Orientador: Geraldo de Freitas Maciel / Abstract: This thesis was motivated by the need to better understand time-dependent features related to mudflow evolution on natural sloped channels. Basically, the research is focused on events that are confined in channels formed due to the topography. The rain, source of the liquid discharge, generates the runoff flow which is responsible for wetting the soil surface, promoting reduction of soil cohesiveness and erosion of small particles such as clay and sand. From this point, the sediment transport can increase as small water flows merge and form greater streams. The scenario keeps its evolution until it reaches high concentration of particles in the fluid mixture. In the first part, to study the non-permanent feature of sediment transport, an open-channel experiment was designed for simulating runoff flow over a mobile bed. A measurement system was designed and constructed to instantaneously inspect the solid discharge of particles and the flow friction at the bed. This apparatus is further used to explore the influence of free-surface waves on the sediment transport. Hydraulic properties of flows are qualitatively and quantitatively studied and data are used to correlate characteristics of flow and sediment transport. A set of experimental runs is presented and explored. Analysis of results shows that for fixed flow conditions, waves induce an overall smaller quantity of transported sediment. In a second part, the dynamics of high concentrated flows is addressed and this the... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: Dentro da temática de riscos naturais, mais precisamente no contexto das corridas de lama, esta tese surge da necessidade que existe na literatura em melhor se conhecer as características temporais destes eventos. A chuva, fonte da vazão liquida, conduz aos escoamentos superficiais, responsáveis pela redução da coesão do material sedimentar do solo (areia e argila) e seu consequente transporte. Em locais de topografia íngreme, de montante a jusante, a vazão sólida do escoamento principal pode, eventualmente, evoluir devido às contribuições laterais de pequenos escoamentos, alterando não só as propriedades reológicas do fluido e dinâmicas do escoamento, como se manter até que o transporte sólido atinja elevada concentração na composição do fluido. Na primeira parte desta tese, um experimento de superfície livre foi projetado para reproduzir escoamentos superficiais sobre um fundo móvel, com o objetivo de estudar propriedades não-permanentes do transporte de sedimentos. Um sistema de medição foi projetado e construído com o intuito de medir quase instantaneamente a vazão sólida e suas correlações com as propriedades hidráulicas do escoamento. Este aparato é também utilizado para observar a influência de instabilidades de superfície livre sobre o transporte. Um conjunto de resultados é apresentado e analisado e mostra que a presença de ondas pode, em média, reduzir a quantidade total de sedimentos transportada. Na segunda parte desta tese, a dinâmica de escoamentos com eleva... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

As desembocaduras lagunares são sistemas costeiros dinâmicos e complexos em função de seu controle por diversos fatores ambientais, como amplitude de maré, energia de ondas e aporte fluvial. Essas variáveis atuam em conjunto produzindo condições hidrodinâmicas únicas e uma variedade de feições deposicionais. Estes sistemas, compostos por um canal principal e por deltas de maré, possuem fortes influências sobre a evolução da região costeira adjacente. O objetivo deste trabalho é avaliar a dinâmica da desembocadura de Cananéia, a fim de compreender os processos que governam as alterações morfológicas da região, considerando as prováveis influências do delta de maré vazante. Através de imagens aéreas e cartas náuticas históricas foi possível analisar as alterações morfológicas da desembocadura e do delta ao longo das últimas décadas. Posteriormente, foi aplicado o modelo numérico MIKE 21 para simular a propagação de ondas, a hidrodinâmica e o transporte sedimentar na região em duas situações batimétricas e em diferentes casos de ondas incidentes. Para tanto, utilizaram-se dados coletados in situ, resultados de modelos globais (WW3 e CFSR) e informações obtidas na literatura. Os resultados mostram alterações na morfologia da desembocadura com o predomínio de processos erosivos na margem norte, migração do canal e do delta para nordeste, aumento volumétrico do delta e avanço deste em direção ao oceano. Além disso, notou-se que a margem norte é exposta a maiores forças de onda e que, em ambas as margens, esta diminuiu ao longo do período analisado. Os resultados indicam a ação do delta de maré vazante como principal agente transformador de ondas, sendo a sua variação morfológica determinante para a ação das ondas nas margens do canal. A circulação é controlada predominantemente pela maré e o transporte de sedimentos, embora limitado, é aumentado sob o efeito sinérgico entre a ação de ondas e de maré. Devido a sua morfologia e hidrodinâmica, a margem norte é submetida à maior influência de ondas e de maré, resultando em processos erosivos. A dinâmica sedimentar reflete a complexidade deste ambiente. / Inlets are dynamic and complex coastal systems subjected to a variety of forces such as tidal range, wave energy and fluvial discharge. Combinations of these variables produce unique hydrodynamic conditions and a variety of depositional features. These systems, consisting of a main channel and tidal deltas, have strong influence on the evolution of the coastal zone. The aim of this study is to evaluate the dynamics of the Cananéia inlet in order to understand the processes that control the morphological changes in the region, considering the influence of its ebb-tidal delta morphology. Based on aerial photographs and historical nautical charts the morphological changes of the inlet and delta were analyzed over the last decades. Subsequently, the MIKE 21 numerical model was applied to simulate the wave propagation, the hydrodynamics and sediment transport in the region, for two different bathymetric situations and several wave scenarios. Therefore, we used in situ data, global model results (WW3 and CFSR) and information from the literature. Results show changes in the morphology of the inlet with the predominance of erosion on its northern margin, the migration of the channel and delta northeasterly, and the delta volume increase and its growth towards the ocean. Furthermore, it was noted that the northern margin is exposed to greater wave power and on both margins the wave power decreased over the analyzed period. The results show the action of the ebb tidal delta as the main transforming agent of the incoming waves and its morphological variation determines the action of the waves on the margins of the channel. The circulation is controlled predominantly by the tide and the sediment transport, although limited, is increased under the synergistic effect between the action of waves and tide. Due to its morphology and hydrodynamics, the northern margin is subjected to greater influence of waves and tide, resulting in erosional processes. The sediment dynamics reflects the complexity of this environment.

O presente trabalho apresenta a primeira avaliação da hidrodinâmica do Saco do Mamanguá (RJ), com o objetivo de analisar o comportamento hidrodinâmico e o transporte de sedimentos da região, através do modelo hidrodinâmico Delft3D - FLOW e do modelo de ondas Delft3D - WAVE. Os resultados indicam que a hidrodinâmica do Saco do Mamanguá é grandemente influenciada pela ação do vento, principalmente pelos oriundos de sudoeste, seguido pela força da maré e dos gradientes de densidade, que juntos atuam no direcionamento e magnitude das correntes e trocas de volume entre a região e o oceano adjacente, sendo responsáveis também pelo transporte de sedimentos em suspensão da região. Os resultados do modelo numérico de ondas mostraram que estas não influenciam a hidrodinâmica da região. Através da comparação dos resultados do modelo numérico com os dados coletados na região, ele se mostrou satisfatório, principalmente em relação à hidrodinâmica, validando a correta representação dos padrões de circulação da área. Por fim, o trabalho demonstra que o Saco do Mamanguá é um ambiente de baixa energia, com correntes fracas, variando de bem misturado a estratificado em que, sua baixa dinâmica favorece a retenção de partículas em seu interior, porém a atuação do vento contribui para a exportação de material. / This study presents the first evaluation of hydrodynamics Saco do Mamanguá (RJ), with the aiming of analyze the hydrodynamics patters and sediment transport in the region using the hydrodynamic model Delft3D - FLOW and wave model Delft3D - WAVE. The results indicate that the hydrodynamics of Saco do Mamanguá is largely influenced by the wind, especially southwestern winds, followed by tide forces and density gradients which together will dictate direction and magnitude of current, the volume and mass exchanges between the study area and the adjacent ocean, and the suspended sediment transport. The results of the wave model showed that these did not influence the hydrodynamics of the region. The numerical model was proved be satisfactory, especially regarding the hydrodynamics patterns when compared to measured data, well representing the flow circulation of the area. Finally, the study demonstrates that Saco do Mamanguá is a low energy environment with low velocity currents, ranging from well mixed to stratified estuary. The low dynamic in the system favors particle retention in its interior although the performance of the wind contributes to the export of material.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-02-27T20:27:52Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_AporteHidricoMaterial.pdf: 4625733 bytes, checksum: 60f8aeb87d2c201314f06010d254fd6e (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-03-04T13:22:26Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_AporteHidricoMaterial.pdf: 4625733 bytes, checksum: 60f8aeb87d2c201314f06010d254fd6e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T13:22:26Z (GMT). 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Coletaram-se dados de velocidade e direção da corrente, maré, turbidez, transporte de volume e MPS, ao longo de um ciclo de maré no período seco (2012) e chuvoso (2013). O rio Pará exportou volume, nos dois períodos. O rio Tocantins importou no período seco e exportou no período chuvoso. O rio Jacaré Grande influenciado pelo rio Amazonas, importou no período chuvoso e exportou no período seco. A análise dos métodos de transporte de volume mostrou uma tendência de exportação em direção ao rio Amazonas e a baía do Marajó no período seco e para baía do Marajó no período chuvoso. Os valores de MPS no período chuvoso foram maiores, sendo decrescente do rio Jacaré Grande até o rio Tocantins, respectivamente período seco e chuvoso. A turbidez seguiu a mesma tendência de MPS com a maré, tendo os valores máximos durante a enchente. Os métodos de transporte de MPS, mostrou valores similares e que obedecia a mesma direção. O rio Jacaré Grande atuou como exportador no período seco e importador no período chuvoso, o rio Pará como exportador nos dois períodos e o rio Tocantins como importador no período seco e exportador no período chuvoso. O sistema formado pelos três rios mostrou a mesma tendência de exportação nos dois períodos, tendo no período seco duas rotas de exportação, o rio Amazonas e a baía do Marajó, e no período chuvoso uma rota de exportação, a baía do Marajó. Anualmente o sistema exporta entre 5 a 7,2 milhões de toneladas, sendo que possivelmente a baía do Marajó recebe entre 3,7 a 5,8 milhões de toneladas, podendo o volume transportado para a região oceânica ser bem maior.Os fluxos de MPS associado à variabilidade das condicionantes ambientais modelam a região estuarina, como na foz do rio Tocantins e na Baía do Guajará, sendo preciso um monitoramento continuo devido a possíveis acidentes náuticos ou a derramamentos de óleo ou qualquer contaminante na região que acarrete danos ao meio. / The Amazon estuary is influenced by the tide and river discharge systems variations that modify the currents and contribute with inputs of suspended particulate matter (SPM) resulting in morphological changes along the river. The quantification of these parameters provides an understanding of the rates of export and import of materials or volume and its implications in the estuarine geomorphology. The aim of this study is to evaluate the hydrodynamic, volume transport and SPM in different periods in Jacaré Grande, Pará and Tocantins rivers. Speed and current direction, tide, turbidity, volume transport and SPM data were collected over a tide cycle in the dry (2012) and rainy (2013) periods. The Pará river the exported volume in both periods, while the Tocantins river imported during the dry period and the exported in the rainy period. The Jacaré Grande river, influenced by the Amazon river, imported in the rainy season and exported in the dry period. The analysis of the volume transport methods showed a trend of export toward Amazon river and Marajó Bay in the dry season and only toward the Marajó Bay during the rainy season. SPM values were higher in the rainy season and descending from Jacaré Grande river to the Tocantins river in dry and rainy season, respectively. Turbidity followed the same trend of SPM with tide, with maximum values during the flood. SPM transportation methods showed similar values and the same direction. The Jacaré Grande river served as an exporter during the dry period and as an exporter in the dry period, the Para river as an exporter in both periods and the Tocantins river in the dry season as an importer and as an exporter during the rainy season. The system formed by the three rivers showed the same trend of export in both periods, with two exportation routes in the dry season (Amazon river and Marajó Bay), and only one exportation route in the rainy period (Marajó Bay). Annually the system exports between 5 and 7.2 million tons and possibly the Marajó Bay receives 3.7 to 5.8 million tons. The volume transported to the ocean can be much higher. SPM flows, associated with the variability of environmental conditions, molds the estuary, as seen in the mouth of the Tocantins river and Guajará Bay. Thus, it important a continuous monitoring due to the potential boating accidents, oil spills or any contamination in the region that can result in damage the enviroment.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Areas under intensive tobacco crop cultivation have been impacting the water balance and increasing soil erosion in Southern Brazil. Application of large amounts of mineral fertilizers, higher than the tobacco requirement, contributes to excessive phosphorus loads in soil and water bodies. The assessment of potential environmental impacts due to changes in land use and management practices is necessary to achieve the sustainable management of natural resources such as soil and water. In this study the hydrological processes, the sediment yield and the phosphorus transfer in the Arroio Lino watershed were evaluated by using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model. The small watershed (4.18 km2 ) is located in Southern Brazil and its main land use is tobacco crop under conventional tillage. Measured streamflow and sediment yield at the watershed outlet were used for model streamflow sensitivity analysis, calibration and validation. Phosphorus loads at four sub-watersheds (A1, A2, B, C) and at the watershed outlet were used for model sensitivity analysis and calibration. A Latin Hypercube (LH) and One-factor- At-a-Time (OAT) sensitivity analysis was performed on input variables. Model calibration was performed with the Shuffled Complex Evolution Algorithm-Uncertainty Analysis (SCE-UA). Time series plots and standard statistical measures were used to verify model predictions. Adaptations of the model parameters for the reality of the region in which the watershed is located were made during the calibration and validation of the model. The predicted monthly streamflow matched the observed values, with a Nash Sutcliffe coefficient (NSE) of 0.87 for calibration and 0.76 for validation. In an attempt to account for sediment transport and deposition processes across the landscape, the SWAT model was modified to simulate landscape sediment transport capacity. The new deposition routine performed better during calibration (NSE of 0.70) than SWAT standard version (NSE of -0.14) in the studied watershed. The modified model provided reasonable simulations of sediment transport across the landscape positions. The results suggest that the integration of the sediment deposition routine in SWAT increases model predictions accuracy in steeper areas, while at the same time significantly improves the ability to predict spatial distribution of sediment deposition areas. The predicted P loads are in the order of magnitude of the measured ones, however, the model failed to predict the P loads in three sub-watersheds (A1, A2 and B). Although occupying only 29% of the total land cover, cropland is the primary source of nutrients in the watershed (80%). After calibration of streamflow, sediment yield and phosphorus loads, the simulation of distinct management scenarios was done for the Arroio Lino watershed. Three scenarios of management practices: conventional tillage (CT), minimum tillage (MT) and no-tillage cultivation (NT) with reduction of 50% of fertilizer rate application were tested over a period of 30 years. No-tillage practices did not significantly affect water yield, but greatly affected sediment yield due to reduction of soil erosion. The soluble phosphorus losses decreased mainly when the fertilizer doses decreased. The simulation results suggest that conventional tillage practices should be replaced by less intensive tillage practices in order to minimize environmental impacts caused by a single land use. / Áreas com culturas de tabaco cultivadas intensivamente, no sul do Brasil, vêm afetando a qualidade da água e aumentando a erosão do solo nesta região. A aplicação de grandes quantidades de fertilizantes minerais, maiores do que a exigência da cultura, contribui para a excessiva carga de fósforo nos solos e corpos d'água. A avaliação dos impactos potenciais das mudanças no uso e manejo do solo é fundamental para propiciar uma gestão sustentável dos recursos naturais como solo e água. Neste estudo foram avaliados os processos hidrológicos, a produção de sedimentos e a transferência de fósforo na bacia hidrográfica do Arroio Lino, por meio do modelo Soil and Water Assessment Tool (SWAT). A pequena bacia (4,18 km2 ) localiza-se no sul do Brasil e seu principal uso da terra é a cultura de fumo sob plantio convencional. As vazões e a produção de sedimentos medidos no exutório da bacia foram utilizadas para análise de sensibilidade, calibração e validação dos parâmetros do modelo. Cargas de fósforo em quatro sub-bacias (A1, A2, B, C) e no exutório foram utilizados para a análise de sensibilidade e calibração do modelo. A análise de sensibilidade foi feita com o uso de um algoritmo que combina as técnicas de Hipercubo Latino (LH) e One-factor-At-a-Time (OAT). A calibração foi realizada com o algoritmo Shuffled Complex Evolution (SCE-UA). Análises gráficas e medidas estatísticas foram utilizadas para verificar as previsões do modelo. Adaptações nos parâmetros do modelo foram feitas durante as etapas de calibração e validação, tendo em vista a realidade da região em que a bacia está localizada. Na simulação de vazões mensais obtiveram-se valores do índice de eficiência de Nash e Sutcliffe (NSE) de 0,87 na calibração e 0,76 na validação. Com o intuito de representar melhor os processos de deposição de sedimentos nas encostas, o modelo SWAT foi modificado com a incorporação de um termo de capacidade de transporte de sedimentos na paisagem. Com a nova rotina de sedimentos obteve-se um melhor desempenho durante a calibração (NSE de 0,70) em relação ao modelo SWAT original (NSE de -0,14). As simulações com o modelo modificado foram satisfatórias para o transporte de sedimentos em diferentes posições da paisagem. Os resultados sugerem que a integração da rotina de deposição de sedimentos no SWAT aumenta a precisão do modelo de previsões em áreas mais íngremes e, ao mesmo tempo, melhora significativamente a capacidade de prever a distribuição espacial das áreas de deposição de sedimentos. As previsões de cargas de fósforo foram na ordem de grandeza das cargas medidas; no entanto, o modelo não conseguiu prever satisfatoriamente as cargas de fósforo em três sub-bacias (A1, A2 e B). Apesar das lavouras ocuparem apenas 29% da área total da bacia, de acordo com a simulação elas são a principal fonte de nutrientes na bacia hidrográfica (80%). Após a calibração da vazão, da produção de sedimentos e de fósforo, foi realizada a simulação de cenários de manejo do solo na bacia hidrográfica do Arroio Lino. Três cenários de práticas de manejo: preparo convencional (PC), cultivo mínimo (CM) e plantio direto de cultivo (NT) com redução de 50% da taxa de aplicação de fertilizantes foram testados durante um período de 30 anos. A prática de plantio direto não afetou significativamente o escoamento, no entanto afetou fortemente a produção de sedimentos devido à redução da erosão do solo. Houve redução das perdas de fósforo principalmente devido à redução das doses de fertilizantes. Os resultados indicam que as práticas de preparo convencional do solo deveriam ser substituídas por práticas de cultivo mínimo ou direto, a fim de minimizar os impactos ambientais causados por um determinado uso do solo.

Orientador: Geraldo de Freitas Maciel / Resumo: No contexto de Desastres "Naturais", as corridas de lama têm sido objeto de estudo devido ao seu poder erosivo e, muitas vezes, destrutivo, acarretando perdas materiais vultosas e ceifando vidas. Nestes escoamentos, quando em condições favoráveis de vazão, inclinação e reologia do fluido, podem surgir instabilidades que se propagam em forma de trem de ondas na superfície, denominadas roll waves. A literatura acerca do assunto trata, geralmente, dos critérios de geração, estabilidade, e determinação das características principais do fenômeno, como amplitude, comprimento e celeridade de onda. Nesta dissertação buscou-se estudar a tensão de cisalhamento no fundo na presença de roll waves, em duas vertentes: a primeira apresenta as roll waves em água limpa, baseando-se no trabalho clássico de Dressler (1949); a segunda, dando continuidade aos trabalhos do Grupo de Pesquisa de Reologia de Materiais Viscosos e Viscoplástcos (Grupo RMVP), focou no estudo de roll waves desenvolvendo-se em fluidos do tipo Herschel-Bulkley, em duas situações - canal de fundo impermeável e fundo com condição de permeabilidade, grande contribuição desta dissertação. Os modelos matemáticos foram desenvolvidos com base nas equações de águas rasas, cuja implementação numérica permitiu confrontar resultados experimentais e numéricos, que apresentaram boa aderência. Para o modelo com condição de permeabilidade no fundo, verificou-se a influência do fator de porosidade nas características das roll waves (ampli... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Mudflows have been the focus of studies because of their erosive ability and often destructive power, causing material losses and taking away lives. Under favorable conditions of discharge, slope, disturbance, and rheology, these flows can develop a specific type of instability that is propagated downstream as shock waves, called roll waves. Most of the roll waves literature provides information on generation criteria, stability, and information of amplitudes, wavelengths, and celerity. This works brings a study of bottom shear stress in pulsating flows (roll waves) in 2 parts. In the first part, we present roll waves in clean water, based on Dressler’s work. In the second part, we continue the works of research team about roll waves developing in Herschel-Bulkley fluid under 2 conditions: impermeable bottom and porous bed. The mathematical models developed were based on shallow water equations. The results of these models were compared to Fluent and experimental results, showing a good agreement. For the mathematical model with porous bed condition, we evaluated the effect of porosity factor in properties of roll waves, and we observed that the amplitude of the roll wave usually increases, whereas the length and the celerity decrease with the presence of this factor. Finally, considering an impermeable bottom, the bottom shear stress presented an increase of 12% to 27%, depending on nature (laminar-turbulent) and dynamics (Froude number) of flow. Taking in account a porous b... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-07-08T16:37:46Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3078004 bytes, checksum: 136f3c45f71c87390ee7502494cdc5b5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-08T16:37:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3078004 bytes, checksum: 136f3c45f71c87390ee7502494cdc5b5 (MD5) Previous issue date: 2016-02-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O excesso de sedimentos presentes nos cursos d' água pode ocasionar prejuízos ambientais, econômicos e sociais. Portanto, ferramentas computacionais capazes de simular adequadamente todos os processos relacionados à produção, transporte e deposição de sedimentos são considerados atualmente essenciais para o adequado planejamento e gestão de bacias hidrográficas. Desta forma, objetivou-se avaliar o desempenho do modelo SWAT (Soil and Water Assesment Tool) na estimativa da produção e transporte de sedimentos e também na avaliação dos impactos de possíveis mudanças no uso do solo na produção de sedimentos em condições edafloclimáticas de uma bacia hidrográfica do sudeste brasileiro. As informações necessárias para a representação da bacia do Rio Pomba utilizadas para a aplicação do SWAT foram o Modelo Digital de Elevação hidrograficamente consistente (MDEHC), os mapas de solo e de seu uso, dados de precipitação, vazão e de concentração de sedimentos em suspensão, disponibilizados pela ANA (Agência Nacional de Águas), dados climáticos, disponibilizados pelo INMET (Instituto Nacional de Meteorologia), e informações de solo obtidos no projeto RADAMBRASIL. Foi necessária a utilização de uma curva-chave de sedimentos para a geração da série contínua de concentração de sedimentos. Foi realizada a análise de sensibilidade para identificar entre os parâmetros do modelo aqueles que mais interferem no seu desempenho. Na sequência, o modelo foi calibrado para a vazão e concentração de sedimentos em suspensão, tendo como seção de controle a estação fluviométrica denominada Cataguases (58770000), utilizando o período de 01/01/1995 a 31/12/1999. Para a validação, foram empregados dois testes distintos: split sample test e proxy basin test. Com o intuito de avaliar a capacidade de utilização do modelo como ferramenta para prever impactos de possíveis mudanças no uso do solo na produção de sedimentos, foram simulados dois cenários: Cenário I: constituiu-se da substituição de área de pastagens por reflorestamento, prevendo um crescimento de 5% ao ano da área de reflorestamento em um período de 10 anos; Cenário II: constituiu-se da substituição de área de pastagens por agricultura, prevendo uma porcentagem de crescimento de 12% ao ano para o mesmo período utilizado no Cenário I. Ambos os cenários hipotéticos foram aplicados na área de drenagem referente à estação fluviométrica, denominada Usina Maurício, localizada a montante da seção de calibração. As análises estatísticas feitas para avaliar o desempenho do modelo nas etapas de calibração e validação foram o coeficiente de Nash e Sutcliffe (E NS ) e o percentual de viés das vazões e concentrações de sedimento em suspensão simuladas em relação às observadas (P BIAS ). Os resultados permitiram constatar que: a) os parâmetros para quais o modelo apresentou maior sensibilidade foram: número da curva inicial para a condição de umidade ACMII (CN2); armazenamento de água no solo (SOL_AWC); tempo de retardo do escoamento superficial direto (SURLAG); fator de práticas de manejo da USLE (USLE_P); declividade média da sub-bacia (SLOPE); coeficiente linear de fluxo de sedimentos (SPCON); condutividade hidráulica do solo saturado (SOL_K); e profundidade da camada de solo (SOL_Z); b) o modelo SWAT pode ser aplicado para simulação hidrossedimentológica na mesma seção de calibração, utilizando uma série temporal de dados diferente; c) o modelo SWAT pode ser aplicado para simulação hidrossedimentológica em seções a montante das quais foi calibrado, porém com características edafoclimáticas semelhantes à área de drenagem utilizada na calibração; d) na simulação de cenários hipotéticos de uso do solo, a substituição de áreas de pastagem por reflorestamento provocou uma redução na concentração média anual de sedimentos em suspensão. Entretanto, a substituição de áreas de reflorestamento por agricultura aumentou a concentração média anual de sedimento em suspensão. / Watercourses’ sediment excess can cause environmental, economic and social losses. Therefore, there are computational tools able to simulate properly all sediments related production, transport and deposition processes that are currently considered essential for the proper watershed planning and management. Thus, this study aimed to evaluate the SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model performance to estimate sediments production and transport and also in assessing land usage changes’ possible impacts in sediments production in edaphoclimatic conditions of a river basin in Brazilian southeastern. The necessary information for the representation of Rio Pomba’s basin used for SWAT’s application were the Hydrologically Consistent Digital Elevation Model (MDEHC), the soil and their usage maps, rainfall data, flow and suspended sediment concentration, provided by ANA (Agência Nacional de Águas), weather data, provided by INMET (Instituto Nacional de Meteorologia), and soil information obtained in RADAMBRASIL project. The use of a sedimentation curve to generate the concentration sediment continuous series was required. The sensitivity analysis was performed to identify the model’s parameters which most affect on its performance. And so on, the model was calibrated to suspended sediment’s flow and concentration, with the drainage area related to the gaging station called Cataguases (58770000) as control section, using the period from 01/01/1995 to 12/31/1999. For validation two different tests were taken: Split Sample Test and Proxy Basin Test. In order to evaluate the model’s utilization capability as a tool to predict possible land use changes’ impacts in sediments production, two scenarios were simulated: Scenario I: consisted of pasture area substitution by reforestation, providing a 5% reforestation area growth per annum in a 10 year period; Scenario II: consisted of pasture area substitution by agriculture, allowing a 12% growth rate per annum for the same period as in Scenario I. Both hypothetical scenarios were applied in the drainage area concerning the gaging station called Usina Maurício, located upstream of the calibration section. The statistical analysis conducted to assess the model’s performance in the calibration and validation steps were the Nash and Sutcliffe (ENS) coefficient and the flow bias percentage and suspended sediment concentrations, simulated in relation to the observed ones (PBIAS). The results demonstrated that: a) the parameters to which the model showed higher sensitivity were: the initial curve number for moisture condition ACMII (CN2); soil water storage (SOL_AWC); direct runoff time delay (SURLAG); USLE practices management factor (USLE_P); sub-basin average slope (SLOPE); sediment flow linear coefficient (SPCON); saturated soil hydraulic conductivity (SOL_K); and soil layer depth (SOL_Z); b) the SWAT model can be applied to hydro-sedimentological simulation in the same calibration section using some different time series data; c) the SWAT model can be applied to hydro-sedimentological simulation to upstream sections of which it was calibrated, but with edaphoclimatic characteristics similar to the drainage area used for calibration; d) the SWAT model can be applied to hydro-sedimentological simulation at conditions of a Brazilian southeastern located watershed; e) to simulate hypothetical scenarios of land use, replacing pasture areas for reforestation resulted in a reduction in the annual average suspended sediment’s concentration. However, the reforestation areas replacement by agriculture increased the annual average suspended sediment’s concentration.

Geólogo / El temporal extremo que afectó al norte y centro de Chile a fines de Marzo de 2015 (25M), produjo distintos procesos de remociones en masa del tipo flujo con consecuencias catastróficas para la población que habita en las riberas de los ríos El Carmen y El Tránsito (Región de Atacama). El presente trabajo tiene por finalidad evaluar los factores que determinaron la generación, la magnitud y el tipo de estos flujos, con el fin de conocer cuáles subcuencas son más susceptibles a producirlos. La metodología aplicada consiste en un análisis estadístico comparativo de los principales parámetros morfométricos, hidrográficos y litológicos de las subcuencas para determinar su influencia en la susceptibilidad de generar flujos y la confrontación de estos datos con la activación de las subcuencas durante el 25M. Los parámetros morfométricos e hidrográficos que influyen en la susceptibilidad de las subcuencas a producir flujos son: el área, el perímetro, la pendiente media, el orden jerárquico de la red de drenaje y las razones de Melton y relieve. Estos parámetros fueron integrados en dos factores: el Factor de Escala y Factor de Retención. El Factor de Escala, referido al tamaño de las subcuencas, resultó ser relevante para la activación y magnitud de los depósitos generados durante el 25M, con una relación positiva en la generación de flujos. El Factor de Retención, referido a la capacidad de almacenar sedimentos, resultó ser relevante en la presencia de un reservorio de detritos dentro de las subcuencas, susceptible a ser removido. La litología también juega un rol determinante en la factibilidad de generación de flujos en las subcuencas analizadas (Factor Litológico), obteniéndose que aquellas subcuencas constituidas mayormente por rocas intrusivas sean menos propensas a producir flujos. También la geología tiene influencia en el tipo de flujo desencadenado. En subcuencas con alta presencia de lutitas y limolitas se desencadenaron mayormente flujos de barro, mientras que en aquellas que presentan un porcentaje importante de rocas metamórficas se desarrollaron flujos de detritos. Con los datos de las subcuencas activadas durante el 25M se determinaron valores críticos en los factores, que marcan la susceptibilidad de una subcuenca a generar flujos. De esta forma se determinó que un 80% de las subcuencas identificadas como susceptibles, según estos factores, fueran activadas durante el 25M. Con base en lo planteado, este trabajo establece las condiciones necesarias en ambientes semiáridos para identificar a una subcuenca como susceptible a generar remociones del tipo flujo, diferenciando la magnitud y tipo del depósito a producirse durante eventos de precipitaciones intensas.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica, Escola de Engenharia, 2008. / Submitted by Lilian M. Silva (lilianmadeirasilva@hotmail.com) on 2013-04-20T19:00:16Z No. of bitstreams: 1 Estudo da influência dos fatores climáticos e hidrológicos no ciclo morfodinâmico praial de um sangradouro intermitente, Praia do Cassino, Brasil..pdf: 3556854 bytes, checksum: 026ab90e4875dac2d9a2305985f758b0 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2013-06-08T22:43:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Estudo da influência dos fatores climáticos e hidrológicos no ciclo morfodinâmico praial de um sangradouro intermitente, Praia do Cassino, Brasil..pdf: 3556854 bytes, checksum: 026ab90e4875dac2d9a2305985f758b0 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-08T22:43:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Estudo da influência dos fatores climáticos e hidrológicos no ciclo morfodinâmico praial de um sangradouro intermitente, Praia do Cassino, Brasil..pdf: 3556854 bytes, checksum: 026ab90e4875dac2d9a2305985f758b0 (MD5) Previous issue date: 2008 / Os sangradouros são cursos d’água fundamentais para a drenagem da água acumulada na região de pós-dunas, abastecem a zona de espraiamento com sedimentos arenosos e são os maiores causadores de descontinuidades no cordão de dunas frontais ao longo da costa do Rio Grande do Sul. Neste trabalho foi eleito como objeto de estudo um sangradouro considerando principalmente aspectos logísticos. O elemento escolhido localiza-se na Praia da Querência, onze quilômetros ao sul da desembocadura da Lagoa dos Patos. Este trabalho consiste na determinação e quantificação dos processos associados ao ciclo morfodinâmico evolutivo, estudando o mecanismo responsável pela sua abertura e fechamento. A metodologia empregada envolveu a elaboração de poços de monitoramento e a instalação dos mesmos na área de estudo, medições de níveis do lençol freático, levantamentos topográficos periódicos, amostragem sedimentar de superfície e análise de dados meteorológicos. Os resultados obtidos consubstanciam a idéia original de que o processo evolutivo do sangradouro é controlado pelo balanço entre as precipitações pluviométricas e as taxas de evaporação. Medições efetuadas nos poços de monitoramento sugerem que os níveis do lençol freático na área de impacto do sangradouro variam principalmente de acordo com intensidade do fluxo em direção à costa, sendo que o lençol freático mostrou-se mais profundo quando o sangradouro esteve aberto e sofreu uma elevação de 30 a 40 centímetros quando a calha do sangradouro foi fechada por processos costeiros.Notou-se que lençol freático no campo de dunas apresenta comportamento mais estável do quena região da berma. Percebeu-se também a ocorrência de dois ciclos distintos no processo evolutivo, um de longo prazo associado à destruição do campo de dunas frontais e outro de curto prazo ligado ao surgimento e destruição de uma barra arenosa secundaria, localizada na berma, que tem como origem a interação entre os processos na zona de surfe e os processos hidrológicos e hidrogeológicos da região do pós-dunas. Apesar da ocorrência de transporte de sedimentos por arraste e em suspensão pela corrente na calha do sangradouro, parece não ser este o principal processo erosivo e sim as ações ligadas aos fenômenos ocorrentes na zona de surfe. / The washouts are water courses important for draining the accumulated water from backshore and supply the swash zone with sand transport, it’s responsible too by local destruction of dunes field along the southern coast of Brazil. For that work was chosen a washout considering his geographical localization and our disposal logistical facilities. In that case was chosen a washout located in the Querência beach, which is situated 11 km toward south from Patos Lagoon mouth. This work consists in determination and quantification of processes associated to the morphodynamic evolution cycle this water body, studying the mechanism which causes the opening and closing of washout. The methodology consists in building and installation of monitoring wells in the study area, measurements ofwater table level, periodic topographic surveys, surface sediment sampling and analysis of meteorological data. The obtained results suggest that evolutionary process of washout is controlled by the balance between rain and evaporation rates. The wellsmeasurement suggests that water table level changes with the intensity of underground flowtoward the swash zone. When the washout opens the water table down but when washout closes by coastal processes the level up to 40 cm. It was observed that water table under the dunes field show most stability than under the berm. It was observed also occurrence of two different cycles in washout evolutionary process, one of long-term associated to destruction of local dunes field and other of short-term controlled by formation and destruction of a sand bar, placed over berm zone, which is originated by the interaction between processes in the surf zone versus hydrological and hydrogeological processes in the backshore zone. Despite occurrence of sediment transport into the channel of washout, it doesn’t seem to be the main erosive process, the principal erosion seems to be strongly related to the phenomena which occur into the surf zone.

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2017-05-04T18:47:26Z No. of bitstreams: 2 Tese - Rejane Freitas Benevides Almeida - 2017.pdf: 16484198 bytes, checksum: 009d0ae5ff4b3e5b616552d803095aa8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-05-05T12:54:41Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Rejane Freitas Benevides Almeida - 2017.pdf: 16484198 bytes, checksum: 009d0ae5ff4b3e5b616552d803095aa8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-05T12:54:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Rejane Freitas Benevides Almeida - 2017.pdf: 16484198 bytes, checksum: 009d0ae5ff4b3e5b616552d803095aa8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-03-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This study aimed to evaluate the influence of morphometric aspects and land use in the areas of permanent preservation of watercourses on the production and transport of sediments in the Rio do Coco watershed. It is located on the right bank of the Araguaia River basin, in the state of Tocantins, between the municipalities of Caseara, Marianópolis do Tocantins, Divinópolis do Tocantins, Monte Santo, Paraíso do Tocantins, Chapada de Areia, Pium and Barrolândia. The first phase of the study consisted of compartmentalization and morphometric analysis of the basin, where it was verified the existence of regions (high basin) with natural characteristics indicative of greater susceptibilities that may potentiate sediment supply, pointing out the need of more effective planning of the use activities. The second phase was dedicated to evaluating the cover and the soil use of the Rio do Coco basin, in addition to identifying and quantifying the percentage of areas with land use conflicts in the areas of permanent preservation of water courses. For this purpose, the mapping of land cover and land use was carried out using images from Landsat 8 (2015) satellite. For the identification of PPAs buffers with buffer strips were created according to the limits defined in the legislation. The conflicts of land use in APP were measured after the overlap of the map generated in the classification and the PPA map, being verified for the entire basin 32.8% of areas with conflicts of use along the bodies of water and, although the sub-basins belonging to the region of the high basin are the regions with greater irregularities. The third and last phase of the thesis evaluated the production and transport of sediments in the Rio do Coco basin and its most representative sub-basins. This analysis was carried out by means of measurements of liquid and solid discharges in the Coco River and in the mouth of the channels of the main sub-basins. Measurements were initiated in November 2014 extending through April 2016 from bimonthly collections. The quantification of the solids load obeyed the methodology defined by Carvalho (2000b), and the flow measurements are performed using the following flow meters: ADV (Acoustic Doppler Velocimeter) FlowTracker and ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler). The total discharge followed the method of Colby (1957) in Carvalho (2000a) and the specific production of sediments was analyzed based on the methodology of Carvalho (2008). From these analyzes it was possible to measure the volume of material transported by the main drainage channels of the basin, being proved that the region of the high basin is responsible for most of the sediments produced and transported in the water bodies. It should be noted, therefore, that this material has not arrived fully in the Araguaia River, part is being deposited along the canal, it is evident that in the basin there is an environment where production and transportation predominate and in another the accumulation. The results found in this phase of the research only reinforce the evidence observed in previous phases, where it was verified that the morphometric aspects are determinant in the sedimentological discharge of the basin, being the use and coverage of the soil considered maximizer of the whole process. / Este estudo teve como objetivo avaliar a influência dos aspectos morfométricos e do uso da terra nas áreas de preservação permanente de cursos d’água sobre a produção e o transporte de sedimentos na bacia hidrográfica do Rio do Coco. Esta está localizada na margem direita da bacia hidrográfica do Rio Araguaia, no estado do Tocantins, entre os municípios de Caseara, Marianópolis do Tocantins, Divinópolis do Tocantins, Monte Santo, Paraíso do Tocantins, Chapada de Areia, Pium e Barrolândia. A primeira fase do trabalho consistiu na compartimentação e análise morfométrica da bacia, onde foi verificada a existência de regiões (alta bacia) com características naturais indicativas de maiores suscetibilidades que podem potencializar o aporte de sedimentos, apontando a necessidade de um planejamento mais eficaz das atividades de uso. A segunda fase dedicou-se avaliar a cobertura e o uso da terra da bacia do Rio do Coco, além de identificar e quantificar o percentual de áreas com conflito de uso do solo nas áreas de preservação permanente de cursos d’água. Para tal fim, foi realizado o mapeamento da cobertura e uso do solo a partir de imagens do satélite Landsat 8 (2015). Para a identificação das APPs foram criados buffers com faixas de proteção de acordo com os limites definidos na legislação. Os conflitos de uso do solo em APP foram mensurados após a sobreposição do mapa gerado na classificação e o mapa de APP, sendo constatado para toda a bacia 32,8% de áreas com uso ao longo dos corpos d’água e, ainda que as sub-bacias pertencentes à região da alta bacia são as regiões com maiores irregularidades. A terceira e última fase da tese avaliou a produção e o transporte de sedimentos na bacia Rio do Coco e de suas sub-bacias mais representativas. Esta análise foi realizada por meio de medições de descargas líquidas e sólidas no Rio do Coco e no exutório dos canais das principais sub-bacias. As medições foram iniciadas em novembro de 2014 se estendendo até abril de 2016 a partir de coletas bimestrais. A quantificação da carga de sólidos obdeceu a metodologia definida por Carvalho (2000b), sendo as medições de vazão realizadas com o uso dos seguintes medidores de vazão: ADV (Acoustic Doppler Velocimeter) FlowTracker e ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler). A descarga total seguiu o método de Colby (1957) in Carvalho (2000a) e a produção específica de sedimentos foi analisada com base na metodologia de Carvalho (2008). A partir destas análises foi possível mensurar o volume de material transportado pelos principais canais de drenagem da bacia, sendo comprovado que a região da alta bacia é responsável pela maioria dos sedimentos produzidos e transportados nos canais. Há que se destacar, portanto, que esse material não tem chegado integralmente no Rio Araguaia, parte está sendo depositado ao longo do canal, ficando evidente que na bacia existe um ambiente onde predomina a produção e o transporte e outro a acumulação. Os resultados encontrados nesta fase da pesquisa só reforçam as evidências observadas nas fases anteriores, onde foi constatado que os aspectos morfométricos são determinantes na descarga sedimentológica da bacia, sendo o uso e a cobertura da terra considerado maximizador de todo o processo.