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Atividade reprodutiva dos peixes do rio Macaé (RJ) em função do gradiente longitudinalBrito, Marcelo Fulgêncio Guedes de 21 June 2007 (has links)
The reproductive activity of fishes was evaluated relative to the phisiographic
(altitude) and abiotic (conductivity, water temperature, disolved oxigen and rainfall)
parameters throughout the longitudinal gradient of Macaé River (RJ). Sampling was
carried out in twelve sites, four in each of the three river stretches (upper,
intermediate and lower) from March/2004 to March/2005. Higher densities of larval
stages was found in marginal areas, using two distinct methods (hand sieve in
marginal vegetation, and plankton net in drift in river channel) in order to sample
eggs, larvae and juveniles. A positive correlation was observed between densities of
both larvae and juveniles in marginal vegetation and rainfall records. Larvae and
juveniles in the drift had higher densities in November, but no correlation between
densities and rainfall values was recorded. Eggs occurred in low densities using both
sampling methods. Sampling of initial development forms in the marginal vegetation
was performed with equipment designed for this study, which has shown great
efficiency. The case study of catfish Neoplecostomus microps demonstrated
differences in the distribution pattern according to age structure. Larvae have shown
to be dependent on the marginal vegetation during early life history stages, where
shelter is provided right after hatching. Juveniles remain for a short period in marginal
sites, and later swim towards the river channel where they remain during the whole
adult stage. Reproductive sites were for this species were found under boulders in
riffles in Macaé River and Boa Esperança River. Sexual dimorphism was apparent as
differences in urogenital papilae, and presence of prominent epidermal projection on
the pectoral fin of males. Both the sexual dimorphism and reproductive site represent
unpublished records to genera. Differences in reproductive patterns among the
seven Loricariidae species, allowed us to separate species into three distinct groups:
(i) species that inhabit riffles in the river channel and have the recruitment during a
short period associated to rainfall (N. microps and H. punctatus); (ii) species that
inhabit the intermediate stretch and have recruitment throughout the year or at least
during the most part of the year, and reproductive investment also over a large period
(Rineloricaria sp. 1, Rineloricaria sp. 2 e S. guntheri); and (iii) floodplain species with
recruitment throughout the year and increase in reproductive activity during the rainy
period (H. notatus e P. maculicauda). Floodplain species were found to have lower
recruitment in the channellized strecht of river relative to the natural strecht, which
might possibly be related to this anthropic alteration. For the other species,
seasonality might be regarded as an important factor that triggers the reproductive
process. One group has shown to have a long reproductive period, as a strategy to
guarantee population replacement, as species inhabit sites exposed to unpredictable
events that might disrupt the habitats. The other group exhibits has a short to
intermediate reproductive period, with most species reproducing during the rainy
season, when ecosystem productivity is highest. We propose reproductive guilds
established according to the reproductive styles of species (nonguarders, guarders
and bearers). / A atividade reprodutiva dos peixes do rio Macaé (RJ) foi avaliada em função
das variáveis fisiográficas (altitude) e abióticas (condutividade, temperatura da água,
oxigênio dissolvido e pluviometria) ao longo do gradiente longitudinal. Foram
amostradas 12 localidades, das quais quatro em cada um dos trechos alto, médio e
baixo no período de março/2004 a março/2005. Através da coleta de ovos, larvas e
juvenis utilizando duas metodologias distintas (peneira na margem, e rede de
plâncton em deriva no canal do rio) foi observada maior presença de larvas na
vegetação marginal. Foi verificada correlação positiva entre a densidade de larvas e
juvenis na margem e os valores pluviométricos. Larvas e juvenis em deriva
apresentaram maior densidade em novembro, mas não foi verificada correlação com
a pluviometria. Ovos ocorreram em baixas densidades nos dois aparelhos. A
amostragem de formas iniciais de desenvolvimento na margem foi realizada com um
aparelho por nós idealizado, tendo demonstrado grande eficiência. No estudo de
caso com a espécie de cascudo Neoplecostomus microps, foi observada diferença
no padrão de distribuição de acordo com a faixa etária. Larvas apresentaram
dependência da vegetação marginal na primeira fase de vida, onde encontram
abrigo após a eclosão. Juvenis permanecem na vegetação marginal por pouco
tempo, dirigindo para o canal do rio onde permanecem durante toda a fase adulta.
Sítios reprodutivos da espécie foram encontrados sob pedras de maior tamanho
localizadas em corredeiras no rio Macaé e no rio Boa Esperança. O dimorfismo
sexual se manifestou como diferenças na região da papila uro-genital de machos e
fêmeas, e pela presença de uma projeção epidérmica sobre o espinho da nadadeira
peitoral dos machos. Tanto o dimorfismo sexual quanto o sítio reprodutivo
constituem registros inéditos para o gênero. Para sete espécies de Loricariidae foi
verificada uma diferença nos padrões reprodutivos, tendo sido possível separá-los
em 3 grupos distintos: (i) espécies que ocupam águas rápidas no canal do rio com
recrutamento durante um período limitado associado ao período chuvoso (N.
microps e H. punctatus); (ii) espécies que ocorrem no trecho médio do rio com
recrutamento durante todo ano ou grande parte do ano e investimento reprodutivo
por um largo período (Rineloricaria sp. 1, Rineloricaria sp. 2 e S. guntheri); e (iii)
espécies da planície com recrutamento durante todo o ano e aumento da atividade
reprodutiva no período chuvoso (H. notatus e P. maculicauda). Para as espécies da
planície foi verificado menor recrutamento no trecho retificado do rio, em relação ao
natural, podendo ser essa deficiência em função da alteração antrópica. Para as
demais espécies, a sazonalidade pode ser creditada como um importante fator
desencadeador do processo reprodutivo. Um grupo apresentou largo período
reprodutivo, que representa uma estratégia para garantir reposição populacional,
uma vez que ocupa ambientes sujeitos a eventos de desestruturação imprevisível do
hábitat. O outro grupo exibiu um período reprodutivo intermediário a curto, com a
maioria optando pelo investimento na reprodução na estação chuvosa, quando há
uma maior produtividade no sistema. Ao final, são propostas guildas reprodutivas em
função do estilo reprodutivo das espécies amostradas no estudo (não guardadores,
guardadores e carregadores). / Rio de Janeiro, RJ
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Variações do conteúdo energético de loricariídeos ao longo do ciclo reprodutivo na Bacia do Rio Macaé, Rio de Janeiro, RJAlves, Víctor de Carvalho 17 June 2011 (has links)
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Previous issue date: 2011-06-17 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A densidade calórica é uma das unidades de energia mais indicadas para estudos bioenergéticos, sendo recentemente aplicada à quantificações do fluxo de energia em ecossistemas aquáticos. Neste estudo foram investigadas as variações de densidade calórica em quatro espécies de peixes da família Loricariidae (Siluriformes). Estas espécies podem ser classificadas dentro de dois grupos com diferenciados padrões reprodutivos: (i) Hypostomus punctatus e Neoplecostomus microps se reproduzem no período de maior precipitação; (ii) Rineloricaria sp.1 e Rineloricaria sp.2 apresentam atividade reprodutiva durante todo o ano. Coletas realizadas de março/2009 a novembro/2010 em sete pontos distribuídos nos trechos alto, médio e baixo do Rio Macaé (RJ), resultaram na amostragem de 279 indivíduos. Amostras de músculos tiveram seu conteúdo calórico determinado em bomba calorimétrica (IKA-C200), e os resultados foram relacionados a estádio de maturação, sexo, localidade e fase ontogenética, dentro da mesma espécie, e em relação a variáveis abióticas (temperatura da água, condutividade e fluxo) e índices biológicos (índice gonadossomático e fator de condição). A densidade calórica diferiu significativamente entre estádios reprodutivos de machos de N. microps e para ambos os sexos de R. sp.2. Não foram detectadas diferenças para ambos os sexos de R. sp.1. Padrões de variação energética ao longo do ciclo reprodutivo puderam ser constatados: fêmeas apresentaram maiores valores no estádio maturação e acentuada recuperação energética em seus músculos nos estádios semi-desovado (R. sp.1 e R. sp.2) e desovado (N. microps), enquanto os machos tiveram baixos valores de densidade calórica nos estádios semi-esgotado e esgotado (N. microps e R. sp.2). Juvenis de N. microps apresentaram valores médios significativamente menores e juvenis de H. punctatus demonstraram a mesma tendência. Diferenças significativas de densidade calórica relacionadas ao sexo foram verificadas apenas para R. sp2, embora, para todas as espécies, machos tenham exibido médias inferiores. Variações energéticas entre as localidades podem ser atribuídas a plasticidade trófica (N. microps), a amostragens desiguais de estádios reprodutivos nas localidades analisadas (R. sp.1) e variações na dieta (R. sp.2). A densidade calórica de R. sp.1 apresentou correlação positiva significativa com a temperatura e negativa com a condutividade em ambas localidades, ao passo que para R. sp.2, o oposto foi observado mas apenas em uma localidade. O fator de condição foi significativamente correlacionado com a densidade calórica apenas para N. microps em uma localidade. A comparação interespecífica revelou que as espécies de Rineloricaria diferiram entre si e que R. sp.1 diferiu de N. microps, indicando que espécies de loricarídeos podem diferir energeticamente dentro de um mesmo grupo trófico e dentro de um grupo que exibe o mesmo padrão reprodutivo. Os resultados revelam que ocorrem variações energéticas intraespecíficas em loricarídeos relacionadas ao sexo, fase ontogenética, estádio de maturação e posição trófica. As variações de densidade calórica dos loricarídeos estudados demonstram que este padrão é dinâmico mesmo para espécies que ocupam um mesmo nível trófico e também dentro da mesma espécie, de modo que essas variações devem ser consideradas em modelos bioenergéticos para ecossistemas lóticos tropicais. / The caloric density is one of the most appropriate energy units for bioenergetic studies, and has recently been applied to measurements of energy flow in aquatic ecosystems. The present study investigated changes in caloric density of four fish species of the family Loricariidae (order Siluriformes). These species can be classified into two different groups regarding reproductive patterns: (i) Hypostomus punctatus and Neoplecostomus microps breed in the rainy season; (ii) Rineloricaria sp.1 and Rineloricaria sp.2 exhibit reproductive activity during most the year. Samples taken from March/2009 to November/2010 in seven sites distributed in the upper, middle and lower stretches of the Macaé River (RJ), captured a total of 279 individuals. Caloric density in the muscles were determined in a calorimetric bomb (IKA-C200) and the values obtained were related to reproductive stage, sex, sampling site and ontogenetic stage within the same species and in relation to abiotic variables (water temperature, conductivity and flow) and biological indices (gonadosomatic index and condition factor). The caloric density differed significantly among reproductive stages of N. microps males and in both sexes of R. sp2.but not of R. sp1. Patterns of energy variation along the reproductive cycle could be detected: females had higher values in maturation stage, low values when mature and showed a substantial recovery during the semi-spawned (R. sp1 and R. sp2) and spawned stages (N. microps), whereas males had low values of caloric density in semi-spent and spent stages (N. microps and R. sp2). Juveniles showed lower caloric density than adults. Differences in caloric density related to sex were significant only for R. sp.2, although, for all species, males exhibited lower means. Energy variations among localities can be attributed to trophic plasticity (N. microps), unequal sampling of reproductive stages among the sampling sites (R. sp1) and variations in diet (R. sp2). The caloric density of R. sp1 showed significant positive correlation with temperature and negative correlation with conductivity in both sampling sites, whereas for R. sp.2 the opposite pattern was observed, but only in one site. The condition factor was significantly correlated with caloric density only for N. microps in one of the sampling sites. The interspecific comparison revealed that the Rineloricaria species differ between each other, and R. sp1 differs from N. microps, indicating that loricariid species may show different caloric densities within a same trophic level and even within a group that exhibits a same reproductive pattern. Intraespecific energetic variations in loricariids were shown to be related to sex, ontogenetic stage, reproductive stage and subtle differences in trophic position. The variations in the caloric density of loricariids herein studied demonstrate that this parameter is dynamic even in species occupying the same trophic level and also within the same species, hence such variations should be considered in bioenergetic models in tropical lotic ecosystems.
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Simulação do transporte horizontal bidimensional de substância conservativa / Simulation of two-dimensional horizontal transport of conservative substanceWagner Rambaldi Telles 27 April 2009 (has links)
Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Nesta dissertação é apresentada a modelagem computacional do transporte de uma pluma de contaminante em rios. A simulação do comportamento destas plumas torna-se indispensável no processo de tomada de decisões, bastando para tanto mencionar o fato da possibilidade de se estimar o melhor local para o lançamento de resíduos domésticos e industriais a fim de proteger ecossistemas aquáticos e
viabilizar os usos dados a esses recursos. Desta forma o presente trabalho apresenta um estudo sobre os parâmetros advectivos e dispersivos do transporte de plumas de contaminantes no rio Macaé, região essa de grande interesse devido a sua importância local e regional. Com o intuito de viabilizar esse estudo foi realizado um trabalho de campo nas proximidades da Usina Termoelétrica (UTE) Mário Lago
através do lançamento de uma descarga de cloreto de sódio (sal de cozinha - NaCl) no local de interesse. Foram realizadas comparações entre os resultados experimentais com aqueles obtidos numericamente através de um modelo matemático. Devido à geometria da área de estudos, optou-se por uma abordagem horizontal bidimensional. Este modelo foi resolvido empregando o método de volumes finitos com formulação totalmente implícita, sendo usado o algoritmo de Thomas (TDMA) para a solução do sistema de equações. / This dissertation presents the computational modeling of the transport of a plume of contamination in rivers. The simulation of the behavior of the plumes becomes indispensable in the process of decision making, it is enough to mention the possibility of estimating the best places for the launch of household and industrial waste to protect aquatic ecosystems and enable the use of such data features. Thus this work presents a study on the advective and dispersive parameters is a of the transport of contaminant plumes in the Macae river. This region of great interest due to its local and regional importance. In order to provide to this work, a field work was carried out in the vicinity or fieldwork in the vicinity of the thermoelectric plants (UTE) Mario Lago by launching a discharge of sodium chloride (table salt - NaCl) in a place of interest. Comparisons were made between the experimental results with those obtained numerically using a mathematical model. Due to the geometry of the field of study, we chose a horizontal two-dimensional model. This model was solved using the finite volume method with fully implicit formulation, and made of use the algorithm of Thomas (TDMA) to solve the system of equations.
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Simulação do transporte horizontal bidimensional de substância conservativa / Simulation of two-dimensional horizontal transport of conservative substanceWagner Rambaldi Telles 27 April 2009 (has links)
Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Nesta dissertação é apresentada a modelagem computacional do transporte de uma pluma de contaminante em rios. A simulação do comportamento destas plumas torna-se indispensável no processo de tomada de decisões, bastando para tanto mencionar o fato da possibilidade de se estimar o melhor local para o lançamento de resíduos domésticos e industriais a fim de proteger ecossistemas aquáticos e
viabilizar os usos dados a esses recursos. Desta forma o presente trabalho apresenta um estudo sobre os parâmetros advectivos e dispersivos do transporte de plumas de contaminantes no rio Macaé, região essa de grande interesse devido a sua importância local e regional. Com o intuito de viabilizar esse estudo foi realizado um trabalho de campo nas proximidades da Usina Termoelétrica (UTE) Mário Lago
através do lançamento de uma descarga de cloreto de sódio (sal de cozinha - NaCl) no local de interesse. Foram realizadas comparações entre os resultados experimentais com aqueles obtidos numericamente através de um modelo matemático. Devido à geometria da área de estudos, optou-se por uma abordagem horizontal bidimensional. Este modelo foi resolvido empregando o método de volumes finitos com formulação totalmente implícita, sendo usado o algoritmo de Thomas (TDMA) para a solução do sistema de equações. / This dissertation presents the computational modeling of the transport of a plume of contamination in rivers. The simulation of the behavior of the plumes becomes indispensable in the process of decision making, it is enough to mention the possibility of estimating the best places for the launch of household and industrial waste to protect aquatic ecosystems and enable the use of such data features. Thus this work presents a study on the advective and dispersive parameters is a of the transport of contaminant plumes in the Macae river. This region of great interest due to its local and regional importance. In order to provide to this work, a field work was carried out in the vicinity or fieldwork in the vicinity of the thermoelectric plants (UTE) Mario Lago by launching a discharge of sodium chloride (table salt - NaCl) in a place of interest. Comparisons were made between the experimental results with those obtained numerically using a mathematical model. Due to the geometry of the field of study, we chose a horizontal two-dimensional model. This model was solved using the finite volume method with fully implicit formulation, and made of use the algorithm of Thomas (TDMA) to solve the system of equations.
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Determinação de uma fonte de contaminantes no estuário do Rio Macaé através da técnica de problemas inversos / Determination of a source of contaminants in the River Macaé estuary through the technique of inverse problemsRadael de Souza Parolin 15 August 2013 (has links)
Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Um grande desafio da atualidade é a preservação dos recursos hídricos, bem como o
correto manejo dos mesmos, frente à expansão das cidades e às atividades humanas. A
qualidade de um corpo hídrico é usualmente avaliada através da análise de parâmetros
biológicos, físicos e químicos. O comportamento de tais parâmetros pode convenientemente
ser simulado através de modelos matemáticos e computacionais, que surgem assim como uma
ferramenta bastante útil, por sua capacidade de geração de cenários que possam embasar, por
exemplo, tomadas de decisão. Nesta tese são discutidas técnicas de estimação da localização e
intensidade de uma fonte de contaminante conservativo, hipoteticamente lançado na região
predominantemente fluvial de um estuário. O lançamento aqui considerado se dá de forma
pontual e contínua e a região enfocada compreendeu o estuário do Rio Macaé, localizado na
costa norte do Rio de Janeiro. O trabalho compreende a solução de um problema direto, que
consiste no transporte bidimensional (integrado na vertical) desse contaminante hipotético,
bem como a aplicação de técnicas de problemas inversos. Para a solução do transporte do
contaminante, aqui modelada pela versão 2D horizontal da equação de advecção-difusão,
foram utilizados como métodos de discretização o Método de Elementos Finitos e o Método
de Diferenças Finitas. Para o problema hidrodinâmico foram utilizados dados de uma solução
já desenvolvida para estuário do Rio Macaé. Analisada a malha de acordo com o método de
discretização, foram definidas a geometria do estuário e os parâmetros hidrodinâmicos e de
transporte. Para a estimação dos parâmetros propostos foi utilizada a técnica de problemas
inversos, com o uso dos métodos Luus-Jaakola, Algoritmo de Colisão de Partículas e
Otimização por Colônia de Formigas para a estimação da localização e do método Seção
Áurea para a estimação do parâmetro de intensidade da fonte. Para a definição de uma fonte,
com o objetivo de propor um cenário experimental idealizado e de coleta de dados de
amostragem, foi realizada a análise de sensibilidade quanto aos parâmetros a serem
estimados. Como os dados de amostragem de concentração foram sintéticos, o problema
inverso foi resolvido utilizando-os com e sem ruído, esse introduzido de forma artificial e
aleatória. Sem o uso de ruído, os três métodos mostraram-se igualmente eficientes, com uma
estimação precisa em 95% das execuções. Já com o uso de dados de amostragem com ruídos
de 5%, o método Luus-Jaakola mostrou-se mais eficiente em esforço e custo computacional,
embora todos tenham estimado precisamente a fonte em 80% das execuções. Considerando os
resultados alcançados neste trabalho tem-se que é possível estimar uma fonte de constituintes,
quanto à sua localização e intensidade, através da técnica de problemas inversos. Além disso,
os métodos aplicados mostraram-se eficientes na estimação de tais parâmetros, com
estimações precisas para a maioria de suas execuções. Sendo assim, o estudo do
comportamento de contaminantes, e principalmente da identificação de fontes externas, torna-se
uma importante ferramenta para a gestão dos recursos hídricos, possibilitando, inclusive, a
identificação de possíveis responsáveis por passivos ambientais. / A great challenge of our time is the preservation of water resources, as well as the
proper management of the same, given the expansion of cities and human activities. The
quality of a water body is usually evaluated through the analysis of biological, physical and
chemical parameters. The behavior of these parameters can conveniently be simulated by
mathematical and computational models, which arise as a useful tool by its ability to generate
scenarios that may support, for example, decision making. In this thesis we discuss techniques
for estimating the location and intensity of a source of conservative contaminant
hypothetically released in the predominantly fluvial area of an estuary. The release here
considered happens in a punctual and continuous form and the focused area includes the River
Macaé estuary, located in the northern coast of Rio de Janeiro. The work includes the solution
of a direct problem, which consists of two-dimensional transport (vertically integrated) of that
hypothetical contaminant, as well as the application of inverse problems techniques. For the
solution of the contaminant transport, modeled here by the version 2D horizontal advectiondiffusion
equation, were used as discretization methods the Finite Element Method and the
Finite Difference Method. For the hydrodynamic problem were used data from a solution
already developed to the River Macaé estuary. Analyzed the mesh according to the
discretization method, were defined the geometry of the estuary and the hydrodynamic and
transport parameters. For estimation of the proposed parameters the technique of inverse
problems was used, with the use of the Luus-Jaakola method, the Particle Collision Algorithm
and the Ant Colony Optimization for estimating the location and of the Golden Section
method for estimating the parameter of intensity of the source. For the definition of a source
with the objective of proposing an idealized experimental scenery and of the collection of
sampling data the sensibility analysis was accomplished with relationship to the parameters to
be estimated. As sampling data of concentration were synthetic data, the inverse problem was
solved using them with and without noise, introduced artificially and randomly. Without the
noise use, the three methods were shown equally efficient, with accurate estimation in 95% of
the executions. Already using sampling data with noise of 5%, the Luus-Jaakola method was
shown more efficient in effort and computational cost, although all have estimated the source
precisely in 80% of the executions. Considering the reached results in this work it is possible
to estimate a source of constituents, as to its location and intensity, through the technique of
inverse problems. Moreover, the applied methods were shown efficient in the estimation of
such parameters with accurate estimates for most executions. Thus, the study of the behavior
of contaminants, and especially the identification of external sources, it becomes an important
tool for the management of the water resources, making possible, besides, the identification of
possible responsible for environmental liabilities.
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Determinação de uma fonte de contaminantes no estuário do Rio Macaé através da técnica de problemas inversos / Determination of a source of contaminants in the River Macaé estuary through the technique of inverse problemsRadael de Souza Parolin 15 August 2013 (has links)
Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Um grande desafio da atualidade é a preservação dos recursos hídricos, bem como o
correto manejo dos mesmos, frente à expansão das cidades e às atividades humanas. A
qualidade de um corpo hídrico é usualmente avaliada através da análise de parâmetros
biológicos, físicos e químicos. O comportamento de tais parâmetros pode convenientemente
ser simulado através de modelos matemáticos e computacionais, que surgem assim como uma
ferramenta bastante útil, por sua capacidade de geração de cenários que possam embasar, por
exemplo, tomadas de decisão. Nesta tese são discutidas técnicas de estimação da localização e
intensidade de uma fonte de contaminante conservativo, hipoteticamente lançado na região
predominantemente fluvial de um estuário. O lançamento aqui considerado se dá de forma
pontual e contínua e a região enfocada compreendeu o estuário do Rio Macaé, localizado na
costa norte do Rio de Janeiro. O trabalho compreende a solução de um problema direto, que
consiste no transporte bidimensional (integrado na vertical) desse contaminante hipotético,
bem como a aplicação de técnicas de problemas inversos. Para a solução do transporte do
contaminante, aqui modelada pela versão 2D horizontal da equação de advecção-difusão,
foram utilizados como métodos de discretização o Método de Elementos Finitos e o Método
de Diferenças Finitas. Para o problema hidrodinâmico foram utilizados dados de uma solução
já desenvolvida para estuário do Rio Macaé. Analisada a malha de acordo com o método de
discretização, foram definidas a geometria do estuário e os parâmetros hidrodinâmicos e de
transporte. Para a estimação dos parâmetros propostos foi utilizada a técnica de problemas
inversos, com o uso dos métodos Luus-Jaakola, Algoritmo de Colisão de Partículas e
Otimização por Colônia de Formigas para a estimação da localização e do método Seção
Áurea para a estimação do parâmetro de intensidade da fonte. Para a definição de uma fonte,
com o objetivo de propor um cenário experimental idealizado e de coleta de dados de
amostragem, foi realizada a análise de sensibilidade quanto aos parâmetros a serem
estimados. Como os dados de amostragem de concentração foram sintéticos, o problema
inverso foi resolvido utilizando-os com e sem ruído, esse introduzido de forma artificial e
aleatória. Sem o uso de ruído, os três métodos mostraram-se igualmente eficientes, com uma
estimação precisa em 95% das execuções. Já com o uso de dados de amostragem com ruídos
de 5%, o método Luus-Jaakola mostrou-se mais eficiente em esforço e custo computacional,
embora todos tenham estimado precisamente a fonte em 80% das execuções. Considerando os
resultados alcançados neste trabalho tem-se que é possível estimar uma fonte de constituintes,
quanto à sua localização e intensidade, através da técnica de problemas inversos. Além disso,
os métodos aplicados mostraram-se eficientes na estimação de tais parâmetros, com
estimações precisas para a maioria de suas execuções. Sendo assim, o estudo do
comportamento de contaminantes, e principalmente da identificação de fontes externas, torna-se
uma importante ferramenta para a gestão dos recursos hídricos, possibilitando, inclusive, a
identificação de possíveis responsáveis por passivos ambientais. / A great challenge of our time is the preservation of water resources, as well as the
proper management of the same, given the expansion of cities and human activities. The
quality of a water body is usually evaluated through the analysis of biological, physical and
chemical parameters. The behavior of these parameters can conveniently be simulated by
mathematical and computational models, which arise as a useful tool by its ability to generate
scenarios that may support, for example, decision making. In this thesis we discuss techniques
for estimating the location and intensity of a source of conservative contaminant
hypothetically released in the predominantly fluvial area of an estuary. The release here
considered happens in a punctual and continuous form and the focused area includes the River
Macaé estuary, located in the northern coast of Rio de Janeiro. The work includes the solution
of a direct problem, which consists of two-dimensional transport (vertically integrated) of that
hypothetical contaminant, as well as the application of inverse problems techniques. For the
solution of the contaminant transport, modeled here by the version 2D horizontal advectiondiffusion
equation, were used as discretization methods the Finite Element Method and the
Finite Difference Method. For the hydrodynamic problem were used data from a solution
already developed to the River Macaé estuary. Analyzed the mesh according to the
discretization method, were defined the geometry of the estuary and the hydrodynamic and
transport parameters. For estimation of the proposed parameters the technique of inverse
problems was used, with the use of the Luus-Jaakola method, the Particle Collision Algorithm
and the Ant Colony Optimization for estimating the location and of the Golden Section
method for estimating the parameter of intensity of the source. For the definition of a source
with the objective of proposing an idealized experimental scenery and of the collection of
sampling data the sensibility analysis was accomplished with relationship to the parameters to
be estimated. As sampling data of concentration were synthetic data, the inverse problem was
solved using them with and without noise, introduced artificially and randomly. Without the
noise use, the three methods were shown equally efficient, with accurate estimation in 95% of
the executions. Already using sampling data with noise of 5%, the Luus-Jaakola method was
shown more efficient in effort and computational cost, although all have estimated the source
precisely in 80% of the executions. Considering the reached results in this work it is possible
to estimate a source of constituents, as to its location and intensity, through the technique of
inverse problems. Moreover, the applied methods were shown efficient in the estimation of
such parameters with accurate estimates for most executions. Thus, the study of the behavior
of contaminants, and especially the identification of external sources, it becomes an important
tool for the management of the water resources, making possible, besides, the identification of
possible responsible for environmental liabilities.
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