Diss. (sammanfattning) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv. / Härtill 3 uppsatser.

Thesis (M.S.)--University of Tennessee Health Science Center, 2006. / The electronic version of this thesis is available at http://etd.utmem.edu/WORLD-ACCESS/2006-002-yan.pdf Includes bibliographical references (leaves 128-136).

Orientador: Jozue Vieira Filho / Resumo: Neste trabalho foram realizados estudos, análises, simulações e implementações de um sistema de power harvesting utilizando transdutores piezelétricos, com o objetivo de extrair a máxima potência. A fim de alcançar tal objetivo, o sistema mecânico e a interface elétrica foram analisados com foco na quantidade de potência extraída. Com os resultados básicos desses estudos, tem-se que o desempenho de tais sistemas depende da interação eletromecânica, da deformação, da frequência de excitação e da carga conectada. Com exceção do último, esses parâmetros não interferem no modelo tradicional de simulação no SPICE. Para aprimorar os resultados da simulação, foi proposta uma metodologia para a modelagem do sistema mecânico com a interface elétrica, implementada e avaliada em MATLAB/Simulink e em SPICE com VHDL-AMS. Além disso, um novo circuito eletrônico, denominado Conversor Direto CA-CC com Chaveamento Sincronizado - CDCS, foi projetado para maximizar a potência média extraída e reduzir sua dependência com a frequência de excitação e com a carga conectada. Os resultados das simulações foram comparados com dados experimentais para os circuitos eletrônicos retificador em ponte e SSHI em paralelo. A modelagem desenvolvida em SPICE com VHDL-AMS apresentou melhores resultados, pois permite uma modelagem mais precisa dos componentes eletrônicos sem comprometer o domínio mecânico. Comparado com três circuitos existentes na literatura (retificador em ponte, SSHI em paralelo e SECE), o cir... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work studies, analysis, simulations and the implementation of power harvesting system using piezoelectric transducer were done aiming to extract its maximum power. In order to achieve this goal, the mechanical system and electrical interface were analyzed especially focused on the amount of power that can be able to extracted. The conclusion of these studies was that the system performance depends of the electromechanical interaction, deformation, excitation frequency and the connected load. Except for the latter, these parameters does not interfered in the standard model by SPICE. To improve the simulation results, a novel methodology for modeling the mechanical system with electrical interface was proposed. It was implemented and evaluated in MATLAB/Simulink and in SPICE with VHDL-AMS. In addition, a new electronic circuit, well know as Direct AC-DC Converter with Synchronous Switch (CDSS), was designed to improve the extract power and the response at the frequency of excitation and the connected load. The simulation results were compared with experimental data for the electronic circuits: bridge rectifier and P-SSHI. The SPICE with VHDL-AMS model offered the best results, since it allows accurate model for the electrical component without compromising the mechanical system. The performance of the proposed circuit was compared with three electronic circuits (bridge rectifier, P-SSHI and SECE). The results show that the proposed circuit presented the higher power ext... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Raniere Barreto (raniere.barros@ufvjm.edu.br) on 2018-05-07T19:57:19Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) victor_luiz_batista_aguiar.pdf: 2508647 bytes, checksum: 87d9596e1cf8e04b90b12aa373fa4748 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2018-05-08T12:30:45Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) victor_luiz_batista_aguiar.pdf: 2508647 bytes, checksum: 87d9596e1cf8e04b90b12aa373fa4748 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-08T12:30:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) victor_luiz_batista_aguiar.pdf: 2508647 bytes, checksum: 87d9596e1cf8e04b90b12aa373fa4748 (MD5) Previous issue date: 2017 / A crescente demanda pela utiliza??o de recursos h?dricos em nossa sociedade faz com que seja necess?ria a amplia??o dos meios de capta??o de ?gua. As ?guas subterr?neas surgem como alternativa ? capta??o convencional, tendo em vista que o armazenamento da ?gua nas camadas inferiores do solo garanta a manuten??o da qualidade deste recurso, uma vez que passam por processos naturais de filtra??o. Nesse sentido, a caracteriza??o dos sistemas aqu?feros por meio de modelagem matem?tica surge como ferramenta de aux?lio na compreens?o do fluxo subterr?neo local. A presente pesquisa tem como principal objetivo analisar o comportamento hidrogeol?gico do munic?pio de Te?filo Otoni - MG, com base em simula??es oriundas de modelos conceituais, pelo m?todo das diferen?as finitas. Por meio de simula??o de propriedades influentes no transporte h?drico como taxa de recarga, vaz?o de bombeamento de po?os e condutividade hidr?ulica, foi poss?vel observar as varia??es nos valores m?ximos e m?nimos de carga hidr?ulica em pontos discretizados nos limites do modelo conceitual proposto, auxiliando assim no entendimento dos resultados obtidos. / Disserta??o (Mestrado Profissional) ? Programa de P?s-Gradua??o em Tecnologia, Sa?de e Sociedade, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2017. / The growing demand for the use of water resources in our society makes it necessary to expand the means of abstraction of water. Groundwater emerges as an alternative to conventional abstraction, owing to the storage of water in the lower layers of the soil ensures the maintenance of the quality of this resource, since they undergo natural filtration processes. In this sense, the characterization of the aquifer systems through mathematical modeling appears as a tool to aid in the understanding of the local underground flow. The present research has as main objective to analyze the hydrogeological behavior of Te?filo Otoni - MG, based on simulations derived from conceptual models, by the finite difference method. By means of simulation of influent properties in the water transport as recharge rate, well pumping rate and hydraulic conductivity it was possible to observe the variations in the maximum and minimum values of hydraulic head in discretized points within the limits of the proposed conceptual model, thus helping in the understanding of the results obtained.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:34:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-04-24Bitstream added on 2014-06-13T19:04:57Z : No. of bitstreams: 1 duque_lhm_dr_guara.pdf: 1861000 bytes, checksum: 826224c8ed71ff732f9aa6af40eab143 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Um modelo fundamentado nos sistemas multicorpos, com sete corpos rígidos e oito corpos flexíveis, com três graus de liberdade para cada um dos corpos rígidos está sendo proposto. Os corpos rígidos são providos de inércia e os corpos flexíveis trabalham como juntas e não são providos de inércia. A solução numérica do modelo foi obtida com o método Runge-Kutta. Os parâmetros de influência, curvatura inicial da espinha lombar, posições dos centros geométricos das vértebras, tórax e da sacrum-pélvis, e o ponto de aplicação da força póstero-anterior (PA), foram obtidos de radiografia digital de cada paciente. O modelo foi simulado com dados de literaturas (obtidos de experimentos in vivo e em peças anatômicas). Os resultados foram satisfatórios do ponto de vista dos terapeutas e apresentam-se em conformidade com outros modelos propostos. O modelo oferece vantagem na aplicação individualizada a cada paciente pelos terapeutas, e foi construído com a metodologia de análise das forças aplicadas e suas reações diferentemente de outros modelos que apoiam-se nos métodos de análise das energias. O objetivo principal deste trabalho será o de avaliar o comportamento dinâmico do segmento lombar da coluna vertebral humana incluindo as massas do tórax e da pelve, por um modelo não-linear da rigidez viscoelástica estabelecido a partir da relação força-deslocamento obtida por experimentação in vivo. / Evaluate a dynamic behavior of the human lumbar spine, with non-linear viscoelastic stiffness model followed by experimental data. Many of the techniques for the clinical treatment of dysfunction acting on lumber segments of the human spine have been based in the application of a postero anterior forces. Existing models to predict the state of lumber segments are restricted to evaluate general characteristic, furthermore, they use unrealistic boundary condition for its analysis. Periodic oscillatory posteroanterior forces were applied on each vertebra with initial lordotic curvature of the lumbar spine. A model is based on the multibody system of seven rigid bodies and eight deformable bodies representing human spine composed of thoratic, lumber and sacrum-pelvis segments. On each lumber were considered three degree of freedom(posterior - anterior, axial and flexion - extension). The rigid bodies are provided with inerti and the deformable bodies, wich would as joints with no inertia provided. Numerical solution of proposed model was solved with Ringe-Kutta methods. Parameter of influence, initial lordotic curvature, positions of the geometric centers of the vertebras, thorax and of the sacrum-pelvis, and point of application of the posteroanterior force (PA) were evaluated from x-ray image of patients. Nonlinear stiffness character introducedin the model affects the motion stability when periodic posteroanterior forces are applied to one vertebra.

In the last decade, significant intensification has occurred in studies on raw water charges. However, the real possibility of charge application has provoked questions and concern in society, mostly due to the few studies developed where charges were actually applied. The main objective of this research was to evaluate the applicability of raw water charges in a Brazilian basin, taking into account the limitations of existing data, other management instruments previously studied in the basin and the opinion of the water basin management committee. First, records on basin water users were improved and made consistent. Next, a raw water charge model was developed and simulated, based on actions indicating the annual values that need to be collected. Economic impact and social acceptability were analyzed. The results obtained were compared with simulations performed using raw water charge models of the CEIVAP and PCJ committees. For orientation of the values to be charged, the following principles were used: (a) PUP User-Pay Principle; and (b) PPP Polluter-Pay Principle. The Santa Maria River Basin was chosen as the case. It is located on the southernmost border of the state of Rio Grande do Sul. It has an area of 15,754 km² and its main economic activity is rice production. For the R$ 68.5 million investment financed over 20 years, the average fee was R$ 0.0085/m³, but this value could vary from R$ 0.0001/m³ to 0.0294/m³ according to the weights of the variables established in the model. The levying by sector was: Agriculture 44.85%; Urban Water Supply 41.35%; Rural Water Supply 12.36%; Industry 0.20%; and Cattle raising 1.24%; and by type of use was: Collecting 27.18%; Consumption 21.71% and Dilution 51.10%. The different simulations showed that the charging in the Santa Maria River Basin is viable, providing that the economic impact on sector users is determined. The present study also observed that the basin population is unaware of the management system for water resources. However, the general population is in favor of charges based on the objectives established in Brazilian legislation. The present study demonstrated that the principal aim of the initial raw water charge application process in Brazil will be the obtainment of financial resources to solve the problems of basin water resources. Nevertheless, the way to achieve this must be based on criteria of justice, efficiency and environmental sustainability and not based merely upon political decisions or social criteria. / Nesta última década ocorreu uma significativa intensificação nos estudos de cobrança pelo uso da água. Entretanto, a possibilidade real de aplicação da cobrança tem provocado dúvidas e inquietações na sociedade, principalmente devido aos poucos trabalhos desenvolvidos em que a cobrança foi efetivamente implantada. O objetivo central desta pesquisa é avaliar a aplicabilidade da cobrança pelo uso da água à realidade de uma bacia hidrográfica brasileira, considerando a limitação dos dados existentes, os outros instrumentos de gestão já estudados e a participação do comitê de gerenciamento da bacia. Em primeiro lugar, foram aprimorados e consistidos os dados cadastrais dos usuários de água da bacia. A seguir, foi desenvolvido e simulado o modelo de cobrança pelo uso da água, baseado em ações que indicaram os valores anuais a serem arrecadados. Foi analisado o impacto econômico sobre os setores usuários e a aceitabilidade social da cobrança. Os resultados obtidos foram comparados com simulações realizadas utilizando os modelos de cobrança dos comitês CEIVAP e PCJ. Para a orientação dos valores a serem cobrados, os seguintes princípios foram adotados: (a) PUP Princípio Usuário Pagador; e (b) PPP Princípio Poluidor Pagador. A bacia de estudo foi a bacia do Rio Santa Maria, localizada na fronteira sudoeste do Estado do Rio Grande do Sul, com uma área de 15.754 km² e atividade econômica preponderante a produção de arroz. Para o investimento de R$ 68,50 milhões, financiado em 20 anos, a tarifa média foi de R$ 0,0085/m³, podendo variar de R$ 0,0001/m³ a 0,0294/m³ de acordo com os pesos das variáveis estabelecidas no modelo. A arrecadação por setor usuário foi: Agricultura 44,85%; Abastecimento Urbano 41,35%; Abastecimento Rural 12,36%; Indústria 0,20%; e Pecuária 1,24%; e por tipo de uso foi: Captação 27,18%; Consumo 21,71% e Diluição 51,10%. As diferentes simulações realizadas demonstraram que a cobrança na bacia do Rio Santa Maria é viável, desde que sejam obtidos pequenos impactos econômicos nos setores usuários. A pesquisa constatou também que a população da bacia desconhece o sistema de gerenciamento dos recursos hídricos. Entretanto, de um modo geral, a população é favorável à cobrança com os objetivos preconizados nas legislações brasileiras. A experiência deste trabalho trouxe a certeza de que, no início do processo de implementação da cobrança pelo uso da água no Brasil, o objetivo principal será arrecadar recursos financeiros para solucionar os problemas dos recursos hídricos das bacias. Contudo, a maneira de realizar esta arrecadação deve ser baseada em variáveis ou critérios de justiça, eficiência e sustentabilidade ambiental e não serem pautadas exclusivamente por decisões políticas ou critérios sociais.

Um experimento em campo foi implantado na Embrapa Pecuária Sudeste em São Carlos-SP (21°57\'42\"S, 47°50\'28\"W) de 2010 a 20 11. Foram conduzidos simultaneamente dois ensaios com o capim-mombaça que diferenciaram entre si pela presença ou não da irrigação. O delineado em blocos completos casualizados com quatro repetições foi utilizado em cada ensaio. Os tratamentos foram representados pela soma diária da temperatura média do ar de 250; 500; 750 e 1000° C durante cada período de rebrotação. Após as avaliações referentes ao tratamento de 1000 °C acumulados, toda a pastagem era cortada a 0,3 m de altura do solo, fertilizadas (N-P-K) e iniciado um novo ciclo de rebrotação e avaliações. Ao longo de 13 meses foram avaliados 8 ciclos de rebrotação. As variáveis avaliadas em cada tratamento foram acúmulo de massa seca total acima do resíduo, identificação do meristema apical em vegetativo ou reprodutivo, índice hídrico (IH) estimado pela relação entre a evapotranspiração real (ensaio não irrigado) e da cultura (ensaio não irrigado) estimadas tanto pelo método direto (Diviner) e pela evapotranspiração atual com a potencial pelo indireto (Climatológico). Os dados gerados nos experimentos foram utilizados para determinar os valores críticos das principais variáveis que influenciam no crescimento do capim-mombaça, além de parametrizar e avaliar um modelo empírico de graus-dia (GD); um modelo empírico de unidades-fototérmicas (UF); um modelo empírico de índice de crescimento climático (ICC) e um modelo de função biofísica (APSIM-Growth). Os resultados demonstraram que a produção relativa do capimmombaça diminui linearmente com a redução do IH. A temperatura base foi estimada em 15,6 °C e o capim-mombaça, e o período de flores cimento indica que essa cultiva seria uma planta de dias curtos sendo o valor de fotoperíodo crítico próxima a 11,81 h. Os modelos de GD, UF e ICC foram bem ajustados com os dados do experimento irrigado, assim como o modelo APSIM-Growth após a modificação de alguns parâmetros. Durante a etapa de avaliação dos modelos, com dados independentes de pastagem irrigada (literatura) e não irrigada (experimento não irrigado), todos os modelos apresentaram um bom desempenho, sendo o APSIM-Growth o modelo que apresentou um menor erro na média geral (6 kg MS/ha/corte) e o modelo UF o modelo empírico que proporcionou valores preditos mais próximo dos observados, com um erro médio geral de 268 kg MS/ha/corte. / Two experiments were held simultaneously at Embrapa South-East Cattle Research Center (São Carlos, SP, Brazil, 21°57\'42\"S , 47°50\'28\"W) in 2010-2011 using Panicum maximum cv. Mombaça (Guineagrass). They were differentiated by the presence or absence of irrigation. The randomized complete block design with four replications was used. The treatments were determined by cumulative thermal times during each growth cycles (i.e. 250, 500, 750 and 1000 °C, base temperature = 0 °C). After the last sample time (1000° C) of each cycle, all the plots were uniformly cut up to 0.3 m above the soil surface to begin a new cycle of re-growth and sampling. At every new growth cycle the pasture was fertilized (N-P-K). The variables recorded were the dry matter above-residue, identification of apical meristem at vegetative state or flowering one, calculation of water index (WI) by ratio between real evapotranspitarion to crop evapotranspiration using the direct method (Diviner) or actual evapotranspitarion to potential evapotranspitarion usgin an indirect method (Climatologic). The data sets from the experiments were used to determine the critical values of the main variables that may influence the Guineagrass growth, besides parameterizing and evaluating an agroclimatic degree-day model (DDi); a photo-thermal-units model (PUi); a growth climate index model (GCIi) and one biophysical function model (APSIM-Growth). The results showed that the relative production of Guineagrass decreases linearly with the reduction of the WI. The base temperature was estimated equal to 15.6 ° C and Guineagrass is possibly identified as a short-day plant with a photoperiod critical value close to 11.81 h. All models performed well during the parameterization (R2 from 0.78 to 0.86 and coefficient of variation from 27 to 32.1%), and evaluation (R2 from 0.69 to 0.78; agreement index from 0.88 to 0.93; coefficient of variation from 37.6 to 50.2% and mean bias error from 6 to 470 kg DM ha/cutting). APSIM model was the one that showed a minor error and UF model was the empirical model that provided predicted values closer to the observed.

Submitted by FLAVILENE DA SILVA SOUZA (flavilener3@gmail.com) on 2018-04-24T19:08:16Z No. of bitstreams: 1 tese_flavilene_final.pdf: 13353047 bytes, checksum: d43d4d8f0c658e67b155882a0640ae05 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-04-24T19:20:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 souza_fs_dr_ilha.pdf: 13353047 bytes, checksum: d43d4d8f0c658e67b155882a0640ae05 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-24T19:20:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 souza_fs_dr_ilha.pdf: 13353047 bytes, checksum: d43d4d8f0c658e67b155882a0640ae05 (MD5) Previous issue date: 2018-03-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho foram realizados estudos, análises, simulações e implementações de um sistema de power harvesting utilizando transdutores piezelétricos, com o objetivo de extrair a máxima potência. A fim de alcançar tal objetivo, o sistema mecânico e a interface elétrica foram analisados com foco na quantidade de potência extraída. Com os resultados básicos desses estudos, tem-se que o desempenho de tais sistemas depende da interação eletromecânica, da deformação, da frequência de excitação e da carga conectada. Com exceção do último, esses parâmetros não interferem no modelo tradicional de simulação no SPICE. Para aprimorar os resultados da simulação, foi proposta uma metodologia para a modelagem do sistema mecânico com a interface elétrica, implementada e avaliada em MATLAB/Simulink e em SPICE com VHDL-AMS. Além disso, um novo circuito eletrônico, denominado Conversor Direto CA-CC com Chaveamento Sincronizado - CDCS, foi projetado para maximizar a potência média extraída e reduzir sua dependência com a frequência de excitação e com a carga conectada. Os resultados das simulações foram comparados com dados experimentais para os circuitos eletrônicos retificador em ponte e SSHI em paralelo. A modelagem desenvolvida em SPICE com VHDL-AMS apresentou melhores resultados, pois permite uma modelagem mais precisa dos componentes eletrônicos sem comprometer o domínio mecânico. Comparado com três circuitos existentes na literatura (retificador em ponte, SSHI em paralelo e SECE), o circuito proposto obteve os maiores valores de potência extraída (102 µW) e de eficiência (70 %), além de apresentar resultados satisfatórios na faixa de operação da carga (1 kΩ - 1 MΩ) e largura de banda (6,0 Hz). / In this work studies, analysis, simulations and the implementation of power harvesting system using piezoelectric transducer were done aiming to extract its maximum power. In order to achieve this goal, the mechanical system and electrical interface were analyzed especially focused on the amount of power that can be able to extracted. The conclusion of these studies was that the system performance depends of the electromechanical interaction, deformation, excitation frequency and the connected load. Except for the latter, these parameters does not interfered in the standard model by SPICE. To improve the simulation results, a novel methodology for modeling the mechanical system with electrical interface was proposed. It was implemented and evaluated in MATLAB/Simulink and in SPICE with VHDL-AMS. In addition, a new electronic circuit, well know as Direct AC-DC Converter with Synchronous Switch (CDSS), was designed to improve the extract power and the response at the frequency of excitation and the connected load. The simulation results were compared with experimental data for the electronic circuits: bridge rectifier and P-SSHI. The SPICE with VHDL-AMS model offered the best results, since it allows accurate model for the electrical component without compromising the mechanical system. The performance of the proposed circuit was compared with three electronic circuits (bridge rectifier, P-SSHI and SECE). The results show that the proposed circuit presented the higher power extracted (102 μW) and of efficiency (70%). In addition, both the resistance range (1 kΩ - 1 MΩ) and the bandwidth (6,0 Hz) were improved. / CAPES: 99999.006504/2015-09

Hipóteses e sistemas ecológicos podem ser descritos pelos mais variados tipos de modelos teóricos. Modelos teóricos por sua vez descrevem sistemas idealizados e podem ser construídos sob diferentes abordagens. A ecologia foi profundamente influenciada por modelos ou hipóteses verbais construídos em uma abordagem predominantemente indutiva. Apesar de inspiradoras, tais hipóteses podem apresentar previsões que são logicamente falhas, uma vez que sistemas ecológicos são altamente complexos cujas trajetórias são difíceis de se prever intuitivamente. Neste sentido modelos teóricos quantitativos podem ser usados como ferramentas para traduzir hipóteses e deduzir previsões que podem ser confrontadas com dados reais. Modelos matemáticos são a forma mais tradicional e aceita de abordagem quantitativa. Apesar das vantagens analíticas da aplicação de modelos matemáticos, eles apresentam limitações para tratar de sistemas mais complexos e em escalas mais basais. Além disso, eles podem se tornar rapidamente complicados não só em termos de tratamento matemático mas também de entendimento por parte de um público mais biológico e empírico. Essa dificuldade de entendimento pode estar impedindo que estudos empíricos sejam fortemente embasados em teoria. Neste sentido, modelos computacionais pode ser uma solução promissora. Modelos computacionais podem ser criados para descrever sistemas virtuais que além de ser mais fáceis de serem desenvolvidos e entendidos por biólogos, permitem a inclusão de vários processos, variáveis e interações. Neste trabalho desenvolvemos um modelo baseado em indivíduos (IBM) para descrever comunidades com estocasticidade demográfica, interações intra e inter-específicas e dispersão. Com essa composição de modelo é possível combinar de diferentes maneiras três dos quatro processos presentes em hipóteses e teorias em ecologia, a saber: deriva, seleção e dispersão. No primeiro capítulo descrevemos os detalhes do modelo e como foi sua concepção e implementação. Ainda no neste capítulo simulamos o modelo explorando um espaço de parâmetros arbitrário, i.e. sem especificar um grupo ou sistema de estudo e analisamos o comportamento do modelo em relação à proporção de espécies persistentes ao fim da simulação e comparamos com a previsão do modelo determinístico de competição sem dispersão. No segundo capítulo aplicamos o modelo em uma versão não espacializada para avaliar dentro das premissas do modelo a consistência lógica das previsões da Hipótese da perturbação intermediária (IDH). No terceiro capítulo simulamos o modelo explorando um espaço de parâmetros baseados em dados empíricos de aves e avaliamos quais características das espécies as tornavam mais ou menos suscetíveis à extinção em paisagens com destruição de habitat. Por fim, discutimos brevemente sobre como o modelo apresentado o modelo apresentado e explorado aqui pode ser usado para diferentes propósitos e responder diferentes perguntas dentro dos contextos teóricos de cada capítulo da tese. E concluímos com algumas considerações finais sobre quais foram as contribuições de se desenvolver um modelo computacional e aplicá-lo a diferentes contextos nesta tese para a formação da doutoranda. / Ecological systems and hypothesis can be described by many different kinds of theoretical models. Theoretical models, on the other hand, are idealized descriptions of real systems that can be constructed under different approaches. Ecology was deeply influenced by verbal models or hypothesis under a inductive approach. Although inspiring, such hypothesis can be logically flawed, since ecological systems are highly complex which trajectories are difficult to predict by intuition. Accordingly quantitative theoretical models can be used as tools to translate hypotheses and deduce predictions that can be confronted with empirical data. Mathematical models are most traditional and well-accepted quantitative approach. Despite of the analytical advantages of using mathematical models , they have limitations to address the complexity of biological systems in lower scales. Furthermore, they become rapidly complicated not only in terms of mathematical treatment but also in terms of comprehension by a biological and empirical audience. This difficulties might prevent that theoretical studies predictions play its role of ground empirical studies. In this sense, computer simulation models can be a promising solution. Computer simulation models are more flexible to include various processes, variables and interaction than mathematical models. Furthermore, they create virtual systems that are easier to be developed and understood by biologists. Here, we developed an individual based model (IBM) to describe communities with stochastic demography, intra and inter-specific interactions and dispersion. With this configuration we can build models combining of different manners three of the four processes present in hypotheses and theories in ecology: drift, selection and dispersal. In the first chapter we describe the model details of implementation and conceptions. We also simulated the model to explore a broad parameter space of competing systems, without specifying a group or system of study; we then analyze the model behavior regarding the proportion of persistent species in the end of the simulation and compared the results with the predictions of deterministic model with competition, without dispersion. In the second chapter we apply the model in a non spatialized version of it to assess the logical consistency of the predictions of the Intermediate disturbance hypothesis (IDH). In the third chapter we used the model to describe fragmented landscapes. We explored a parameter parameters based on empirical data of birds and we evaluate which characteristics of the species made them more or less susceptible to extinction in landscapes with habitat destruction. Finally, we discussed briefly how the model can be used for different purposes and some of the future directions within the theoretical contexts of each chapter of the thesis. We conclude the thesis with a reflexion on how the development and exploration of computer model in this thesis contributed to the student ecological background.

Este estudo objetivou avaliar o efeito das mudanças no uso e cobertura do solo nos últimos 37 anos (1972 a 2008) na resposta hidrológica da bacia do rio Piracicaba, SP. As principais mudanças de uso e cobertura do solo na bacia neste período foram aumento da área urbana, redução da área de pastagem e aumento do plantio de canade- açúcar. Além disso, a bacia conta com uma peculiaridade, que é a presença do Sistema Cantareira, que desvia água à região metropolitana de São Paulo (RMSP), desde 1974. Foi utilizado o Modelo Hidrológico de Grandes Bacias (MGB), que tem a vantagem de avaliar de forma distribuída a variação da cobertura, do tipo e uso do solo, além da própria propagação no escoamento. O modelo foi ajustado à bacia do rio Piracicaba (área de 12.245 km2) para simulação de vazões diárias. Para o processo de ajuste do modelo foram utilizados dados diários de 1972 a 2008, de 12 postos fluviométricos, 61 pluviométricos e 20 meteorológicos, modelo numérico do terreno, mapas de solos e uso e cobertura do solo (para os anos: 1978, 1983, 1985, 1997 e 2003), e parâmetros que são importantes para diferenciar tipos de solo e usos e coberturas do solo. O processo de simulação das vazões foi realizado em duas etapas: calibração dos parâmetros (entre 1972 a 1990) e verificação (1991 a 2008). Para avaliação da qualidade de ajuste foi considerada a análise visual dos hidrogramas (vazões observadas e calculadas) e os valores das funções objetivo (R2, Rlog e V). Foi realizada uma análise de sensibilidade de cada parâmetro, a fim de verificar a influência de cada um. Os resultados mostram um bom ajuste entre as vazões diárias observadas e calculadas pelo modelo. Os melhores resultados das funções objetivo foram obtidos para as sub-bacias de maior área de drenagem. O Sistema Cantareira exerce forte influência na simulação das vazões diárias. As análises de sensibilidade dos parâmetros revelam que os resultados da simulação do modelo são extremamente sensíveis às variações dos parâmetros: capacidade de armazenamento de água no solo (Wm); parâmetro de forma da relação entre o armazenamento e saturação (b); parâmetros de drenagem subterrânea (KBAS) e sub-superficial (KINT); albedo e resistência superficial (rS). Cenários alternativos em relação às mudanças no uso e cobertura do solo foram testados e comparados a simulação do cenário atual da bacia do rio Piracicaba no período entre 1972 e 2008. Comparando o cenário atual ao cenário em que não ocorreu nenhuma alteração na bacia a partir de 1972, verificou-se uma redução das vazões: máxima de 2,5 m3/s; mínima de 2,1 m3/s; e média de 1,9 m3/s. Outros cenários alternativos foram testados e comparados ao cenário atual e foi verificado um aumento da vazão média de 17,2 m3/s para cenário de 100% agricultura; e maior redução da vazão média de 3,9 m3/s para o cenário de conversão da agricultura para pastagem. / This study aimed at to evaluate the effect of changes in land use and land cover over the last 37 years (1972 to 2008) on the hydrological response in the Piracicaba river basin, SP. The main changes in the land use and land cover in the basin over that period were the increase in the urban area, decrease in the pasture area, and increase in the sugarcane plantations. Moreover, the basin has a peculiarity, which is the presence of the Cantareira System, which diverts water to the metropolitan region of São Paulo (RSMP), since 1974. We used a hydrological model of Great Basin (MGB), which has the advantage of evaluating in the distributed form, the variation of the land use/land cover, besides the flow propagation. The model was adjusted to the Piracicaba river basin (12,245 Km2 in area) to simulate daily streamflow. Daily data, from 1972 to 2008, were used for the process of model fitting, from 12 streamflow stations, 61 rainfall and 20 meteorological, digital terrain model, maps of soils and land use and land cover (for the years 1978, 1983, 1985, 1997 and 2003), and parameters that are important to differentiate soil types and uses and land cover. The process of simulation of the streamflow was carried out in two stages: calibration of parameters (from 1972 to 1990) and verification (1991 to 2008). To assess the quality of fitting it was considered the visual analysis of the hydrographs (observed and calculated streamflows) and the values of objective functions (R2, Rlog and V). We performed a sensitivity analysis of each parameter, in order to verify the influence of each one. The results showed a good fitting between the daily observed and calculated streamflows. The best results of the objective functions were obtained for the sub-basins of larger drainage area. The Cantareira System strongly influences the simulation of daily streamflow. Sensitivity analysis of parameters revealed that the simulation results of the model are extremely sensitive to variations of the parameters: soil water storage capacity (Wm), form parameter of the relationship between storage and saturation (b), parameters of drainage underground (KBAS) and subsurface (KINT), albedo and surface resistance (rS). Alternative scenarios for changes in the land use and land cover were tested and compared the simulation of the scenario actual of Piracicaba river basin in the period between 1972 and 2008. Comparing the scenario with no changes in the basin since 1972 to the actual scenario, a reduction in streamflow was detected: maximum of 2,5 m3/s, minimum of 2,1 m3/s, and an average of 1,9 m3/s. Other scenarios were tested and compared to the actual scenario, and it was detected an increase of the mean streamflow of 17,2 m3/s for scenario 100% of agriculture, and a decrease of the mean streamflow of 3,9 m3/s for the scenario of conversion from agriculture into pasture.