonlinear equations governing the gas hydrodynamics in the shale matrix and networks of natural and hydraulic fractures. In order to decouple the system we proceed within the context proposed by Arbogast (ARBOGAST,1997) which adopts a variable decomposition leading to the numerical solution of independent subsystems. This strategy allows the solution of the system mentioned above to be made in a sequential form avoiding additional iterations between the subsystems. The resultant governing equations are discretized by the finite element method with the introduction of submeshes to threat the gas transport in shale matrix and compute the source term in the pressure equation of the natural fractures network. The discretized model is used to simulate gas production as well as transient well tests. Promising numerical results are obtained which can be used to improve the description of the involved phenomena giving rise to new diagnostic curves to the characterization of unconventional reservoirs. / Neste trabalho propomos um novo modelo computacional multiescala para descrever o transporte de gases em reservatórios não convencionais (shale gas) com distintos níveis de fraturas (naturais e hidráulicas). Tais reservatórios apresentam características bastante peculiares que tornam a descrição acurada dos fenômenos físicos envolvidos uma tarefa árdua. Dentre estas características podemos ressaltar a baixíssima permeabilidade (da ordem de nanodarcys) e os múltiplos níveis de porosidade associados às múltiplas escalas envolvidas. No presente trabalho a modelagem multiescala do transporte do gás metano é construída fazendo uso do processo formal de homogeneização. O modelo considera o reservatório descrito por quatro escalas espaciais distintas. A escala mais fina, nanoscópica, é associada aos nanoporos na matéria orgânica (querogênio) onde o gás encontra-se adsorvido. Para descrever precisamente a adsorção do gás no querogênio fazemos uso da Termodinâmica de Gases Confinados. Mais precisamente, as isotermas de adsorção do gás nos nanoporos são construídas fazendo uso da Density Functional Theory (DFT). Através do processo de homogeneização é realizado o upscaling para a escala intermediária (microscópica). A janela observacional associada a esta escala consiste dos agregados de querogênio juntamente com a matéria inorgânica (considerada impermeável) e rede de microporos que podem exibir tamanhos entre 10^{-4} a 10^{-9} metros. Consideramos estes, por sua vez, parcialmente saturados preenchidos por uma fase gás livre em equilíbrio termodinâmico local com o gás dissolvido na fase aquosa. O modelo considera a água estagnada com a equação de difusão fickiana do gás dissolvido acoplada ao escoamento do gás livre. Na mesoescala a matriz do folhelho (na qual microporos, agregados de querogênio e matéria inorgânica são tratados como um meio contínuo homogeneizado) é permeada por uma rede de fraturas naturais que exibem caminhos preferenciais para o movimento do gás. O processo do upscaling deste sistema acoplado de equações diferenciais parciais dá origem a um modelo macroscópico de porosidade dupla no sentido de Arbogast e colaboradores (ARBOGAST; DOUGLAS JR.; HORNUNG, 1990). Neste contexto, a matriz atua como uma fonte de massa distribuída microestruturalmente no balanço de massa que descreve o movimento do gás na rede de fraturas naturais. Finalmente estabelecemos o acoplamento entre as hidrodinâmicas nas redes de fraturas naturais e hidráulicas, onde ocorre o escoamento monofásico do gás livre. Tal acoplamento é realizado via técnica de redução de dimensão onde as fraturas hidráulicas são tratadas como objetos geológicos de dimensão reduzida (n-1), n=2,3. O modelo resultante é composto por três equações diferenciais parciais não lineares acopladas que governam a hidrodinâmica do gás na matriz e redes de fraturas naturais e hidráulicas. Com o intuito de desacoplar o sistema procedemos no contexto proposto por Arbogast (ARBOGAST,1997) que consiste em utilizar uma decomposição das variáveis resultando em subsistemas independentes a serem resolvidos numericamente. Esta escolha permite que o sistema supracitado seja resolvido de forma sequencial evitando a necessidade de iterações adicionais entre os subsistemas. Na discretização espacial adotamos o método de elementos finitos com a introdução de submalhas para tratar o transporte do gás na matriz e assim efetuar de forma precisa o cálculo do termo de fonte na equação da pressão do gás na rede de fraturas naturais. O modelo discreto é utilizado para o cômputo da produção de gás bem como para simular testes transientes de pressão em poços. Resultados numéricos promissores são obtidos os quais podem ser empregados para aprimorar a descrição dos fenômenos envolvidos e dar origem a novas curvas de diagnóstico para caracterização de propriedades de reservatórios não convencionais.

A previsão hidrológica é um processo estocástico dependente de fatores aleatórios, e, por si só, possui incertezas, porém, como a descarga sólida de um rio se correlaciona com a vazão por uma relação do tipo potência, na previsão do assoreamento de reservatório estas incertezas são maximizadas. Métodos empíricos e semi-empíricos de previsão de assoreamento negligenciam importantes fenômenos hidráulicos que regem o comportamento instantâneo do transporte de sedimentos. Incertezas e erros na estimativa da vida útil de reservatórios na fase de estudo de viabilidade é prejudicial ao processo decisório de qual reservatório e/ou se o reservatório deve ser construído. A pesquisa identificou os mecanismos de como a variabilidade hidrológica influencia a previsão do assoreamento de reservatórios por meio de casos idealizados e validação das hipóteses em estudo de caso, também foi proposto um fluxograma de atividades para a previsão de assoreamento capaz de reduzir incertezas inerentes a estes estudos, pautado na modelagem hidrodinâmica de transporte de sedimentos, ferramentas de hidrologia estatística e uso de múltiplos cenários, o Procedimento Metodológico para Redução de Incertezas na Previsão do Assoreamento de Reservatórios (PRIPAR - NH). Identificou-se que: séries de vazões com maior variabilidade resultam em um aporte de sedimento maior quando comparado à somatório de seu valor médio, e quanto maior a variabilidade maior o aporte resultante; séries com mesmo aporte de sedimentos e maior parte nos primeiros anos do reservatório resultam em assoreamento mais rápido devido a relativa alta Eficiência de Retenção de sedimentos nos primeiros anos e sua redução com a evolução do assoreamento; e, comprovou-se que modelos estocásticos para geração de séries sintéticas produzirão séries ligeiramente diferentes caso aplicados mais de uma vez, mesmo quando utilizando parâmetros de calibração iguais, causando significativa diferença na previsão do assoreamento. O PRIPAR - NH foi aplicado no estudo de caso do reservatório da PCH Mogi-Guaçu. Os 50 cenários analisados suportam a hipótese, apresentando amplitude de 12,4% do volume assoreado calculado, com média de 48,1% de seu volume em 50 anos. / The hydrologic forecast is a stochastic process that relays on a random factor. It present uncertainties by itself, but when used for reservoir sedimentation studies this uncertain are maximized due the fact that sediment load relates with flow discharge by a power type function. Empirical and semi-empirical methods for reservoir sedimentation forecast, widely used in Brazil, neglects important hydraulic phenomena that governs the instantaneous sediment transport behavior. Uncertainties and errors in reservoirs useful life estimation during feasibility studies are detrimental for the process of choosing which reservoir should be build and/or if the reservoir should be build. This study identified how hydrologic forecast and flow variability affects reservoir sedimentation studies, by means of hypothetical ideal scenarios and validations of the hypothesis in a study case. It also proposed a process flowchart for reservoir sedimentation studies able reduces uncertainty by the use of sediment transport modelling, statistical tools applied in hydrology and multiple scenarios, the PRIPAR-NH. It was identified that: as the degree of variability in flow data series increases, sediment loads also increase in comparison with the value calculated by the average flow; for the same sediment income, data series that presents most part of the sediment loads in the early years of the reservoir operation presents a faster sedimentation, it is explained by the fact the sediment Trap Efficiency reduces along the time due the reservoir storage capacity loss; and, it was proved that stochastic model will produce different data series if applied more than once, even when using the same calibration parameters, and it affects significantly the sedimentation forecast results. The PRIPAR-NH was applied to assess the sedimentation in Mogi-Guaçu Hydropower reservoir. The 50 analyzed scenarios support the study main hypotheses, presenting results for sedimentation volume ranging in 12.4%. The average sedimentation volume found was 48.1% for a 50 years scenario.

A modelagem unidimensional tem sido adotada desde os anos 1980, com sucesso nas práticas de engenharia, para a caracterização do regime de transporte de sedimentos de longo termo. É também uma importante ferramenta para o entendimento da dinâmica sedimentar de bacias e gestão de sedimentos em reservatórios. Esta pesquisa teve como objetivo aplicar a modelagem unidimensional de transporte de sedimentos na bacia do reservatório Taiaçupeba, São Paulo, Brasil, a partir do sistema computacional HEC-RAS, orientada à estimativa das descargas sólidas afluentes ao reservatório. O período de coleta de dados coincidiu com a estiagem de 2013-2015 na Região Sudeste, o que contribuiu com a análise crítica do método e dos resultados, cuja discussão ressalta o uso da modelagem unidimensional como instrumento eficaz de validação das curvas de sedimento para caracterização do regime de transporte. As funções de capacidade de transporte de Laursen-Copeland e Toffaleti mostraram-se aplicáveis a esse sistema fluvial, bem como os métodos de encouraçamento de fundo de Hirano e Thomas-Copeland. Os coeficientes de Manning ajustados foram considerados preliminares e dados de campo adicionais são encorajados para refinar seu ajuste e incorporar maior acurácia na estimativa do perfil da linha d\'água em trabalhos futuros. Além disso, são apresentadas recomendações metodológicas ao monitoramento fluvissedimentométrico que contribuem com a sistematização das técnicas e tecnologias disponíveis à pesquisa hidrossedimentológica. / One-dimensional modeling has been successfully adopted since the 1980s in engineering practices to assess long-term sediment transport regimes. It is also an important tool for the understanding of sediment dynamics in watersheds and sediment management in reservoirs. The objective of this research was to apply the one-dimensional sediment transport modeling in the Taiacupeba reservoir basin, located in Sao Paulo, Brazil, implemented on HEC-RAS, aiming to estimate longterm loads into the reservoir. The data collection period coincided with the drought of 2013-2015 in Southeastern Brazil, which contributed to the critical analysis of the method and results, whose discussion highlights the use of one-dimensional modeling as an effective instrument for validating sediment curves. The transport capacity functions of Laursen-Copeland and Toffaleti have been shown to be applicable to this river system, as well as the bed sorting and armoring methods of Hirano and Thomas-Copeland. The Manning coefficients were considered preliminary and additional field data are encouraged to enhance its adjustment and incorporate greater accuracy in estimating the water surface profile in future work. Besides, methodological recommendations for sediment monitoring are presented, contributing to the systematization of available techniques and technologies applied to sediment research.

Introdução. A cidade de São Paulo vem adotando medidas no enfrentamento das inundações, como a implantação dos Reservatórios de Contenção de Cheias \"Piscinões\", que no período de estiagem, após as precipitações, propiciam a formação de criadouros de culicídeos, especialmente nos componentes hidráulicos. Objetivos. Avaliar os aspectos ecológicos da fauna de culicídeos nos Reservatórios de Contenção de Cheias Caguaçu e Inhumas, verificando a diversidade, dominância, similaridade e riqueza de espécies. Correlacionar fatores abióticos com a abundância numérica de mosquitos. Materiais e Métodos: Coletas mensais de culicídeos, no período de março de 2006 a fevereiro de 2007, empregando-se os métodos de conchas e aspirador à bateria. Em laboratório, após o desenvolvimento das larvas, os adultos foram identificados até a categoria de espécie. Resultados. Foram coletados 8.917 espécimes de culicídeos, dos quais 7.750 larvas e pupas e 1.167 adultos. Os espécimes identificados foram distribuídos em 4 gêneros e 13 espécies. Observou-se a dominância de Culex (Culex) quinquefasciatus, que representou 98% dos espécimes coletados no Inhumas e 92% no Caguaçu. A maior freqüência de mosquitos foi registrada no Piscinão Inhumas (6.378 larvas e 930 adultos) e maior riqueza de espécies no Caguaçu (11 espécies). Verificou-se correlação positiva entre a temperatura a e abundância numérica de imaturos nas duas áreas, correlação positiva no Piscinão Caguaçu e correlação negativa no Inhumas entre a precipitação e a abundância numérica de imaturos. As análises estatísticas demonstraram que os fatores abióticos analisados exercem pouca influência na população de adultos. Conclusões. A espécie Culex quinquefasciatus mostrou-se dominante e mais freqüente nos dois ambientes. Medidas de controle da espécie nos piscinções estudados se fazem necessárias tendo em vista seu potencial epidemiológico na transmissão de agentes patogênicos. / Introduction. The City of São Paulo has been adopting highly measures to enable it to face up to the problem of flooding, among them being the construction of Reservoirs for the Containment of Flood Waters, known as \"piscinões\". In the dry season, after the occasional rains, these reservoirs, especially their hydraulic machinery, serve as breeding places for the Culicidae. Objectives. The assessment of the ecological aspects of the Culicidae fauna in the Reservoirs for the Containment of Flood Waters at Caguaçu and Inhumas to establish their diversity, dominance, similarity and species richness and, further, to correlate a-biotic factors with the numerical abundance of the mosquitoes. Materials and Methods: Monthly collections of Culicidae were undertaken during the period from March 2006 to February 2007, using the shell and battery aspirator methods. Results. A total of 8,917 Culicidae specimens were collected, 7,750 of which were larvae and pupae and 1,167 adults. The specimens were identified as belonging to 4 genera and 13 species. Culex quinquefasciatus, accounting for 98% of the specimens collected in the Inhumas Reservoir and 92% of those collected in Caguaçu, was the dominant species. The greatest frequency of mosquitoes was registered in the Inhumas Reservoir (6,378 larvae and 930 adults) and the greatest species richness in the Caguaçu Reservoir (11 species). A positive correlation was found as between the temperature and the numerical abundance of immature forms of the two areas and a positive correlation in Caguaçu and a negative correlation in Inhumas between the rainfall the and numerical abundance of immature forms. The analyses demonstrated that the a-biotic factors analyzed exercised little influence on the adult population. Conclusions. The species Culex quinquefasciatus was the dominant and most frequent species in both environments. Methods for the control of the species in the Reservoirs studied are necessary in view of their epidemiological potential in terms of the transmission of pathogenic agents.

O trabalho trata do desempenho dos sistemas de reservatórios segundo a ótica dos usos múltiplos da água. A pesquisa é fundamentada no uso de modelos de otimização de Programação Não-Linear criados com a ferramenta GAMS e resolvidos com o pacote de otimização MINOS, que resultou no modelo SFPLUS. O estudo de caso refere-se ao sistema de reservatórios da bacia do rio São Francisco. Numa primeira fase, o estudo enfoca a otimização do sistema segundo dois métodos para análise de usos múltiplos: o método das restrições e o método das ponderações. Na seqüência, faz-se uma exploração sobre as alternativas para tratamento dos aspectos estocásticos do problema. Os principais resultados indicam que o método das restrições é mais fácil e direto de ser aplicado. Explicita claramente os trade-offs entre os usos competitivos. Porém, permite a análise de no máximo três usos. Por outro lado, o método das ponderações permite avaliar um número maior de usos. Contudo, é necessário estabelecer a priori os coeficientes de ponderação entre os usos competitivos. Quanto à questão estocástica, para o caso estudado, verifica-se que o número de séries sintéticas geradas não influi significativamente na forma das distribuições de probabilidades das variáveis geradas pelo modelo. Contudo, essas distribuições são sensíveis ao fato de se usar séries históricas ou séries sintéticas, principalmente nos seus extremos. Além disso, o uso de séries sintéticas afeta os resultados da análise de usos múltiplos quando comparados com os resultados obtidos a partir de dados históricos. / This thesis deals with multiple purpose reservoir systems operation and its performance. The main aspects are related to trade-off analysis by using non-linear programming optimization models. Therefore, the SFPLUS model were developed with the GAMS software and solved by the MINOS package. The case study refers to the São Francisco river basin reservoir system. Initially, some research is done on two methods of formulating the objective function: the restriction method and the weighting method. Secondly, an alternative analysis on the stochastic aspects involving the problem is presented. According to the main results, the restriction method is an easy and direct approach, by which is possible to express the trade-offs very clearly. However, it is not possible to analyze more than three uses. On the other hand, the main advantage of the weighting method is to allow the analysis of greater number of uses. The problem with the weighting method is concerned with the weighting coefficients, which have to be defined previously. Referring to the stochastic aspects, case study results show that the number of inflow series generated synthetically does not affect significantly the probability distributions of the system performance variables calculated by optimization models. However, the shape of those distributions is sensible to the fact of using historical data or synthetic series, mainly for extreme values. Moreover, the use of synthetic series affects multiple-use results when compared to the results generated with historical data.