Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-06-13T14:14:28Z No. of bitstreams: 1 2013_CarlosEduardoToniazzoPinto.pdf: 7953657 bytes, checksum: 0bc87a2e2229955ce5768b5730de279f (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-06-13T15:03:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_CarlosEduardoToniazzoPinto.pdf: 7953657 bytes, checksum: 0bc87a2e2229955ce5768b5730de279f (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-13T15:03:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_CarlosEduardoToniazzoPinto.pdf: 7953657 bytes, checksum: 0bc87a2e2229955ce5768b5730de279f (MD5) / O conhecimento do comportamento hidrológico de uma bacia hidrográfica e fundamental para uma gestão adequada dos seus recursos hídricos, bem como para o suporte das decisões relativas ao desenvolvimento de atividades antrópicas e ao acompanhamento de impactos como assoreamento, poluição e eutrofização. Estudos de monitoramento e gerenciamento dos recursos hídricos ainda passam por muitas dificuldades, a dimensão das regiões de estudo, que muitas vezes determinada pela extensão das bacias hidrográficas, eleva os custos dos estudos e impossibilita analises espaciais periódicas. As técnicas convencionais utilizadas para o monitoramento das águas não podem acompanhar a crescente demanda de controle da qualidade das águas, sendo necessário criar soluções alternativas. Atendendo a essa necessidade, destacam-se os sensores remotos que permitem levantar dados e monitorar alvos em um curto espaço de tempo. Assim, esse trabalho foi focado em monitorar o fluxo de entrada de sedimentos no braço do rio Indaiá no reservatório de Três Marias-MG, com base em dados das imagens de satélites e medições em campo. Foram usadas series temporais de 12 anos das imagens MODIS (Terra e Aqua), compostas a cada 8 dias. Estimativas de reflectância da superfície da água foram calculadas usando o algoritmo MOD3R, e técnicas de radiometria e coletas de sedimentos em suspensão in situ foram usadas para calibrar as respostas das imagens de satélites e simular bandas espectrais. Dados hidrossedimentométricos da estação de monitoramento do rio Indaiá foram integrados nas analises para entender a relação entre as respostas das imagens de satélites e as medições de campo. As medições da reflectância feitas por radiometria in situ ao longo do braço do rio Indaiá detectaram uma variação nas curvas de reflectância espectral, que foi relacionada com o conteúdo de sedimentos em suspensão presentes na água. A análise da série temporal de imagens MODIS mostrou boa relação com as medições hidrossedimentométrica realizadas pela CEMIG no rio Indaiá, mas variações na hidrologia do reservatório comprometeram as analises nos períodos de seca (entre os anos de 2000 e 2002). A boa correlação entre as campanhas de amostragem de sedimentos em suspensão e as bandas MODIS simuladas, possibilitam obter estimativas de concentrações de sedimentos usando dados de reflectância da série temporal das imagens MODIS. As concentrações de sedimentos gerados a partir de dados de reflectância do MODIS permitem compreender o padrão da entrada do fluxo de sedimentos ao longo do braço do rio Indaiá. Os resultados demonstram o grande potencial das imagens de satélite em monitorar a concentração de sedimentos e a deposição em diferentes regiões no braço do rio Indaiá. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Knowledge of the hydrology of a watershed is essential to the management of its water resources, as well as to support decisions regarding the development of human activities and monitoring of impacts such as sedimentation, pollution and eutrophication. Studies about monitoring and management of water resources still go through many difficulties: the size of the study areas, often determined by the extent of watersheds, raises the costs of studies and prevents the periodic spatial analysis. Conventional techniques used for water monitoring cannot keep up with the growing demand for control of water quality, so it's necessary to create alternative solutions. Due to this need, we highlight the remote sensors that allow collecting data and monitoring of targets that are on the surface in a short time. Thus, this work aimed at monitoring the sediment inflow in a stretch of the Indaiá river, located in the Tres Marias reservoir-MG, based on data from satellite images and field measurements. A 12-year time series of MODIS images (Terra and Aqua) 8-day composites was used in this study. Estimates of the water surface reflectance were calculated using the MOD3R algorithm. Field radiometry and water sampling were used to calibrate the responses of satellite images to suspended sediment concentration. Suspended sediment time series from the CEMIG monitoring station of Indaiá river were integrated in the analyzes to understand the relationship between the responses of satellite images and field measurements. The reflectance measurements, assessed by the field radiometry along the stretch of the Indaiá river, made possible to detect a variation related to the content of sediment suspended in the water. The analysis of time series of MODIS images showed good relationship with the measurement data of sediment in water, but variations in the hydrology of reservoir (i.e. dramatic dry periods) hampered the analyzes undertaken during dry periods between the years 2000 and 2002. The good correlation between the sampling campaigns suspended sediment and simulated MODIS bands, allowed to calculate suspended sediment concentrations using MODIS reflectance time series. The concentrations of suspended sediment assessed from MODIS reflectance data makes possible to understand the pattern of incoming flows of sediments along the stretch of Indaiá river. The results demonstrate the great potential of satellite imagery to monitor the sediment concentration and deposition pattern within a reservoir.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2010. / Submitted by Luiza Moreira Camargo (luizaamc@gmail.com) on 2011-07-06T14:18:29Z No. of bitstreams: 1 2010_GustavoRessurreicaoLopes.pdf: 4972192 bytes, checksum: af7a5548cf261fbdf8d450af5518bb8f (MD5) / Approved for entry into archive by Elna Araújo(elna@bce.unb.br) on 2011-07-07T00:19:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_GustavoRessurreicaoLopes.pdf: 4972192 bytes, checksum: af7a5548cf261fbdf8d450af5518bb8f (MD5) / Made available in DSpace on 2011-07-07T00:19:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_GustavoRessurreicaoLopes.pdf: 4972192 bytes, checksum: af7a5548cf261fbdf8d450af5518bb8f (MD5) / Trabalhos de campo foram realizados para determinação de vazões e cargas de sedimento em suspensão, com ênfase em vazões de cheias, em um córrego que drena uma área de aproximadamente 16 km² na bacia do rio Descoberto, DF. A curva-chave de sedimentos foi levantada com base em mais de 200 amostras coletadas no período de novembro de 2008 até abril de 2009. As curvas-chave de sedimentos ajustadas e os dados de cota fluviométrica registrados a cada 15 minutos permitiram verificar o intervalo mínimo de tempo entre leituras de cota necessárias para que se possam obter valores confiáveis de carga de sedimento no período amostrado na bacia em estudo Foi feita uma comparação das vazões e cargas de sedimento obtidas com as curvas-chave de vazões e de carga de sedimento em suspensão encontradas neste trabalho com as curvas obtidas em trabalho anterior, na mesma bacia, em que as curvas foram estimadas com base em dados que, apesar de medidos no período chuvoso, não incluíam valores altos de vazão e carga de sedimento, essa comparação mostrou que curvas obtidas sem valores altos levaram a uma grande subestimativa (70%) de carga de sedimento em suspensão. Um turbidímetro acoplado a um equipamento registrador com valores a cada 10 minutos foi instalado na bacia e a obtenção desses valores junto com a coleta de amostras, permitiu a obtenção de uma razoável correlação entre os valores de turbidez e a carga de sedimento. Esses resultados mostram que esses equipamentos, desde que corretamente operados, podem se constituir em uma ferramenta útil para a aferição de carga de sedimento em suspensão. A aplicação do modelo KINEROS2 integrado à interface AGWA, utilizando como parâmetros do modelo valores encontrados em tabelas, como os apresentados por FAO/UNESCO (2003), permitiu testar a capacidade do modelo de simular, sem calibração a vazão e a carga de sedimento em suspensão. O resultado foi considerado inconclusivo, pois superestimou as vazões de pico e a descarga de sedimentos. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Field work were conducted to determine flow rates and loads of suspended sediment, with emphasis on flood flows in a stream that drains an area of approximately 16 km ² Descoberto river basin on DF. The relation of sediment load discharge was raised based on more than 200 samples collected from November 2008 until April 2009. The relation of sediment load discharge and the data river stage recorded every 15 minutes allowed us to verify the lower time step between river stages readings to good sediment loads at the sample period in the studied basin. The flow and sediments discharge data from loads from the relation of stage flow and sediment load discharge in the present work were compared with data from previous works that did not presents pick flow data. The results suggest a underestimation of 70 % when only low flows are computed to the discharge sediment curves. To obtain an continuous sediment estimation a nefelometer with data logger was installed at the basin. The data collected every 10 minutes were compared with sediments samples showing great correlation between turbidity and sediments loads. These results show that such equipment, if properly operated, can constitute a useful tool for measuring the load of suspended sediment. The implementation of the model KINEROS2 integrated to AGWA interface, using as model parameters values found in tables, as presented in FAO / UNESCO (2003), allows to test the capability of simulating the model without calibration flow and sediment load in suspension. The result was considered unsatisfactory, because overestimated the peak flow and discharge of sediment.

O adequado projeto de obras fluviais requer o conhecimento das condições sob as quais um curso d\'água natural atinge seu estado de equilíbrio. Para que este estado de equilíbrio seja determinado analiticamente é necessário utilizar um número de equações compatível com a quantidade de incógnitas do sistema, denominadas de graus de liberdade. Em um curso d\'água escoando sobre leito aluvionar não coesivo é possível admitir até quatro graus de liberdade, que são: a largura, a profundidade, a declividade e o traçado em planta do canal. Neste trabalho são apresentados alguns métodos que permitem avaliar as condições de estabilidade de um canal através do uso de relações puramente empíricas, ou através da aplicação de equações derivadas dos princípios físicos que regem a Hidráulica Fluvial, sendo possível ainda combinar o uso das duas abordagens no mesmo método. / The properly design of river improvements depends on the knowledge of the conditions under which a natural river becomes stable. This state of equilibrium is determined analytically if the number of equations is enough to describe the unknown system factors, called degrees of freedom. In an alluvial stream, it\'s possible to consider four degrees of freedom, they are: width, depth, channel slope and the variations in plan-form stream. This text presents some methods to evaluate the stability condition of a channel using empirical relationships, equations based on theoretical principles of Fluvial Hydraulics or both of these approaches in the same method.

O objetivo desta tese foi avaliar os impactos decorrentes das mudanças de uso da terra e da variabilidade climática nos recursos hídricos (vazão e fluxo de sedimentos), em mesoescala (bacia do rio Piracicaba) e em pequena escala (microbacia do Ribeirão das Posses), através de um estudo de modelagem numérica com o modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool). Foram utilizados dados de modelo numérico de terreno, mapas de solo e uso da terra, temperatura, precipitação, vento, radiação solar e umidade relativa para forçar o modelo SWAT. O modelo mostrou resultados satisfatórios de desempenho na comparação com dados observados, conforme mostram os índices estatísticos na bacia do rio Piracicaba (COE entre 0,97 e 0,99 para vazão e de 0,90 para fluxo de sedimentos) e no Ribeirão das Posses (COE de 0,53 para a vazão e 0,7 para fluxo de sedimentos). Nas simulações de modificações de uso da terra os resultados indicam que em ambas as bacias as maiores vazões ocorrem nos cenários de desflorestamento, sendo o cenário de pastagem o de valores mais expressivos. O modelo correspondeu às evidências de que as vazões máximas, por exemplo os eventos de inundações, podem ser mitigados com o reflorestamento e que o cenário de antropização com gramíneas, no caso das pastagens e cana-de-açúcar, os eventos extremos tendem a ser aumentados ainda mais. Na avaliação da simulação dos fluxos de sedimentos, o cenário de reflorestamento por eucalipto mostra redução na perda do solo, porém ainda abaixo do cenário de reflorestamento por vegetação nativa, que apresentou os menores valores de fluxo de sedimentos, em ambas as bacias. Na simulação levando-se em consideração as mudanças climáticas, os resultados mostram aumento de vazão para o futuro (2078-2098) e consequente aumento de fluxo de sedimento, sendo um aumento médio de 12 % nas vazões do Piracicaba e de 19 % no fluxo de sedimentos. No Ribeirão das Posses este padrão de resposta também ocorreu, com aumento de 46% na vazão e 40 % no fluxo de sedimentos. / The aim of this thesis was to evaluate the impacts of changes in land use and climate variability on water resources (discharge and sediment fluxes), into mesoscale (Piracicaba River basin) and small-scale (watershed Ribeirão das Posses) processes throughout a study of numerical modeling with SWAT model (Soil and Water Assessment Tool). Data of numerical model of terrain, soil maps and land use, temperature, precipitation, wind speed, solar radiation and relative humidity forced the SWAT model. The model showed a satisfactory performance in comparison with the observed data, as showed by the statistical indices of the Piracicaba River Basin (COE between 0.97 and 0.99 to 0.90 for flow and sediment fluxes) and Ribeirão das Posses (COE of 0.53 to 0.7 for flow and sediment fluxes). In simulations of changes in land use the results indicate that in both basins larger flows occur in the case of deforestation scenarios, being the scene of the pasture the highest values. The model corresponded to the evidence that peak flows, for example the events of flooding can be mitigated with reforestation and the scenario of anthropogenic with grasses for grazing land and sugar cane, extreme events tend to be further enhanced too. In assessing the simulation of sediment flows, the scenario of reforestation with eucalyptus shows reduction in soil loss, but still below the scenario reforestation with native vegetation, which presented the lowest values of sediment flux in both basins. In the simulation taking into account climate change, the results show increased flow to the future (2078-2098) and consequent increase in stream sediment, with an average 12% increase in the flows of Piracicaba and 19 % in the flow sediment. In Ribeirão das Posses this response pattern also occurred with a 46% increase in throughput and 40 % in the stream sediments.

Neste trabalho foi feito o desenvolvimento e validação de métodos para a determinação do hormônio 17\'alfa\'-metiltestosterona em amostras de água e de sedimentos de uma piscicultura situada no município de Socorro-SP. O local de estudo foi escolhido porque no município de Socorro há um grande número de pisciculturas e também pelo fato da cidade fazer parte do Circuito das Águas. Toda a água utilizada no processo de reversão sexual das tilápias do Nilo (Oreochromis niloticus) é descartada no Ribeirão dos Machados, um dos afluentes do rio Mogi-Guaçu, sem o devido tratamento. Foi desenvolvido o método analítico para a extração do hormônio das amostras de água, empregando a extração em fase sólida com adsorvente C18 (octadesilsilano). Também foi desenvolvido o método para a extração do hormônio das amostras dos sedimentos, empregando o equipamento de ultra-som. Foram feitos estudos de recuperação para as amostras de água e sedimentos em três níveis de fortificação. Empregou-se 300 mL da água de água de nascente (branco), e água do rio Santa Maria do Leme para os estudos de recuperação. Empregou-se 10 g de sedimentos (branco) coletados no rio Santa Maria do Leme, em São Carlos. Estas amostras foram fortificadas com o hormônio estudado. A técnica analítica empregada para a determinação do hormônio foi a cromatografia líquida de alta eficiência com detector UV-Vis e coluna RP-18. Para a determinação do hormônio foi utilizada a fase móvel acetonitrila/água 35:65 v/v. O volume injetado foi de 20 \'mü\'L, o fluxo de 1,0 mL/min e comprimento de onda de 245 nm. Os resultados indicaram que os métodos desenvolvidos e validados se mostraram lineares, sensíveis, seletivos, precisos e exatos nas condições estabelecidas, com limites de detecção e de quantificação adequados para a análise do hormônio. A aplicação desses métodos só foi possível pela adição de padrão, que possibilitou a identificação e quantificação do hormônio nas amostras de água e de sedimentos. Foram também feitos testes de ecotoxicidade do hormônio empregando-se os organismos Daphnia similis e Ceriodaphnia silvestrii para verificar a reprodução das espécies. Foram feitos testes para verificar a reversão sexual com a Ceriodaphnia silvestrii. Foi utilizado o programa computacional TOXSTAT 3.3 para a aplicação dos testes estatísticos com a Daphnia similis, pois os testes com a espécie Ceriodaphnia silvestrii não apresentou o número de 15 neonatos por organismo, não sendo possível a aplicação do referido teste. Verificou-se que não ocorreu reversão sexual nos testes com a Ceriodaphnia silvestrii nas concentrações estudadas (1,0 e 50,0 \'mü\'g/L). O estudo de avaliação e identificação de substâncias emergentes deve ser incorporado nos programas de controle e gestão de recursos hídricos, porque é importante verificar se o hormônio é responsável por algum tipo de toxicidade. / In this work the development and validation of methods for the determination of 17\'alfa\'-methyltestosterone hormone in water and sediments samples was achieved. The samples studied were extracted from pisciculture sites in the city of Socorro, Sao Paulo State. This place was chosen because it has a great number of pisciculture sites and is also localized near important tourist resources, known as the \'Circuito das Águas\'. One of the main concerns is the fact that water volumes used in the process of sexual reversion of the Nile Tilapia (Oreochromis niloticus), are discarded without previous treatment in the Machado river, a tributary of Mogi- Guaçu river, the main water resource in this area. Therefore, there are evident potential threats and care must be taken to analyze the potential contamination of water resources in the neighborhood. Two analytical methods were developed to extract hormone from water and sediments samples: a) using solid phase extraction with sorbente C18; b) using ultrasonic facilities. The recovering of the water and sediments samples was made in three levels of fortification. To perform comparisons, standards were built using 300 mL water samples collected in safe places and samples of fortication in the Santa Maria do Leme river, in Sao Carlos, and 10 g of sediments collected in the Santa Maria do Leme river, in Sao Carlos. These samples were contaminated with hormone under carefully controlled conditions. Hormone level determinations were carried out using HPLC with UVVis detector and column RP-18. The hormone determinations were made using the mobile phase acetonitrile/water 35:65 v/v. The experiments were carried out under the following conditions: a) the injected volume was 20 \'mü\'L; b) the flow speed was 1,0 mL/min ; c) a wavelength of 245 nm was used. The results obtained shows efficiency of the methods developed and validated in this as the correlations observed were linear, sensible, selective and accurate under the established conditions. Therefore, the experimental conditions used for detention and quantification were adequate for hormone analysis. Is worth to note that the identification and quantification of the hormone in the samples of water and sediments, is possibly only by making comparison with the standard discussed above. The organisms Daphnia similis and Ceriodaphnia silvestrii were also used to verify the ecotoxicity of the hormone, using reproduction of these species as the parameter to be monitored. Therefore, tests were made to verify the sexual reversion of Ceriodaphnia silvestrii. In these investigations, the computational program TOXSTAT 3.3 was used to perform the statistical tests. Nevertheless, only the studies performed with the Daphnia similis had statistical means, as the tests with the Ceriodaphnia silvestrii species did not present statistical significance. Therefore, it was verified that Ceriodaphnia silvestrii in the conditions studied here (concentrations of 1,0 and 50,0 \'mü\'g/L) did not present evidences of sexual reversion. As a main conclusion, the present study demonstrates the need of incorporating the evaluation and identification of emergent substances in the protocols used for the control and management of water resources. Among the concerns, special care must be taking to verify correlations between hormone and toxicity.

Programas de conservação do solo e da água que utilizam a bacia hidrográfica como unidade de planejamento têm sido amplamente empregados nos estados do sul do Brasil, com bons resultados. Um componente importante de seguimento desses programas se refere à implantação de projetos de monitoramento hidrossedimentométrico e de qualidade de água para avaliar o impacto nos recursos hídricos das práticas introduzidas. De uma maneira geral, os resultados obtidos pelos projetos de monitoramento têm sido pouco conclusivos. Isso devese, principalmente, a limitações dos procedimentos experimentais adotados. Este estudo propõe uma metodologia de avaliação que combina técnicas tradicionais de monitoramento com técnicas de identificação de fontes de sedimentos. O trabalho foi realizado numa pequena bacia rural (1,19 km2) localizada no sul do Brasil, a qual foi monitorada antes e depois da implementação de práticas conservacionistas através do Programa de Combate à Pobreza Rural (RS-RURAL). Foram utilizados, neste trabalho, cinqüenta eventos de precipitação que ocorreram entre maio de 2002 e março 2006. As práticas conservacionistas implantadas pelo programa, como a adubação verde de inverno e o cultivo mínimo do fumo, foram progressivamente adotadas pelos agricultores. Avaliações hidrossedimentométricas foram realizadas através de medições de precipitação, volume escoado superficialmente, vazão máxima e produção de sedimentos dos eventos. Os resultados indicaram que tanto o volume de escoamento superficial como a vazão máxima diminiu significativamente depois da implementação das práticas conservacionistas. Já em relação à produção de sedimentos nos eventos, verificou-se uma redução de, aproximadamente, 80% para os eventos de baixa magnitude e cerca de 40% para os eventos de média magnitude. Com relação à aplicação da técnica de identificação das fontes de sedimentos, verificou-se para os períodos pré- e pósimplementação uma diminuição da contribuição das lavouras e estradas de 62% e 36% para 54% e 24%, respectivamente, enquanto a contribuição dos canais de drenagem aumentou de 2% para 22%. O acoplamento das técnicas de identificação de fontes de sedimentos com técnicas tradicionais de monitoramento hidrossedimentométrico foi eficaz em elucidar não apenas os efeitos das práticas conservacionistas na produção de sedimentos da bacia, mas também a inter-relação dinâmica entre as fontes. / Soil and water conservation programs that use catchments as planning units have been widely and successfully used in the southern states of Brazil. An important follow-up component of these programs is the installment of hydrosedimentometric and water quality monitoring projects to evaluate the impact of the practices introduced on water resources. In general, these monitoring projects have yielded inconclusive results, mostly due to procedural limitations. This study proposes a method that combines traditional monitoring techniques with sediment source identification. The study was carried out in a small rural basin (1.19 km2) located in southern Brazil, which was monitored before and after the introduction of conservation practices by the Program to Combat Rural Poverty (RS-RURAL). Fifty rainfall events occurring between May 2002 and March 2006 were included in the study. The conservation practices, such as green manure and reduced tillage tobacco production, were progressively adopted by local farmers. Hydrosedimentometric evaluations were performed using rainfall measurements, surface runoff volume, peak flow and sediment yield for the rainfall events. Results indicate that both runoff volume and peak flow declined significantly after implementation of conservation practices. Sediment yield was reduced by approximately 80% for low magnitude events and around 40% for medium magnitude events. Regarding sediment source identification, the sediment contribution from fields and roads declined from 62% and 36%, before implementation, to 54% and 24%, respectively, after implementation. The contribution from drainage channels increased from 2% to 22%, however, during the same period. The combination of sediment source identification and traditional sediment monitoring techniques demonstrated not just the impact of conservation practices on sediment yield in the catchment, but also the dynamic interactions between sediment sources.

A avaliação geoquímica da bacia de drenagem do Rio Mampituba foi realizada através da aplicação de geoindicadores aliada ao uso dos isótopos de Sr e Pb como traçadores de fontes e processos. O presente estudo realizou uma investigação preliminar da distribuição espacial e sazonal de geoindicadores como a geoquímica das águas superficiais, dos solos e dos sedimentos de fundo para determinar as características naturais da bacia de drenagem. A utilização de ferramentas isotópicas permitiu traçar as principais fontes de proveniência do material presente nas águas. A geoquímica das águas superficiais revelou que o Rio Mampituba apresenta águas bicarbonatadas sódicas. Porém, na região do curso inferior, sob forte influência marinha devido à variação das marés, as águas assumem características cloretadas sódicas, temporariamente. A geoquímica dos solos e sedimentos de fundo revelaram que estes materiais sofreram já um processo de intemperismo químico de moderado a intenso, e são emriquecidos principalmente em Ti, Fe, Zn e Cu. A aplicação de isótopos de Sr através da razão 87Sr/86Sr nas águas, cujos valores variaram entre 0,7091 a 0,7131, revelaram que o material em suspensão apresenta a mesma fonte geoquímica, dependendo principalmente do intemperismo das rochas e escoamento dos solos, porém sofrendo uma forte influência das águas marinhas na regiao do curso inferior devido a variação das marés. Esta última é responsável pelos processos de homogeneização da razão isotópica de Sr para as águas do curso inferior da bacia. A aplicação dos isótopos de Sr nos solos e sedimentos de fundo, cujos valores estão dentro do intervalo de 0,7142 a 0,721, comprovam a natureza geoquímica oriunda dos basaltos e riolitos ocorrentes nas cabeceiras da bacia, além de providenciar razões isotópicas para ajudar a compôr o background natural da região. A aplicação de isótopos de Pb foram concordantes com os resultados obtidos para Sr. O cruzamento de ambos sistemas isotópicos, Sr x Pb, permitiu refinar os processos de erosão dentro da bacia, revelando que além das fontes geoquímicas naturais, uma terceira fonte poderia estar inlfuenciando a geoquímica dos solos e sedimentos de fundo da bacia. / The geochemistry of the drainage basin of the Mampituba River, in south Brazil, was evaluated by a coupled study of geoindicators and the use of Sr and Pb isotopes as tracers for sources and processes. This study performed a preliminary investigation of spatial and seasonal distribution of the geochemistry of surface waters, soils and bed sediments in order to determine the natural characteristics of the drainage basin. The use of isotopic tools allowed us to trace the major sources of the suspended material in the waters. The geochemistry of the surface waters revealed that the Mampituba River has sodic bicarbonated waters, although sea level variations caused by tides and atmospheric conditions can also play significant roles in the lower course and render the waters temporarily salty and sodic chlorinated. The CIA (chemical index of alteration) value of soil and bed sediments confirms that the Mampituba basin has undergone moderate to intense silicate weathering. The geochemical assessment of soils and bed sediments was carried out using enrichment factor, which showed that Ti, Fe, Zn and Cu are enriched. The Sr isotope ratios (87Sr/86Sr) in surface waters range from 0.709 to 0.7131. This difference can be attributed to the presence of volcanic rocks, which have a higher 87Sr/86Sr, and to the influence of marine waters in the study area. The first factor controlling the distribution of Sr isotope ratios is the bedrock distributed around the overall basin. Regional variation in the 87Sr/86Sr value shows that it is higher in the western basin, where volcanic rocks are distributed, and lower in the river mouth, under strong tidal influence. The 87Sr/86Sr plot for soils and bed sediments (0.7142 to 0.721) reveals more clearly the similarities of bedrocks. Secondly, this study shows the advantage of using two types of isotopic tracers (Sr, Pb) in examining surface processes in small catchments, and documenting the natural end-members. Sr isotopes give useful information on water movements. Lead isotopes confirm well the origin of the metals associated with the soil and bed sediments. Furthermore, the combination of both isotopic systems illustrate the facet of weathering and the major contribution of natural sources.

O Rio Mampituba deságua no Oceano Atlântico e demarca a fronteira litorânea dos Estados de Santa Catarina (SC) e Rio Grande do Sul (RS) na Planície Costeira Sul Brasileira. Ao longo deste limite costeiro existem duas interrupções na deriva litorânea, uma composta pelos afloramentos de rochas da Bacia do Paraná no município de Torres-RS e a outra pelo Rio Mampituba. A quebra na deriva litorânea neste ponto já existia naturalmente, devido à barreira hidráulica constituída pela foz natural do rio, porém seus efeitos eram brandos. Em meados da década de 70 foram construídos dois guias correntes que se prolongam mar adentro, constituindo dois molhes, um ao sul e outro ao norte na desembocadura do rio. A partir dessa construção começaram a surgir modificações morfodinâmicas, que alteraram os setores costeiros a montante e a jusante dos molhes. São duas as praias adjacentes aos molhes que há quase quatro décadas convivem com as consequências da obra: a Praia Grande no município de Torres (RS) ao sul, e a Praia de Passo de Torres (SC) na cidade de mesmo nome ao norte do rio. Os métodos utilizados nesse trabalho são compostos de observação e diagnóstico periódico de campo com levantamento de perfis topográficos ao longo dos dois segmentos praiais adjacentes aos molhes durante um ano. Aliados a esse método, foram coletadas amostras de sedimentos e também foi realizada uma classificação morfodinâmica dos segmentos. Além disso, foi elaborado um levantamento multitemporal com imagens de satélite e fotos aéreas em um período de 45 anos. Desse modo, foi possível quantificar as taxas de erosão na praia no setor extremo norte à sotamar das estruturas na praia de Passo de Torres e de deposição nos demais setores os quais provocaram um processo de (re) organização do espaço praial. Os segmentos praiais próximos aos molhes foram caracterizados como zonas de sombra para as ondulações por apresentarem variações morfodinâmicas distintas dos demais segmentos. Por fim, este estudo propõe subsídios para um melhor gerenciamento dos setores costeiros afetados. / The Mampituba River inlet flows into the Atlantic Ocean and demarks the coastal border between the states of Rio Grande do Sul (RS) and Santa Catarina (SC) in the South Brazilian Coastal Plain. By this coastal limit, there are two interruptions in the longshore drift, one composed by the granite outcrops of the Paraná Basin in the city of Torres (RS) and the other by the Mampituba River. The interruption in the longshore drift in this place already happened but was a natural process that exist due the hydraulic barrier that the inlet naturally do, but the effects weren´t so intense. During the early seventies two jetties were built, one in the south and another one in the north side of the inlet. After this construction morphodynamics changes started to happen and the changes occur in the two streches of coast, upper and downdrift of the jetties. They are two beaches, adjacent of the inlet, that are living with the consequences of the work by almost four decades: the Praia Grande in the city of Torres (RS) located south and the beach of Passo the Torres (SC), in the city with the same name in the north side of the river. The methods used in this research are the periodic field observation and diagnosis with topographic profiles survey in both beaches over a year. Combined with this method, sediment samples were collect, and a morphodinamic classification of the beach segments was also performed. Beside this, was developed a multitemporal survey with satellite images and aerial photographs over a period of 45 years. With this method, it was possible quantify the rates of erosion in the further north sector, downdrift of the jetties in Passo the Torres beach and accretion in other sectors, which caused a reorganization process in the beach environment. The beach segments near the jetties were characterized like shadows zones for the waves by presenting differents morphodynamics variations comparing with the other segments. Finally, this study proposes subsidies for a better management of affected coastal areas.

A proposta deste trabalho consiste na aplicação de dados de concentração de sedimentos em suspensão, na zona de arrebentação das ondas, para quantificar o transporte longitudinal que ocorre no Litoral Norte do Estado do Rio Grande do Sul – Brasil. Os dados de suspensão foram coletados a partir de uma estrutura construída perpendicularmente à linha de praia (Plataforma de Pesca de Tramandaí). As amostragens foram feitas, de modo a cobrir a zona de arrebentação, para diferentes distâncias do fundo. Verificou-se ao longo do trabalho, que o valor médio da concentração de sedimentos em suspensão (C) em quilogramas massa por metro linear de praia, apresentou como propriedade principal, uma forte proporcionalidade com a área da seção (S), ao longo do perfil, (C(kg;m) = 3,10-4 S2 + 0,1173 S). Utilizando esta particularidade, foi proposto um modelo utilizando as equações do perfil de equilíbrio de Dean (1977) para gerar o perfil de fundo. O limite deste foi obtido pela profundidade do ponto de arrebentação, determinada através da metodologia proposta por Herbich (2000). A área foi obtida por integração da equação de Dean, entre a linha de praia e o limite da zona de arrebentação. Através da propriedade citada acima, obteve-se a concentração total de sedimento entre a linha de praia e a arrebentação. O fluxo de sedimento foi obtido pelo produto da concentração total pela velocidade de corrente obtida pela aplicação da equação de Longuet-Higgins (1970). Os dados de ondas utilizados foram obtidos a partir de previsões fornecidas pela NOAA (National Oceanic Atmospheric Administration), para o ano de 2009. Observou-se ainda, que a direção do transporte resultante foi de SW para NW, em acordo com observações geológicas. O valor encontrado foi 314.799,10 m3/ano. / The purpose of this work is the application of data of suspended sediment concentration in the breaking zone waves, to quantify the longitudinal transport that occurs on the northern coast of Rio Grande do Sul - Brazil. The data of suspended sediment were collected from a structure built perpendicular to the beach line (Fishing Platform Tramandaí). The samples were taken so as to cover the breaking zone for different distances from the bottom. It was found during the study, the mean value of the suspended sediment concentration (C) in kg weight per linear meter of sand, presented as a main property, a strong proportionality to the sectional area (S) along the profile (C (kg/m) = 3.10-4 S2 + 0,1173S). Utilizing this characteristic, we propose a model using Dean’s (1977) equations of equilibrium profile, to generate the bottom profile. The limit of this was obtained by the depth of the point of breaking, determined using the methodology proposed by Herbich (2000). The area was obtained by integrating the equation Dean between the beach line and the limit of the breaking zone. Through the property mentioned above, there was obtained a total concentration of sediment between the beach line and breaking zone. The flux of sediment was obtained by the product of total concentration and the velocity of flux obtained by applying the equation Longuets-Higgins (1970). The wave data used were obtained from forecasts provided by NOAA (National Oceanic Atmospheric Administration) for the year 2009. It was also observed that the direction of transport resulting from SW to NW, in agreement with geological observations. The value found was 314799,10 m3/year.

O constante aumento da população tem gerado intensa ocupação das áreas costeiras em todo mundo. A exploração dos recursos naturais de forma não sustentável proporciona um desequilíbrio que dependendo das proporções pode gerar graves prejuízos ambientais e financeiros. Diante deste cenário exploratório a pesquisa dos ambientes costeiros aparece como uma maneira de entender, planejar e desenvolver estas regiões de forma mais equilibrada. O estudo sobre hidrodinâmica costeira e transporte de sedimentos tem sido aplicado com o objetivo de gerar conhecimento e desse modo auxiliar as tomadas de decisões. A dinâmica dos ambientes costeiros é complexa e o seu entendimento aborda uma serie de variáveis as quais podem afetar as regiões costeiras de formas diferentes. A área estudada nesta tese, a baia de Tijucas, é particularmente caracterizada por apresentar alta concentração de sedimentos finos, seu comportamento proporcionou ao longo do tempo o aprisionamento de grande quantidade de sedimentos formando um ambiente muito diferente das áreas em torno da baia. O papel da baia na retenção e no transporte sedimento finos para plataforma adjacente torna-se o alvo desta pesquisas que por meio de dados de campo e modelos numéricos procuram entender os efeitos das forçantes ambientais sobre a baia. A dinâmica da baia esta diretamente relacionada a intensidade dos ventos, altura das ondas e volume da descarga fluvial, neste contexto é relevante a relação com os eventos climáticos de alta transferência de energia como a passagem de frentes frias pelo estado de Santa Catarina. O presente estudo é compreendido por três artigos; o primeiro artigo busca avaliar por meio de simulação numérica o efeito dos ventos modais e descarga fluvial anual média do rio Tijucas na hidrodinâmica da baia, a troca de água entre baia e plataforma adjacente assim como o tempo de residência da água em cenários com ventos nordeste (condição típica) e ventos sudeste (condição de frente fria), o segundo artigo avalia por meio de simulação numérica e dados de campo o comportamento da pluma de sedimentos do Rio Tijucas em cenários de alta concentração e descarga de sedimentos sob condições de ventos nordeste e sudeste, já o terceiro artigo avalia através da simulação numérica de modelos acoplados o efeito das ondas no cisalhamento do fundo, na erosão, ressuspensão e deposição de sedimentos em cenários de ventos nordeste e sudeste. A baia de Tijucas apresenta um padrão de aguas calmas a maior parte do tempo, a energia envolvida na sua dinâmica esta diretamente relacionada a intensidade das forçantes e condições climáticas. Em eventos de passagem de frente frias por esta região a tendência é que haja maior descarga fluvial, ventos mais fortes e ondas mais altas, nestes períodos estas forçantes são capazes de afetar significativamente a hidrodinâmica da baia adicionando, ressuspendendo e transportando sedimento em maiores intensidades o que consequentemente proporciona maior troca de água entre baia e plataforma, estes períodos são marcados pela maior energia hidrodinâmica e transporte de sedimento baia afora. No entanto o balanço final do comportamento da baia evidencia um cenário geral de baixa troca com a plataforma adjacente. / The constant increase of population has generated intense occupation of coastal areas worldwide. The unsustainably exploitation of natural resources provides an unbalance that depending on the proportions can lead to serious environmental damage and financial. Given this exploratory scenario the research of coastal environments appears as a way to understand, plan and develop these areas more balanced. The study on coastal hydrodynamics and sediment transport have been implemented with the objective of generating knowledge and thereby assist decision. The dynamics of coastal environments is complex and its understanding addresses a series of variables which can affect coastal regions in different ways. The area studied in this thesis, the Tijucas bay, is particularly characterized by high concentration of fine sediments, their behavior provided over time trapping large amounts of sediments forming a very different environment of the areas around the bay. The role of the bay on retention and fine sediment transport to the adjacent platform becomes the target of this research that through field data and numerical models seek to understand the effects of environmental forces on the bay. The dynamics of the bay is directly related to the intensity of the winds, wave heights and volume of river discharge, in this context is relevant with respect to the climatic events of high energy transfer as the passage of cold fronts by the state of Santa Catarina. This study is comprised of three articles, the first article seeks to evaluate through numerical simulation the effect of modal winds and average annual river discharge of the river Tijucas on the bay hydrodynamics, the water exchange between bay and adjacent platform as well as time residence of water in scenarios with northeast winds (typical condition) and southeast winds (cold front condition), the second article evaluates through numerical simulation and field data the behavior of sediment plume River Tijucas in scenarios of high concentration and sediment discharge under conditions of winds northeast and southeast, already the third article evaluates through the numerical simulation of coupled models the effect of shear waves at the bottom of the bay, in erosion, in sediment deposition and resuspension on scenarios with northeast and southeast winds. The bay Tijucas shows a pattern of calm waters most of the time, energy involved in its dynamics is directly related to the intensity of the forces and climate conditions. In the event of cold front passage through this region the trend is that there is greater river discharge, strongest winds and highest waves, these periods these forces are able to significantly affect the hydrodynamics of the bay adding, resuspending and transporting sediment into the higher intensities which consequently provides greater water exchange between bay and adjacent shelf, these periods are marked by higher energy hydrodynamics and sediment transport bay outside. However the final balance of the behavior of the bay shows a general scenario of low exchange with the adjacent platform.