Las series del U y del Th son tres cadenas de decaimiento radioactivo que terminan en isótopos estables de plomo, pasando por varios nucleidos radioactivos intermedios. Cualquier sistema natural cerrado debería alcanzar después de un cierto tiempo lo que se denomina el equilibrio secular, que consiste en un estado estacionario donde las proporciones entre los nucleidos de la serie son iguales a constantes conocidas. Una desviación del equilibrio secular (desequilibrio) se debe a algún proceso de fraccionamiento químico o isotópico. El retorno al equilibrio de un cierto nucleido de la serie (respecto del padre) debería ocurrir en un tiempo proporcional a su vida media en un sistema cerrado, aunque en la naturaleza rara vez se cumple esta condición. La cuantificación de los desequilibrios en la serie del 238U en sistemas fluviales permite acotar la escala de tiempo en que ocurren los fenómenos responsables del fraccionamiento y el eventual retorno al equilibrio. Esta metodología se ha aplicado en ríos de larga trayectoria como el Ganges (Granet et al., 2007) y el Amazonas (Dosseto et al., 2006a), pero no todavía en ríos de trayectoria corta en un margen convergente como el chileno. Uno de los objetivos del proyecto SESPEED, en el cual se enmarca esta memoria, es realizar esto último. En esta memoria se abordó la cuantificación de tiempos de transporte de sedimentos en la cuenca del río Ñuble en Chile central. Para ello se midió las razones de actividad entre 238U, 234U, 230Th y 226Ra (serie del 238U), en 8 muestras de sedimentos del lecho del río estudiado. Para caracterizar la evolución de los sedimentos río abajo y poder interpretar los desequilibrios, se analizó en las muestras: (a) la composición química de elementos mayores y traza, (b) la mineralogía por difracción de rayos X y (c) las razones isotópicas de Sr y Nd. De forma complementaria se realizó análisis de elementos mayores y traza en siete muestras de agua del río Ñuble. Los datos químicos sugieren que la principal fuente sedimentaria son las rocas volcánicas andesíticas a basálticas de las Formaciones Cola de Zorro, Trapa-Trapa y Cura-Mallín, habiendo también aportes menores del batolito granítico del curso alto del río. Esta interpretación es apoyada por la composición de tierras raras e isotópica de Sr (87Sr/86Sr) y Nd (143Nd/144Nd) de los sedimentos, la cual es muy similar a la de rocas volcánicas de volcanes activos geográficamente cercanos. La composición isotópica de Sr y Nd se mantiene dentro de un rango pequeño si se compara con sedimentos del río Amazonas, lo que sugiere que el período de maduración de los sedimentos es mucho más corto en el río Ñuble que en el río Amazonas (hasta ~100 ka según Dosseto et al., 2006a). La evolución química e isotópica de los sedimentos se interpreta como el resultado de los fenómenos siguientes: aportes sedimentarios desde fuentes distintas a las rocas volcánicas (batolito granítico en la cordillera, formaciones sedimentarias en la Depresión Central), disolución preferencial de minerales ferro-magnesianos, deposición progresiva de partículas en suspensión al entrar en el valle central. El 234U está prácticamente en equilibrio secular respecto del 238U, aunque el 230Th presenta ligeras desviaciones del equilibrio respecto del 234U, especialmente río abajo. La razón U/Th en los sedimentos se mantiene casi constante a lo largo del río, y las concentraciones de U y Th en el agua del río son bajas (< 1 ppt y < 0,1 ppt respectivamente). Esto permite afirmar que tanto el uranio como el torio son prácticamente inmóviles en los sedimentos. La razón de actividad (226Ra/230Th) no difiere de 1,00 en más de 8%. Los desequilibrios son mucho menores que aquellos medidos en los ríos Ganges (Granet et al., 2007) o Amazonas (Dosseto et al., 2006a), lo que apoya la hipótesis de tiempos de residencia sustancialmente menores. Bajo el supuesto de aportes nulos (o pérdida) de Ra entre las cuarta y la quinta muestras (tramo de 20 km), se llegó a una tasa de transferencia sedimentaria mínima de ~14 m a-1 (20 km en ~1400 años).

Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Fluidodinámica / El estudio de flujos granulares resulta importante en distintas aplicaciones industriales, como también para lograr una mejor comprensión de fenómenos naturales. Los flujos granulares que ocurren en la naturaleza muchas veces presentan un gran poder destructivo. Por ello, la predicción de la ocurrencia y comportamiento de éstos a escalas geofísicas resulta de gran interés para el ordenamiento territorial y evaluación del riesgo en asentamientos humanos y numerosas faenas industriales. Ejemplos de flujos granulares a escalas geofísicas son: flujos detríticos (aluviones), flujos piroclásticos, avalanchas de nieve y avalanchas de roca. Esta tesis está estructurada en base a una serie de artículos de investigación originales autocontenidos en la que se aborda el estudio de la dinámica interna de flujos granulares densos. En el presente trabajo se presenta una serie de resultados experimentales sobre flujos granulares compuestos por mezclas aire-partículas, con diferentes grados de fluidización inicial, inducidos sobre un canal rectangular (experimentos tipo rompimiento de presa ). También se presentan resultados experimentales y numéricos respecto del proceso de defluidización de mezclas aire-partículas en columnas estáticas. Los resultados obtenidos aportan nuevos conocimientos respecto de la física de los flujos granulares densos. Diversos estudios coinciden en que el fluido intersticial, incluso cuando es aire, resulta de gran importancia en la dinámica de los flujos granulares. Las partículas utilizadas en el estudio experimental pertenecen al grupo A según la clasificación del Geldart. Ensayos experimentales han mostrado que mezclas de partículas obtenidas en depósitos de flujos piroclásticos ricos en cenizas presentan un comportamiento del tipo A cuando son sometidas a fluidización por gas. Por ello, los resultados obtenidos en este trabajo tienen especial relevancia para entender la mecánica de flujos piroclásticos densos ricos en cenizas. Además, comportamientos similares a los esperados en mezclas aire-partículas del tipo A han sido observados en mezclas detríticas (agua-partículas) durante procesos de defluidización producto de la autoconsolidación de las mezclas debido a su propio peso. Para llevar acabo esta tesis, en primer lugar se realizaron experimentos tipo rompimiento de presa de mezclas granulares fluidizadas en distintas proporciones. Los resultados obtenidos fueron comparados con flujos derivados de mezclas no fluidizadas y flujos de agua pura, todos ensayados en la misma instalación experimental. La evolución espaciotemporal de la presión de poros en el fondo de los flujos granulares generados y a lo largo del canal experimental fue estudiada mediante un segundo conjunto de experimentos. Técnicas de análisis de imágenes de video permitieron correlacionar la estructura observada del flujo con las señales de presión obtenidas. En particular, con imágenes de video obtenidas a lo largo del canal se estudió los patrones de depositación del flujo. Nuevos experimentos, consistentes en medir la evolución de la presión de poros en mezclas estáticas (columnas) previamente fluidizadas, permitieron estudiar los mecanismos que controlan la difusión de la presión de poros en éstas. Este estudio fue complementado con un modelo numérico capaz de representar de buena forma los resultados experimentales obtenidos. A pesar de que en flujos granulares la difusión de la presión de poros puede ser controlada por otros procesos más complejos que aquellos presentes en el caso estático, este simple experimento aporta nuevas ideas respecto al proceso de difusión de la presión de poros en mezclas inicialmente fluidizadas. Finalmente, se estudió experimentalmente el alcance de los flujos granulares, para todo el rango de fluidización (desde nula a completamente fluidizado) en canales con distintas pendientes. En resumen, nuestros resultados enfatizan la capacidad de la presión de poros en aumentar la movilidad de mezclas fluido-partículas. El incremento en las escalas de tiempo de difusión de la presión de poros debido a la consolidación de mezclas fluidizadas y expandidas causan un notable incremento en el alcance de los flujos, cuando se comparan con mezclas no fluidizadas y no expandidas.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / La sedimentación en los embalses se produce por la disminución de la velocidad del flujo y el aumento del ancho del cauce, debido a la presencia de la presa, con lo cual se generan sedimentos gruesos que se depositan primero y sedimentos finos que se depositan al final, más cerca del pie de la presa. El volumen que se define para almacenar la sedimentación de los embalses, determina las dimensiones de la presa y otras obras. Hay casos en que la tasa de producción de sedimentos de la cuenca aportante es alta y aumenta los costos del proyecto, por la gran magnitud del volumen muerto que se debe considerar durante la vida útil del embalse. Con el propósito de reducir el volumen muerto de un embalse de riego y disminuir los correspondientes costos de las obras asociadas, se presentan cinco alternativas, que se dividen en los tres grupos siguientes: (i) reducir el aporte de sedimentos; (ii) pasar los sedimentos hacia aguas abajo del embalse; y (iii) extraer los sedimentos ya depositados. Para reducir el aporte de sedimento al embalse, se consideró el controlar con vegetación en la cuenca aportante, ya sea con especies nativas o exóticas. La otra alternativa es la construcción de pequeños muros llamados Sabo Dam, aguas arriba de la presa del embalse. Para pasar los sedimentos hacia aguas abajo del embalse, existen varias técnicas. En este caso, se analizó el Flushing, que consiste en vaciar el embalse. Para extraer los sedimentos ya depositados, se considera la extracción mecánica con excavadoras y el dragado con una draga hidráulica, para luego transportar los sedimentos a un botadero. En Chile existe una gran cantidad de embalses de riego, de los cuales, para este informe se presenta un análisis de los cuatro embalses mayores de riego siguientes: Embalse Chironta, Embalse Chalinga, Embalse Chacrillas y Embalse Ancoa. Como resultado del análisis de la información existente de dichos embalses, se seleccionó al Embalse Chacrillas, ubicado en la Región de Valparaíso, como el caso en estudio, debido a la información disponible y la ubicación que posee una gran superficie sin cobertura vegetal. Los resultados de la aplicación de las alternativas al Embalse Chacrillas, realizando un cálculo del VAN en la vida útil de 50 años del embalse, demuestran que reforestar con vegetación nativa o exóticas reduce más los costos, llegando a un 2% menos que la inversión total y junto al Flushing que reduce un 2,5% los costos. La construcción de Sabo Dam de enrocado, también disminuyen los costos en menor cantidad. Finalmente, la alternativa de dragado aumenta considerablemente los costos del embalse.Los principales impactos ambientales son positivos al disminuir las dimensiones de la presa y vertedero y disminuir el área de inundación, además de reforestar con árboles nativos. El principal impacto ambiental negativo es el comportamiento de la descarga de sedimentos aguas abajo del embalse en el flushing

As obras de Ampliação da Calha do Rio Tietê fazem parte de medidas estruturais que visaram ao aumento da capacidade de vazão para o controle das enchentes na RMSP. A regularidade da capacidade de vazão dependerá, dentre outras ações, de dragagens de manutenção e retirada do material dragado, cuja destinação é bastante problemática. O objetivo deste trabalho é a elaboração de um estudo sobre o processo de dragagem, transporte e disposição final de material de leito de rio por meio da apresentação do processo adotado no estudo de caso: Ampliação da Calha do Rio Tietê Fase II. Para esse fim, são abordados os principais aspectos técnicos, ambientais, sociais e econômicos relativos às obras do estudo de caso, dando ênfase à gestão do sedimento dragado, que busca estar em consonância com as normas e diretrizes legais vigentes. São finalmente enunciadas as principais recomendações e conclusões que devem ser aplicadas na gestão do sedimento dragado do Rio Tietê. / The works of Enlargement of Rio Tietê\'s Gutter (Waterway) are part of structural measures that objective increase the flow capacity for inundation control in RMSP (Metropolitan Region of São Paulo). The regularity of the flow capacity will depend, among other actions, of maintenance dredgings and retreating of dredged material, whose destination is plenty of problem. The aim of this work is the elaboration of a study about the dredging process, transport and final disposition of the river bed sediment through the presentation of the process adopted in the case study: Enlargement of Rio Tietê\'s Gutter Phase II. For that purpose, the main technical, environmental, social and economical aspects related to the works of the case study are discussed, giving emphasis in the administration of the dredged sediment, that seek fitting to the in course norms and legal guidelines. Finally, the main recommendations and conclusions that should be applied in the administration of Rio Tietê\'s dredged sediment are examined.

A incorporação de novas tecnologias na pecuária, especialmente o confinamento de animais, proporcionou notável aumento da produtividade, otimizando o uso do solo. No entanto, esta técnica tem gerado um problema crucial à sustentabilidade da atividade: o manejo dos dejetos. Estes dejetos são normalmente lançados diretamente nos mananciais, distribuídos inadequadamente no solo, como fertilizante, ou ainda utilizados como complemento alimentar para peixes, bovinos, e até mesmo para suínos, contrariando Instruções Normativas do Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento (MAPA) Nos. 07/04, 08/04 e 18/04, proibitivas em relação ao assunto. Quando os dejetos de animais são utilizados como fertilizantes em solos com elevado potencial à erosão, o volume de poluentes carreados e disponibilizados aos mananciais torna-se relevante, especialmente em relação aos nutrientes Nitrogênio (N) e Fósforo (P). De notável interesse, por ser um pólo econômico importante e de grande concentração de granjas de aves, o município de Descalvado, situado na parte central do Estado de São Paulo, é alvo deste tipo de poluição por apresentar solo com elevado potencial erosivo. Tendo como referência este problema ambiental, o estudo concentrou-se na quantificação da produção de sedimentos nas diversas áreas da microbacia do Rio Bonito, (Descalvado – SP), relacionando-as com a concentração e a distribuição local de granjas, o manejo dos dejetos e as práticas agrícolas de cada área. A partir dos resultados de simulação, com a utilização do modelo hidrossedimentológico AVSWAT em plataforma ARCVIEW 3.1, foi possível evidenciar regiões da microbacia que mantêm elevada taxa de fornecimento de nitrogênio (N) e fósforo (P) para os mananciais, provenientes dos dejetos animais, demonstrando-se coerentes com os dados de entrada de contaminação. Os resultados das simulações de erosão para os solos da microbacia do Rio Bonito também se demonstraram coerentes com a realidade brasileira, evidenciando ser o estudo de grande aplicabilidade e interesse para os gestores e tomadores de decisão da bacia hidrográfica. / The incorporation of new technologies on livestock, specially the confinement of animals, has brought considerable increase in the productivity, optimizing the use of the soil. However, this technique has been generating a crucial problem to the sustain of the activity: the management of dejects. These dejects are being commonly thrown directly into the water sources, improperly spread onto the soil, as fertilizer or, yet, used as alimentary complement for fish, bovines, and also to pigs, thwarting the Normative Instructions of Agriculture, Livestock and Supply Ministry (MAPA) Nos. 07/04, 08/04 e 18/04 MAPA. When the animal wastes are used as a fertilizer on the soil with high potential of erosion, an important charge of pollutants is then carried and made available to sources, especially in what concerns to Nitrogen (N) and Phosphorus (P). With an remarkable interest, because of being an important economic center and because it concentrates a great amount of chicken granges, the city of Descalvado, located in the center of the State of São Paulo (Brazil) has been a target to this type of pollution because of it’s soil feature that is high potentially erosive. By this environmental problem, the research concentrates itself in the quantification of the production of sediments in the several areas of Bonito’s river watershed (Descalvado – SP), relating them to the concentration and local distribution of the granges, the waste management and the agricultural practices of each areas. Starting from the simulation results, with the use of the mathematical model AVSWAT (Arc View Soil and Water Assessment Tool) in platform ARCVIEW 3.1, it was possible to evidence the critical areas in relation of pollution, mainly those ones that contributes with Phosphorous (P) and Nitrogen (N), provided by animal wastes. The results of erosion simulations for the soils of the Bonito’s river watershed were demonstrated coherent with the Brazilian reality, evidencing to be this research of great interest for the managers and decision makers of the watershed.

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.

As obras de Ampliação da Calha do Rio Tietê fazem parte de medidas estruturais que visaram ao aumento da capacidade de vazão para o controle das enchentes na RMSP. A regularidade da capacidade de vazão dependerá, dentre outras ações, de dragagens de manutenção e retirada do material dragado, cuja destinação é bastante problemática. O objetivo deste trabalho é a elaboração de um estudo sobre o processo de dragagem, transporte e disposição final de material de leito de rio por meio da apresentação do processo adotado no estudo de caso: Ampliação da Calha do Rio Tietê Fase II. Para esse fim, são abordados os principais aspectos técnicos, ambientais, sociais e econômicos relativos às obras do estudo de caso, dando ênfase à gestão do sedimento dragado, que busca estar em consonância com as normas e diretrizes legais vigentes. São finalmente enunciadas as principais recomendações e conclusões que devem ser aplicadas na gestão do sedimento dragado do Rio Tietê. / The works of Enlargement of Rio Tietê\'s Gutter (Waterway) are part of structural measures that objective increase the flow capacity for inundation control in RMSP (Metropolitan Region of São Paulo). The regularity of the flow capacity will depend, among other actions, of maintenance dredgings and retreating of dredged material, whose destination is plenty of problem. The aim of this work is the elaboration of a study about the dredging process, transport and final disposition of the river bed sediment through the presentation of the process adopted in the case study: Enlargement of Rio Tietê\'s Gutter Phase II. For that purpose, the main technical, environmental, social and economical aspects related to the works of the case study are discussed, giving emphasis in the administration of the dredged sediment, that seek fitting to the in course norms and legal guidelines. Finally, the main recommendations and conclusions that should be applied in the administration of Rio Tietê\'s dredged sediment are examined.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Hidráulica, Recursos Hídricos e Ambiente). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de doutoramento. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-06-09T16:53:47Z No. of bitstreams: 1 2015_MarceloRibeiroFerreiraAguiar.pdf: 3574295 bytes, checksum: dc6ca3517b661f079f097d3c721792a9 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-06-09T20:47:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_MarceloRibeiroFerreiraAguiar.pdf: 3574295 bytes, checksum: dc6ca3517b661f079f097d3c721792a9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-09T20:47:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_MarceloRibeiroFerreiraAguiar.pdf: 3574295 bytes, checksum: dc6ca3517b661f079f097d3c721792a9 (MD5) / Devido ao grande crescimento populacional, o uso e ocupação desordenados do solo, vários problemas ambientais começam a ser diagnosticados, como problemas de quantidade e qualidade das águas em reservatórios. O Brasil, país com mais de 90% de energia elétrica provida por hidrelétricas além dos mananciais de abastecimento serem eminentemente superficiais, tem sofrido com evento de escassez hídrica, como no caso de São Paulo, que além da falta de chuvas, chuvas isoladas de alta intensidade têm causado transtorno a população. Outro fator importante associado ao ciclo hidrológico são os processos erosivos e o acumulo de sedimentos que podem, entre outros problemas, causar a diminuição do volume útil dos reservatórios e influenciar na qualidade das suas águas. Neste contexto, o objetivo geral foi determinar a descarga sólida que aporta o Lago Paranoá, proveniente da Bacia do Riacho Fundo, uma das bacias mais degradas do DF. O trabalho foi realizado na Estação Montante Zoológico, localizada próximo ao exutório da bacia do Riacho Fundo. Devido as condições hidrológicas da Bacia, o emprego da metodologia convencional recomendada pela Agência Nacional de Águas – ANA não permite a determinação da descarga sólida, durante o ciclo hidrológico, principalmente durante os eventos de cheia. Deste modo, métodos alternativos foram empregados, os quais foram: Uma vertical central por integração, pontual central superficial, turbidez e amostragem automática, coletados com amostrador automático ISCO 3700. Com o método alternativo de uma vertical central por integração foi obtido valores próximos do método clássico e tradicional, coeficiente de correlação de 91% e baixos valores de resíduo. Para o método pontual central da superfície o coeficiente de correlação foi de 93%, porém com altos valores de resíduos. Portanto, há uma subestimação dos valores quando relacionado ao método tradicional não sendo, a princípio, um método viável para monitoramento em rios. Neste trabalho foi possível obter uma boa relação cota, vazão e transporte de sedimentos. Foi estimada a produção de sedimentos para quatro anos hidrológicos que resultou uma produção expressiva, assim foram elaboradas curvas-chave significativas entre vazão e descarga sólida. Nas curvas-chave de sedimento para a estação estudada, correlação de 62% para vazões baixas e 85% para vazões altas. / Due to the large population growth and the disordered use and occupation of the soil, many environmental problems started to be diagnosed, such as problems of quantity and quality of the water in reservoirs. Brazil, a country with more than 90% of electricity provided by hydroelectric power plants in addition to an eminently shallow supply source, has suffered from water shortage events, as in the case of São Paulo where, besides the lack of rains, scattered rains of high intensity have caused inconvenience to the population. Other important factors associated with the hydrological cycle are the processes of erosion and the accumulation of sediments that can, among other problems, cause the decrease in the volume of reservoirs and influence the quality of its waters. In this context, the general objective was to determine the solid discharge provided by the Paranoá Lake, from the Riacho Fundo Basin, one of the most degraded basins of Distrito Federal. The work was carried out at the Montante Zoológico Station, located near the Riacho Fundo Basin mouth. Due to the hydrological conditions of the Basin, the use of conventional methodology recommended by the National Water Agency – ANA does not allow the determination of solid discharge during the hydrological cycle, particularly during the rising water level events. Thus, alternative methods were employed, such as: the midstream vertical integration, the punctual superficial midstream, turbidity and automatic sampling, collected with a ISCO 3700 automatic sampler. With the alternative method of central vertical integration, we obtained values close to the classic and traditional method, a correlation coefficient of 91% and low residue values. For the punctual method, the correlation coefficient was 93%, with high residue values, however. Therefore, there is an underestimation of the values when related to the traditional method, not being, at first, a viable method for monitoring in rivers. In this work it was possible to obtain a good river stage, flow and sediment transport ratio. Sediment production was estimated for four hydrological years, which resulted in a significant production. Thus, significant key curves were made between flow and solid discharge. On the sediment key curves for the studied station, there was a correlation of 62% for low flows and 85% for high flows.