Esta pesquisa foi desenvolvida a partir de um Projeto de P&D do setor elétrico brasileiro. Há duas abordagens, uma relacionada ao desenvolvimento teórico-metodológico sobre o conhecimento acerca das erosões marginais e outra relativa à transformação deste desenvolvimento teórico-metodológico em discussões sobre a melhoria da gestão desta problemática pelo setor elétrico e pela sociedade brasileira. Quanto ao desenvolvimento teórico-metodológico acerca das erosões marginais, realizou-se uma série de procedimentos cujos resultados principais foram (i) a discussão de um novo modelo conceitual sobre a velocidade de desenvolvimento das erosões ao longo da vida dos reservatórios, (ii) a revisão bibliográfica acerca das condicionantes envolvidas na gênese e no desenvolvimento dos processos erosivos e (iii) a geração de um conjunto de dados e informações sobre as erosões monitorados que possibilitaram novas discussões sobre as condicionantes citadas no item anterior. As análises sobre a gênese das erosões foi conduzida a partir da comparação entre as margens dos reservatórios com instabilidade morfodinâmica e aquelas que apresentam estabilidade morfodinâmica; enquanto a análise sobre o desnvolvimento das erosões foi realizada a partir da comparação de dados e informações acerca de processos erosivos já instaurados, monitorados ao londo de determinado período de tempo. Por fim, a relação entre este desenvolvimento teórico-metodológico e a gestão desta problemática pelo setor elétrico brasileiro foi abordada por meio da (i) proposição de um método de classificação da tipologia das erosões marginais; (ii) proposição de um sistema de classificação dos níveis de criticidade das erosões; e (iii) das análises e discussões sobre questões relacionadas às erosões marginais, visando propor medidas e ações para mitigação deste impacto desde a implantação até a operação dos empreendimentos hidrelétricos. / This research was developed along with aP&D project of the brazilian eletric sector. It approaches two perspectives This research approach two perspectives, one related to the theoretical and methodological development of the knowledge of bank erosions and another one on development in discussion about improving the management of this problem by the electric sector and Brazilian society. In relation to the theoretical and methodological development of marginal erosions, I conducted a series of procedures whose main results were (i) a discussion of a new conceptual model on the speed of development of erosions over the life of the reservoirs, (ii) literature review about the constraints involved in the genesis and development of erosion processes and (iii) the generation of a set of data and information about the monitored erosions which enabled further discussion on the constraints mentioned in the previous item. The analysis of the genesis of the erosions was conducted based on the comparison between the margins of reservoirs with morphodynamic instability and those which have morphodynamic stability; while for the analysis of the development of erosions was done by comparing data and information about erosion processes already in place, tracked by a certain period of time. Finally, the relationship between this theoretical and methodological development and the management of this problem by the Brazilian electric sector is given by (i) proposing a method of classification of the type of marginal erosions; (ii) proposing a classification system for levels of criticality of erosions; and (iii) analyzing and discussing issues related to marginal erosions, aiming to propose measures and actions to mitigate this impact since implementation to operation of hydroelectric projects.

Os estudos ecológicos, com vistas para a conservação do meio ambiente, vêm sendo intensificados desde meados do século XX. Devido à integração com várias outras ciências durante o processo de formação do conhecimento ecológico, esses estudos têm se tornado essenciais para o desenvolvimento de tecnologias e de políticas adequadas ao gerenciamento dos recursos naturais, em especial dos recursos hídricos. Estudos que contemplem a comparação entre sistemas naturais e artificiais são importantes na medida em que permitem investigar como esses sistemas reagem a perturbações antropogênicas de curto ou longo prazo. Há um consenso geral de que a camada de sedimento dos corpos d\'água desempenha um papel fundamental na dinâmica de transporte, acumulação e disponibilização de contaminantes nesses sistemas. A tríade de qualidade de sedimento é considerada uma das melhores abordagens para o estudo de sistemas aquáticos impactados por efluentes oriundos de atividades antrópicas. Habitats dulcícolas são particularmente suscetíveis à introdução de espécies exóticas de invertebrados. Uma possível rota de introdução dessas espécies é o cultivo em laboratório para testes de toxicidade. Substituí-las por espécies nativas com sensibilidade similar pode prevenir a introdução acidental de espécies exóticas, além de facilitar a obtenção de inóculos para as renovações da cultura, e de serem mais significativos na extrapolação dos resultados laboratoriais para situações em campo. Duas espécies nativas de organismos bentônicos foram estudadas com relação à aspectos de suas biologia e a adequação como organismos-teste em ensaios ecotoxicológicos: Chironomus xanthus (Díptera) e Branchiura sowerbyi (Oligochaeta). Os resultados dos testes de toxicidade ao pentaclorofenol para C. xanthus permitiram calcular uma CL50 (96h) de 0,111 mg/L com uma faixa de sensibilidade entre 0,082 e 0,141 mg/L. Os testes de sensibilidade de B. sowerbyi ao cloreto de potássio resultaram em uma CL50 (96h) de 0,364 g/L com uma faixa de sensibilidade entre 0,177 e 0,551 g/L. Realizou-se também um balanço energético geracional cumulativo para C. xanthus, obtendo-se os seguintes valores para as eficiências metabólicas calculadas: coeficiente instantâneo de assimilação de 98,14%, coeficiente de produção bruta de 14,76% e coeficiente de produção líquida de 15,03%. Além dos ensaios toxicológicos com os dois organismos, realizou-se um estudo comparativo entre o sistema de reservatórios em cascata do rio Tietê com o sistema de lagos naturais do Vale do Rio Doce, aplicando-se os princípios da tríade de qualidade de sedimentos. Os resultados dessa análise permitiram classificar os reservatórios estudados de acordo com o nível de qualidade ambiental sendo que o reservatório de Barra Bonita (SP) é considerado como o de pior qualidade, enquanto que os lagos do Vale do Rio Doce (MG) encontram-se ainda relativamente preservados. / The ecological studies, with views for the conservation of the environment, have been intensified from middles of the century XX. Due to the integration with several other sciences during the process of ecological knowledge formation, those studies have become essential to the development of technologies and appropriate politics for the administration of the natural resource. Studies that contemplate the comparison among natural and artificial systems are important in the way it is allowed to investigate as those systems react to antropogenic disturbances of short or long periods. There is a general consensus that the sediment of the water bodies plays a fundamental part in the transport dynamics, accumulation and disposal of pollutants in these systems. The triad of sediment quality is considered one of the best approaches for the study the influence of pollutants originated from of human activities in aquatic ecossystems. Freshwater habitats are particularly susceptible to the introduction of exotic species of invertebrates. A possible route of introduction of those species is the cultivation in laboratory for toxicity tests. To substitute them for native species with similar sensibility can prevent the accidental introduction of exotic species, besides facilitating the inocula obtaining for the renewals of the culture, and may be more significant in the extrapolation of the laboratories results for field situations. Two native species of benthic organisms were studied regarding to aspects of their biology and the adaptation as organism-test in ecotoxicological assays: Chironomus xanthus (Díptera) and Branchiura sowerbyi (Oligochaeta). The results of the toxicity tests to the pcp for C. xanthus allowed to calculate a LC50 (96h) of 0,111 mg/L with a sensitivity range of 0,082 - 0,141 mg/L. The sensitivity testes for B. sowerbyi to the KCl resulted in a LC50 (96h) of 0,364 g/L with a sensitivity range of 0,177 - 0,551 g/L. An energy budget of C. xanthus was performed, being obtained the following values for the calculated metabolic efficiencies: instantaneous coefficient of assimilation of 98,14%, coefficient of production of 14,76% and coefficient of liquid production of 15,03%. A comparative study among the system of reservoirs in cascade of the Tietê river with the system of natural lakes of Rio Doce valley was applied following the principles of the triad of quality of sediments. The results of that analyze allowed to classify the reservoirs studied in agreement with the level of environmental quality and the reservoir of Barra Bonita (SP) is considered as the one of worse quality, while the lakes of Rio Doce Valley (MG) still meet relatively preserved.

As represas construídas em cascata no rio Tietê (Barra Bonita, Bariri, Ibitinga, Promissão, Nova Avanhandava e Três Irmãos) constituem em sistemas artificiais com grande importância ecológica, econômica e social. Com base nos dados físico-químicos e biológicos das seis represas, foram avaliadas as condições limnológicas, abundância da comunidade fitoplanctônica e zooplanctônica e o estado de trofia dos reservatórios através da aplicação do índice do estado trófico, desenvolvido por Carlson (1977). A utilização da concentração de fósforo para determinação do índice é o que deu melhor resultado, mostrando uma redução gradual de sua concentração nas represas seqüenciais, principalmente no período do verão. Os reservatórios que se mostraram eutróficos como o de Barra Bonita, Bariri e Ibitinga apresentaram uma maior abundância e freqüência de florescimento das algas pertencentes a classe Cyanophyceae principalmente das espécies Microcystis aeruginosa. Algumas espécies de Rotifera, como Asplanchna sieboldi, Brachionus caliciflorus e Kellicottia bostoniensis, e de Copepoda Calanoida Notodiaptomus iheringi, também serviram de indicativos do estado trófico dos sistemas, já que esses estão associados a ambientes eutróficos. / Reservoirs built in cascade in Tietê river (Barra Bonita, Bariri, Ibitinga, Promissão, Nova Avanhandava and, Três Irmãos) constitute artificial systems with a high ecological, economic and social relevance. Based on the physical, chemical and biological data from the six reservoirs, limnological conditions were evaluated, the abundance of phytoplankton and zooplankton communities and the trophic state of reservoirs through the application of trophic state index, developed by Carlson (1977). The use of phosphorus concentration to determine the index gave the best result, showing a gradual reduction of its concentration in the sequential reservoirs, especially in summer period. The reservoirs that showed up to be eutrophic like Barra Bonita, Bariri and Ibitinga presented a higher abundance and frequency in development of algae belonging to the Cyanophyceae class, especially of Microcystis aeruginosa species. Some species of Rotifera such as Asplanchna sieboldi, Brachionus calyciflorus and, Kellicottia bostoniences, and of Copepoda Calanoida Notodiaptomus iheringi, also served as indicative of trophic state for these systems, since they are associated to eutrophic environments.

O presente trabalho fez parte do Projeto QualiSed, uma cooperação entre UFSCar, Unicamp e Cetesb, o qual realizou um levantamento das bases técnico-científicas para a derivação de critérios de qualidade de sedimentos (CQS) para proteção da fauna aquática dos ecossistemas. Nos últimos anos tem havido um grande interesse no desenvolvimento, aperfeiçoamento e aplicação de metodologias para avaliar o grau de contaminação de sedimentos. Estes, apesar de fornecerem habitat para muitos organismos aquáticos, também constituem, um importante depósito para muitos dos mais persistentes químicos que são introduzidos no ambiente. Visando comparar diferentes metodologias que foram desenvolvidas nos últimos anos para avaliar a toxicidade de contaminantes associados a sedimentos de água doce, subsidiando o estabelecimento de protocolos dos procedimentos de testes considerados mais adequados e analisando a qualidade do sedimento de alguns reservatórios do Estado de São Paulo, foram realizados testes de toxicidade aguda, utilizando-se o anfípodo Hyalella azteca como organismo-teste. Foram testados os sedimentos dos reservatórios Billings, Rasgão, Barra Bonita, Bariri e Promissão, além do sedimento do reservatório Pedro Beicht, que foi considerado sedimento controle. Conclui-se que, por meio dos resultados dos testes de toxicidade aguda, que o procedimento sugerido por BORGMANN & NORWOOD (1999) é simples e fácil de ser implantado, enquanto que o teste proposto pela USEPA (1994) é muito trabalhoso, pois exige calibração e monitoramento diário, apresentando um custo inicial bem mais elevado. Em relação à qualidade do sedimento dos reservatórios testados, o reservatório Billings não apresentou toxicidade aguda para nenhuma das amostras testadas, embora os resultados das análises químicas tenham evidenciado a presença de níveis elevados de metais pesados e de contaminantes orgânicos. Verificou-se toxicidade aguda nos reservatórios de Rasgão e Barra Bonita em todas as amostras testadas, e no reservatório de Bariri nas amostras coletadas em junho/2000, diferindo do reservatório de Promissão, o qual não apresentou toxicidade em nenhuma das amostras testadas. Entretanto, o reservatório não está livre de contaminação, já que foram encontrados níveis elevados de arsênio, níquel e cromo. / The present work was part of QualiSed Project, a cooperation among UFSCar, Unicamp and Cetesb, which conducted a survey of technical and scientific bases for derivation of sediment quality criteria (CQS) for protection of ecosystem aquatic fauna. In the last years, there has been a great concern in development, improvement and application of methodologies to evaluate the degree of contamination of sediments, which, although provide habitat to many aquatic organisms, constitute an important deposit for many of the most persistent chemicals added to the environment. Aiming to compare different methodologies to evaluate toxicity of contaminants associated with fresh water sediments, in order to subsidize the establishment of test procedure protocols considered more suitable and to analyse the quality of sediments of some reservoirs of the State of São Paulo, tests on acute toxicity were performed, by using the amphipod Hyalella azteca as test-organism. Sediments of Billings, Rasgão, Barra Bonita, Bariri and Promissão reservoirs were tested, in addition to sediments of Pedro Beicht reservoir which was considered the control sediment. The results of acute toxicity tests showed that the procedure suggested by BORGMANN & NORWOOD (1999) is simple and easy to implement, while the test proposed by USEPA (1994) is quite laborius, since it requires calibration and daily monitoring, presenting a more elevated initial cost. In relation to the quality of sediment ofreservoirs tested, Billings reservoir did not present acute toxicity to any samples tested, while chemical analysis results evidenced the presence of high levels of heavy metals and organic contaminants. Acute toxicity was found in Rasgão and Barra Bonita reservoirs in all samples tested, and at Bariri reservoir in samples collected in June/2000, differing from Promissão reservoir, which did not present toxicity in any samples tested. However, the reservoir is not free of contamination, since high levels of arsenic, nickel and chrome were found.

Com o objetivo de investigar a ecoepidemiologia de Leishmania spp com relação a animais silvestres e domésticos e aos flebotomíneos, desenvolveram-se estudos no período entre 2000 e 2009 em duas áreas no Estado de São Paulo (Ilhabela S 23º 48\' W 45º 20\' e Itupeva na Serra do Japi, S 23º 10\' W 47º 02\' ). Cada animal foi examinado por um ou mais dos seguintes métodos: observações clínicas, exame direto de esfregaços ou imprints de aspirados e/ou biópsias, teste rápido com antígeno rk39, intradermorreação com antígeno de L.(V.) braziliensis, inoculação in vivo e in vitro e extração de DNA para testes moleculares. Em relação aos animais silvestres foram utilizadas técnicas de captura-marcação-recaptura o que nos permitiu determinar a dinâmica de circulação de Leishmania spp. Em todas as recapturas os animais foram reexaminados. Coletas de flebotomíneos também foram realizadas nos mesmos locais e em galinheiros, utilizando-se de armadilhas luminosas, tipo Falcão modificada, aspiradores de castro, armadilha de Shannon, armadilha Disney e papéis untados com vaselina líquida. De um total de 2.714 animais silvestres capturados, 2.048 foram recapturas. Em Ilhabela verificou-se que exemplares de Proechimys iheringi e Philander opossum foram recapturados de 2 a 35 vezes e um exemplar de Philander opossum foi recapturado até 79 meses após sua captura. L. (V.) braziliensis foi observado em áreas de LTA infectando cães em Ilhabela e Itupeva, Rodentia (Proechimys iheringi de Ilhabela, Nectomys squamipes e Lutreolina crassicaudata de Itupeva) e Marsupialia (Didelphis aurita de Itupeva). L. (L.) amazonensis foi observado em áreas de LTA em P. iheringi.de Ilhabela. L.(L.) infantum chagasi, de outra parte, foi observado em áreas de LTA em Itupeva (Akodon spp, D. 9 marsupialis). Em algumas áreas foi possível determinar ciclos concomitantes de 2 ou 3 espécies de Leishmania. A recaptura sistemática e o longo tempo de permanência nos mesmos locais de alguns espécimes indicam, de maneira inequívoca, a existência de territórios bem definidos, principalmente para Philander opossum e Proechimys iheringi de onde pode ocorrer a dispersão da leishmaniose. Ny. intermedia e Mg. migonei foram as espécies predominantes em Ilhabela, tanto em áreas florestadas quanto em galinheiros, totalizando 93,81por cento das espécies coletadas. Por outro lado, em Itupeva, Ny. neivai (33.06por cento ), Ny. whitmani (24,06por cento ) e Lu. longipalpis (20,62por cento ) foram as espécies mais abundantes no galinheiro e em áreas com mata. A presença de Lu. longipalpis requer atenção por ser o principal vetor da Leishmania infantum chagasi, no Brasil, em uma região onde foi constatada a presença de ciclo enzoótico. A infecção natural por Leishmania em animais silvestres e domésticos associada à presença de flebotomíneos vetores indica o risco potencial para infecção humana. Infecção de animais silvestres em áreas sem infecção humana ou canina pode indicar a presença ou perpetuação de ciclos do parasita / During the last 9 years (2000-2009) we have studied the ecoepidemiology of Leishmania spp. in natural forested areas in São Paulo State, Brazil by the capture and release of small wild mammal, with dogs and phlebotomines. Each wild mammal were examinated by one or more of the following methods: clinical observations, direct examination of smears or imprints of aspirates and biopsies, rk39 antibody in whole blood, skin test with antigen of L. braziliensis, inoculation in vivo and in vitro and DNA extraction for molecular tests. After the tissue samples were taken the animals were marked on their ears and released at their capture site. At each recapture all the tests were repeated. Phlebotomines were also collected in the same places and in chicken hen by Shannon trap, Disney trap, Falcão modified light trap, Castro aspirator, paper greased with liquid vaselin. Of a total of 2,714 small mammals 2,048 were recaptures. Parasitaemias were not constant and in some animals infections parasites were not found when they were re-examined. Pr. Iheringi and Ph.opossum were captured from 2 to 35 different times in Ilhabela and one specimen of Philander opossum was recaptured 79 months after the first capture. In Itupeva one specimem of Didelphis albiventris was recaptured 15 times and another specimem of D. albiventris was recaptured 35 months after the capture. L. (V.) braziliensis was identified in 2 P. iheringi from Ilhabela; 1 N. squamipes, 1 Lutreolina crassicaudata and 1 D. marsupialis from Itupeva; L. (Leishmania) amazonensis in 4 P. iheringi from Ilhabela and, L.(L.)i. chagasi in 1 Akodon sp. and 2 D. marsupialis from Itupeva; Leishmania sp was identified in 2 D. albiventris, 4 Akodon sp from Itupeva and in 4 Proechimys iheringi from 11 Ilhabela. The recapture results indicate that the circulation and dissemination of Leishmania is intimately linked to animal territories. Proechimys iheringi, Philander opossum, Didelphis aurita, Didelphis albiventris e Akodon sp were the most abundant species in those areas, all of them related to enzootic cycle of Leishmania spp. In some areas it were possible to determine concomitant cycles of two or even three species. Infection of different wild animals in areas without human or canine infection says on behalf of presence and perpetuation of circulation cycles of parasite. Ny. intermedia e Mg. migonei were the predominant phlebotomines in Ilhabela, as much in forest environment as in the chicken hen with 93.81per cent of the total collected.In Itupeva, Ny neivai (33.06per cent ), Ny. whitmani (24,06per cent ) and Lu longipalpis (20,62per cent ) were the most abundant species. The presence of Lu. Longipalpis requires concern due its role as Leishmania infantum chagasi. In this region was described a enzootic cycle of this parasite

O presente trabalho apresenta um modelo geral de simulação em tempo real de operação de reservatórios que trabalha como parte de um sistema de suporte à decisão, fornecendo informações sobre as disponibilidades hídricas do sistema de múltiplos reservatórios, em função de restrições vinculadas aos volumes armazenados. Este modelo é composto de duas partes: um software de pré-processamento, escrito em linguagem Python, que constrói os arquivos de entrada do programa principal, e um software responsável pela simulação da operação de um sistema de reservatórios (OperRes), escrito parte em Python e parte em Fortran. O modelo é aplicado à bacia do rio Paraguaçu localizada no estado da Bahia. A bacia apresenta como principal reservatório o açude formado pela barragem de Pedra do Cavalo, que é responsável pela maior parte do abastecimento da cidade de Salvador e região metropolitana. A aplicação do modelo é feita com o objetivo de se verificar a sua adequação à região em estudo, através da comparação dos dados reais com os resultados das simulações. Também é feita a simulação da operação dos treze açudes representados no sistema para se obter o resultado do seu comportamento durante um período de sete meses de estiagem. / This work shows a general simulation model of reservoirs operation to be run in real time working as part of a decision support system, which is supposed to give information about water availability in the reservoir system. This model is built in two parts: a pre-processing software, written in Python language, which builds the data files of the main program, and another software dedicated to the simulation of the reservoir system operation (OperRes) written in Python and Fortran languages. The model is applied to the Paraguaçu river basin, at Bahia State, Brazil. Pedra do Cavalo Dam is the basin main reservoir, which is responsible for most of Salvador city and metropolitan region water supply. The model application is performed to verify its adequacy to the studied region, comparing real date and simulation values. The operation of a system composed of thirteen reservoirs is also simulated, in order to obtain results of their behavior during seven months of drought period.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-04-07T18:12:16Z No. of bitstreams: 1 tese_Yoisell-Rodriguez-Nunez[versao-final].pdf: 18140163 bytes, checksum: c8fa79a9fb3973c70ccce56923608a18 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-04-07T18:12:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tese_Yoisell-Rodriguez-Nunez[versao-final].pdf: 18140163 bytes, checksum: c8fa79a9fb3973c70ccce56923608a18 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-07T18:12:43Z (GMT). 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The system of partial differential equations governing miscible displacement consists of an elliptic subsystem stemming from conservation of mass, Darcy’s law and a transport equation expressing the conservation of the injected fluid (concentration). Although the concentration is the variable of greatest interest, the calculation of the velocity field requires special attention since it is responsible for transporting the mixture and, therefore, its production. Besides, it has a strong influence on the stability and accuracy of the transport equation when we are dealing with adverse mobility ratios, that is, the solvent is less viscous than the resident oil. These facts motivate us to seek for an efficient and accurate numerical method for the calculation of the velocity field (Darcy’s system) in order to reduce inaccuracies in calculating the concentration. In this thesis we propose a Stabilized Dual Hybrid Mixed (SDHM) method to approximate the Darcy subsystem. It is shown that this methodology is stable with usual finite element approximations, such as Lagrangian polynomial approximations, where all variables can be interpolated by equal-order functions. Furthermore, the SDHM method is conservative with appropriate parameters choices, and more accurate and robust when compared to the Galerkin method and postprocessing techniques. In order to verify the efficiency of the SDHM method, computer simulations are presented for the recovery processes of reservoirs for patterns flow problems in homogeneous and heterogeneous porous media, such as tracer injection and continuous injection. The SDHM method is employed together with a combination of the SUPG method in the spatial discretization, and an implicit finite difference scheme in the time for the concentration approximation of the transport equation. To verify the proposed methodology a semi-analytical approach is also employed which combines the SDHM approximation for velocity field with the concentration calculated analytically by the streamline method. The results obtained with the proposed formulation showed to be efficient, accurate and free of spurious oscillations even for highly heterogeneous scenarios, where we consider random permeability and adverse mobility ratios. / A simulação numérica de deslocamentos miscíveis incompressíveis em meios porosos obteve avanços significativos nas últimas décadas, sendo uma ferramenta útil em várias áreas de interesse. Em particular, na indústria do petróleo, a utilização de simulação numérica permite obter dados qualitativos e quantitativos que podem proporcionar uma melhor compreensão dos processos físicos e químicos que ocorrem, por exemplo, em reservatórios de petróleo. O sistema de equações diferenciais parciais que regem o deslocamento miscível consiste em um subsistema elíptico, decorrente de conservação de massa, a lei Darcy, e uma equação de transporte, que expressa a conservação do fluido injetado(concentração). Embora a concentração é a variável de maior interesse, o cálculo do campo de velocidade requer uma atenção especial, uma vez que é responsável pelo transporte da mistura e, por conseguinte, a produção da mesma. Além disso,o campo de velocidades tem uma forte influência sobre a estabilidade e a precisão da equação de transporte quando estamos lidando com razões de mobilidade adversas. Esses fatos nos motivam a procurar um método numérico eficiente e preciso para o cálculo do campo de velocidade (subsistema de Darcy), a fim de reduzir as viii imprecisões no cálculo da concentração. Nesta tese propomos um método Misto Híbrido Dual Estabilizado (MHDE) para aproximar o subsistema de Darcy. Mostra-se que essa metodologia é estável com aproximações de elementos finitos usuais, tais como aproximações polinomiais de Lagrange, onde todas as variáveis podem ser interpoladas por funções de igual ordem. Além disso, o método MHDE é conservativo, para escolhas adequadas dos parâmetros de estabilização, e mais preciso e robusto em comparação ao método de Galerkin e técnicas de pós-processamento. Com o intuito de verificar a eficiência do método MHDE, são apresentadas simulações computacionais para os processos de recuperação de reservatórios, para problemas padrões de escoamentos em meios porosos homogêneos e heterogêneos, tais como: injeção de traçadores e injeção continua. É empregado o método MHDE juntamente com uma combinação do método SUPG, na discretização espacial, e um esquema implícito de diferenças finitas no tempo, para a aproximação da concentração da equação de transporte. Outra abordagem, denominada semianalítica,utilizada na validação da metodologia proposta, consiste na combinação do campo de velocidades obtidos pelo método MHDE com a concentração calculada analiticamente pelo método das linhas de fluxo. Os resultados obtidos com a formulação proposta mostram-se eficientes, acurados e livres de oscilações espúrias até para os cenários altamente heterogêneos, onde consideramos permeabilidades aleatórias e razões de mobilidades adversas.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-04-06T18:00:17Z No. of bitstreams: 1 thesis nardes.pdf: 2049603 bytes, checksum: 3e70b3af2120ccb2b18a9454fbbb0719 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-04-06T18:00:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thesis nardes.pdf: 2049603 bytes, checksum: 3e70b3af2120ccb2b18a9454fbbb0719 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-06T18:00:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thesis nardes.pdf: 2049603 bytes, checksum: 3e70b3af2120ccb2b18a9454fbbb0719 (MD5) Previous issue date: 2016-03-04 / Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis / Computer modeling of reservoirs is the tool that provides the accurate description of the existing physical phenomena in the oil and gas recovery process, being of interest to both the industry and science. In oil and gas industry, the demand of commercial simulators is remarkable. At the same time, scientific simulators are able to provide researchers with the freedom and control needed by the academic activity. Among the major demands of scientific software are: (i) the scalable design, which is correlated with organized and modular code development, and (ii) the scalable execution, related to the implementation of techniques for parallel and high performance computing, due to the large amount of manipulated data and the compute-intensive numerical models produced by science. This dissertation aims to the application of techniques for modular object-oriented programming and parallel computing, with OpenMP and MPI, in a scientific simulator, developed in Fortran and used in the numerical modeling of problems related to gas flow on unconventional gas-shale reservoirs. / A modelagem computacional de reservatórios é o instrumento que permite a descrição precisa dos fenômenos físicos existentes no processo de recuperação de óleo e gás, tendo grande interesse tanto para a indústria quanto para a ciência. Na indústria de óleo e gás, é grande a demanda por simuladores comerciais de reservatórios. Por outro lado, simuladores científicos são capazes de oferecer aos pesquisadores do domínio, o controle e a liberdade necessários à atividade acadêmica. Dentre as principais demandas do software científico em geral estão (i) o design escalável, relacionado ao desenvolvimento de código de maneira organizada e modular, contribuindo para sua evolução e (ii) a execução escalável, relacionada à implementação de técnicas de computação paralela e de alto desempenho, em razão das grandes massas de dados manipuladas e dos modelos numéricos computacionalmente intensivos produzidos pela ciência. Este trabalho trata do emprego de técnicas de programação modular com orientação a objetos e de computação paralela com OpenMP e MPI em um simulador científico, escrito em Fortran e utilizado na modelagem numérica de problemas de escoamento em reservatórios não convencionais de gás em folhelhos.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-04-06T18:57:20Z No. of bitstreams: 1 thesisVolpatto.pdf: 4316650 bytes, checksum: 70380eace3eba66de52728f9d1d7ff89 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-04-06T18:57:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thesisVolpatto.pdf: 4316650 bytes, checksum: 70380eace3eba66de52728f9d1d7ff89 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-06T18:57:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thesisVolpatto.pdf: 4316650 bytes, checksum: 70380eace3eba66de52728f9d1d7ff89 (MD5) Previous issue date: 2016-06-14 / Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis / The present work aims at constructing a new sequential hydro-mechanical model of gas reservoirs. The new aspect of the proposed model lies on the derivation of new source terms in the subsystems of hydrodynamics and geomechanics. When compared with the fully-coupled formulation, where the two systems are solved simultaneously, the proposed formulation allows to explore the difference in the time-scales of the two phenomena. In addition the sequential formulation can be naturally extended to treat impermeable adjacent rocks and overcomes the problem of lack of stability in the impermeable regions of the geological formation. The formulation proposed based on the fixed stress split algorithm is unconditionally stable in the iterative procedure for coupling the two subsystems. This continuum problem is discretized by the Galerkin method coupled with fixed point algorithms to handle non-linearities present in the equation of state of the gas and in the coupling between the two subsystems. Numerical simulations are performed to illustrate the influence of geomechanical effects upon gas production. Comparisons between the well known one and two-way formulations are also presented. / O presente trabalho objetiva a construção de um novo modelo de acoplamento hidro-mecânico em reservatórios de gás. O aspecto inovador do modelo proposto reside na natureza sequencial do acoplamento, caracterizado pela decomposição do operador acoplado, levando ao surgimento de termos de fonte entre os subsistemas hidrodinâmica e geomecânico. Quando comparado com a formulação completamente acoplada, onde os dois sistemas são resolvidos simultaneamente, a formulação proposta permite a adoção de diferentes passos de tempo, extensão natural para descrever rochas adjacentes ao reservatório produtivo e não sofre de carência de estabilidade nas zonas impermeáveis da formação geológica. A formulação proposta, baseada no algoritmo “fixed stress split”, apresenta a propriedade de ser incondicionalmente estável no processo iterativo adotado na resolução dos dois subsistemas. A formulação sequencial é discretizada pelo método de Galerkin aliada com algoritmo de ponto fixo para tratar as não-linearidades presentes na equação de estado do gás e no acoplamento entre os dois subsistemas. Simulações numéricas são realizadas para ilustrar os efeitos geomecânicos sobre a produção de gás em reservatórios não convencionais de gás em folhelho. Comparações entre as formulações em uma-via e duas-vias, comumente discutidas em geomecânica de reservatórios, são apresentadas.

Este trabalho busca otimizar a utilização de biomassa de macrófitas aquáticas na produção de adobe (tijolos de terra crua, secos ao sol), baseado na determinação e estudo de suas características físicas e mecânicas, assim como nas características físicas e químicas destas plantas. A pesquisa foi desenvolvida no reservatório de Salto Grande, no município de Americana - SP. Este lago está localizado em uma área com déficit de habitações de interesse social, apresentando altos índices de urbanização e industrialização, o que acarreta no seu avançado processo de eutrofização artificial, decorrente das ações antrópicas. As macrófitas aquáticas predominantes no reservatório (Brachiaria arrecta, Eichhornia crassipes e Pistia stratiotes) apresentam níveis elevados de metais pesados e nutrientes (nitrogênio e fósforo), o que torna inviável sua utilização como forragem ou fertilizante. A utilização desta biomassa em materiais de construção é aqui apresentada como uma alternativa de manejo integrado do lago, na forma de encapsulamento (ou solidificação / estabilização) destas substâncias químicas, além de possibilitar a autoconstrução de habitações de baixo custo. Uma outra função do uso da biomassa no adobe é a estabilização do solo, que apresenta alto teor de argila (59 %, com 21 % de silte e 20 % de areia, classificado como A-7-6 HRB) e sofreria grandes retrações durante o processo de secagem, com surgimento de fissuras excessivas e conseqüente redução de resistência mecânica dos tijolos. A adição da biomassa contribuiu com a redução destas fissuras e da massa específica dos tijolos. Os resultados demonstraram ser esta utilização perfeitamente viável, com expressiva retirada de biomassa (juntamente com os metais e nutrientes) do sistema, além de significativas melhorias na qualidade do adobe, tanto físicas como mecânicas. Em linhas gerais, Eichhornia crassipes se mostrou a mais eficiente neste aspecto. Além de tudo, os resultados da pesquisa mostram que, apesar do adobe ser talvez o mais antigo material de construção manufaturado, sua aplicação se mostra perfeitamente viável, numa perspectiva mais ampla de sustentabilidade, se apresentando como um material completamente ecológico e adequado para regiões tropicais. / This work intends to optimise the utilization of aquatic macrophyte biomass in the adobe (a sun-dried mud brick) production, based on the study of the physical and mechanical characteristics of these bricks and the macrophytes biomass estimate as well as their chemical characteristics. The research was developed in the Salto Grande Reservoir region, in Americana (a town in São Paulo State, Brazil). This lake is located in an area of high urbanization and industrialization level, with common dwelling deficit, which is in advanced artificial eutrophication process by human activity action. The aquatic macrophytes found in that place (Brachiaria arrecta, Eichhornia crassipes and Pistia stratiotes) present a high level of heavy metals and nutrients that make impracticable their utilization as forage or fertilizer. The biomass utilization in the construction of materials appears here as an alternative of integrated management of the lake in the stabilization/solidification (or “encapsulation") of these chemical substances, in addition to the fact that it makes possible the self-building of low cost dwellings. The other biomass function is to stabilize the soil that has a high clay concentration (59%, with 21% silt and 20% sandy) and would suffer a large drawing back during the drying process, with the introduction of excessive fissures. This biomass addition was made to reduce these fissures and the specific mass of the bricks. Besides, the research results show that, even though the adobe bricks are perhaps the oldest manufactured building material, their application persists practicable mainly in the sustainability hopes for being a completely ecological building material and adequate for the tropical regions.