Orientador : Prof. Dr. Fabiano Antônio de Oliveira / Coorientador : Prof. Dr. Irani dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Geografia. Defesa: Curitiba, 27/04/2016 / Inclui referências : fls. 130-136 / Resumo: A inserção de elementos antrópicos nas bacias de drenagem faz crescer a complexidade dos sistemas hidrográficos, alterando profundamente a dinâmica natural do ciclo hidrológico. Inserido no contexto da Hidrologia Urbana, o presente trabalho discute e investiga, sob a luz da abordagem sistêmica, os efeitos da configuração urbana no balanço hídrico da bacia hidrográfica do rio Belém, com área de drenagem de 42,6 km², localizada no município de Curitiba/PR. Foi utilizado o modelo Aquacycle para simulação do balanço hídrico urbano diário, o qual foi desenvolvido na Universidade de Melbourne para simular o ciclo urbano da água como um todo integrado (sistema de águas pluviais, residuais e abastecimento público de água potável). Trata-se de um modelo pouco utilizado pela comunidade científica internacional e com aplicação ainda inédita no Brasil. Além da simulação do balanço hídrico para a bacia hidrográfica, foram gerados resultados para 14 unidades de resposta hidrológica delimitadas na área de estudo. Dentre os dados necessários para modelagem estão uso da terra, uso da água, dados climáticos e dados para calibração. O mapeamento do uso da terra mostrou que 72% da superfície da bacia encontra-se impermeabilizada, sendo que a proximidade da unidade de resposta hidrológica com a área central da cidade aumenta o grau de impermeabilização. De maneira geral, a área de estudo apresenta predominância de ocupação de telhados (33%), seguido de áreas pavimentadas (26%), jardins (18%), ruas (13%) e espaços públicos abertos (10%). Aquacycle apresentou desempenho satisfatório na simulação do balanço hídrico urbano. A calibração do modelo mostrou resultados afetos ao controle e gestão de recursos hídricos na região como 40% de perda da água tratada no sistema de abastecimento público, afluência de 46% do esgoto gerado na área de estudo diretamente no rio Belém e ligação direta à rede de esgoto de 15% do escoamento superficial gerado em áreas impermeáveis da bacia. A avaliação dos componentes do ciclo hidrológico frente à configuração urbana nas unidades de resposta hidrológica evidenciou relação do incremento de áreas impermeáveis com o aumento do escoamento superficial, com a diminuição na recarga do aquífero freático via infiltração natural da água pluvial e com a diminuição da evapotranspiração. Por outro lado, o escoamento de base é bastante afetado pela contribuição das perdas na rede de distribuição de água tratada e pelo lançamento de esgoto na rede de drenagem. Nota-se que apesar do Belém ser um importante rio curitibano, apresenta ainda sérios problemas de gestão dos principais componentes do balanço hídrico urbano. Palavras-chave: Urbanização; Aquacycle; Balanço Hídrico; Rio Belém. / Abstract: The insertion of anthropic elements in catchment drainage increases the complexity of hydrologic systems, changing strongly natural dynamics in hydrological cycle. Inserted in context of Urban Hydrology, this study discusses and investigates, in systemic approach, the effects of the urban configuration in water balance in Belém river drainage basin, with 42.6 km² drainage area, located in Curitiba / PR. We used the Aquacycle model for simulating daily urban water balance, which was developed at Melbourne University to simulate the urban water cycle as an integrated whole (rain water, wastewater and public drinking water system). This model is not commonly used by the international scientific community and its application is a novelty in Brazil. In addition to the simulation of water balance for the river basin, were generated results for 14 hydrologic unit response defined in the study area. Among the needed data for modeling are: land use, water use, climate and calibration data. Mapping of land use shows that 72% of the drainage basin surface is waterproofed, and that the proximity of the hydrologic unit response to the central area in the city increases the degree of waterproofing. In general, the study area has predominantly occupying roofs (33%), followed by paved areas (26%), gardens (18%), streets (13%) and public open spaces (10%). Aquacycle showed satisfactory performance in the simulation of urban water balance. Calibration of model presented results assigned to the water resources control and management in the region, as 40% loss of treated water in the public water system, inflow of 46% of the sewage generated in study area directly to Belém river and 15% of surface runoff generated from waterproofed areas connected to the sewage system. Evaluation of the components in hydrological cycle considering urban configuration in hydrologic unit response showed a relation between the increase in waterproofed areas, the increase of surface runoff, the decrease of groundwater recharge via natural rainwater infiltration into the soil and the decrease of evapotranspiration. On the other hand, the base flow is greatly affected by the contribution of leakages in treated water distribution system and by the sewage discharge in drainage network. We note that despite Belém to be an important river in Curitiba, still presents serious management problems of the main components in urban water balance. Keyword: Urbanization; Aquacycle; Water Balance; Belém River.

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Orientador : Daniel Costa dos Santos, Ph. D. / Coorientador : Cesar Augusto M. Destro, Dr / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 31/03/2017 / Inclui referências : f.87-92 / Resumo: O processo de urbanização e de expansão das cidades tem sido constante nos últimos anos. O Brasil não é uma exceção deste fenômeno. Estas mudanças têm alterado o ciclo hidrológico natural, produzindo um aumento do escoamento superficial e diminuição da infiltração. Por conseguinte, foram concebidos os Sistemas Urbanos de Drenagem Sustentável (SuDS) para gerir os riscos ambientais advindos do escoamento superficial das águas urbanas. Desta maneira, o desenvolvimento urbano, quando devidamente planejado, representa avanços tecnológicos e proporcionam benefícios na infraestrutura de um determinado local, assim, esta pesquisa teve como objetivo principal a avaliação do modelo Urban Water Use (UWU) num caso de estudo na bacia do rio Belém cuja área é de 148 hectares, localizada na cidade de Curitiba, com projeção de 30 anos. A fim de propor medidas que promovam melhorias à mesma, o estudo foi conduzido em 4 etapas. Inicialmente foi realizada a caracterização da área de estudo com informação de caráter social, geológico, climático e técnico. Logo após, foram locadas e predimensionadas as medidas de SuDS. As seguintes medidas foram utilizadas: microreservatório; telhado verde; trincheiras de infiltração; pavimentos permeáveis; bacias de detenção; bioretenção e wetlands construídos. Posteriormente, foi aplicado o modelo UWU para a hierarquização e seleção do melhor grupo de medidas. No intuito de testa-lo, foram diagnosticadas as possíveis mudanças socioeconômicas e ambientais na área de estudo. Os indicadores estudados foram a vazão de escoamento critico superficial, a qualidade de escoamento superficial em cargas de contaminantes como são o Nitrogênio Kjendahl Total (NTK), Fosforo Total (PT), Sólidos Suspensos Totais (SST) e cobertura de abastecimento de água. Esta última foi usada para demonstrar a integração entre os sistemas de bacias urbanas. A formulação levou à elaboração de quatro cenários futuros em função de fatores externos como são o crescimento populacional, taxa de inflação e o efeito das mudanças climáticas na temperatura e intensidades da precipitação, além da formulação de seis grupos de medidas (GM). O GM5 influencia toda a área de estudo e foi considerado o melhor, tendo alcançado 3.34, valor considerado "bom" de acordo com a escala Índice de Efetividade (IE). O segundo melhor grupo foi o GM6 localizado sobre a Área de Proteção Permanente (APP). Futuros estudos de implementação poderiam ser feitos por etapas das medidas de drenagem, sendo o GM6 a área mínima de implementação, projetando até o GM5 permitindo á vez um maior envolvimento da comunidade na área. Demonstrou-se que o UWU fornece um ambiente de planejamento estratégico para a tomada de decisões que contribuem na sustentabilidade de áreas urbanas. Nos fatores externos, o aumento do crescimento populacional e da intensidade são os quais tiveram maior impacto sobre os indicadores de sustentabilidade. Por outro lado, a taxa de inflação e a mudança da temperatura são os indicadores de menor impacto. Como recomendação para futuros trabalhos, sugere-se o desenvolvimento de outros indicadores com outras variáveis que permitam ter uma maior sensibilidade dos fatores externos. Nesta etapa, a abordagem integrada entre as partes interessadas e envolvimento da comunidade pode ser usada para determinar as prioridades. Além disso, foi evidenciada a necessidade de um planejamento correto sobre o uso do solo e da ocupação urbana, com a finalidade de se obter a minimização dos impactos em decorrência das novas urbanizações e consequentemente a diminuição dos gastos da cidade de Curitiba com obras de correção e ampliação dos sistemas de drenagem urbana. Palavras-chave: modelo UWU, medidas SuDS, abordagem integrada, planejamento estratégico, tomada de decisão. / Abstract: The process of urbanization and city's expansion has been constant in the last years. Brazil isn't an exception to this phenomenon. These changes have altered the natural hydrological cycle, producing an increase in surface runoff and decreased infiltration. Therefore, were designed the Sustainable Urban Drainage Systems (SuDS) to manage the environmental risks arising from the surface runoff of urban waters. In this way, the urban development, when properly planned, represents technological advances and provides benefits in the infrastructure of a local determined, so, this research have as main objective the evaluation of the Urban Water Use (UWU) Model in a case study in the Belém river basin, whose study area equals to 148 acres, located in the Curitiba city, with a projection horizont for 30 years. In order to propose measures to improve improvements to it, the study was conducted in 4 stages. The study area was initially characterized with social, geological, climatic and technical information. After that, the measures of SuDS were localized and predimensioned. The following measures were used: microreservatory; green roof; infiltration trenches, permeable pavement, stormwater detention basin, biorretention and constructed wetland. Posterioly, the UWU model was applied to the hierarchy and selection of the best group of measures. In order to test it, were diagnosed the possible socioeconomic and environmental changes in the study area. The indicators studied where the flow of superficial critical flow, the quality of runoff surface in contaminant loads as they are the Kjendahl Total Nitrogen (NTK), Total Phosphorus (PT), Total Suspended Solids (TSS) and water supply system coverage. The latter was used to demonstrate the integration between urban basin systems. The formulation led to the elaboration of four future scenarios based on external factors such as population growth, the rate of inflation and the effect of climate change on temperature and precipitation intensities, besides the formulaion of six measures groups. The GM5 influence the entire study area and was considered the best group, having reached 3.34, value is rated as "good" according to the Effectiveness Index (EI) value. The second best group was the GM6 located over the Permanent Protection Area (PPA). Future implementation studies could be made by stages of the drainage measures being GM6 the minimum area of implementation, projecting up to GM5 while allowing greater community involvement in the area. It was demonstrated that UWU model provides a strategic environment planning to decisions-make that contribute to the sustainability of urban areas. In external factors, the increase in population growth and intensity of rainfall have had the greatest impact on sustainability indicators. On the other hand, the infiltration rate and change in temperature are the indicators of lower impact. As a recommendation for future work, it is suggested the development of other indicators with other variables that allow a greater sensitivity of external factors. At this stage, the integrated approach between stakeholders and community involvement can be used to determine priorities. Furthermore, it was evidenced the necessity of a strategic planning on the use of the ground and of the urban occupation, with the purpose of minimizing the impacts as a result of the new urbanizations and consequently the cost reduction of Curitiba city with correction works and expansion of urban drainage systems. Key-words: UWU Model; sustainable drainage system; integrated approach; strategic planning; decision-making.

Orientador : Prof. Dr. Sidnei Teixeira / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Construção Civil. Defesa: Curitiba, 13/11/2013 / Inclui referências / Area de concentração : Geotecnia / Resumo: As simulações numéricas e modelagens físicas tendem a simplificar o comportamento de problemas reais, que na maioria das vezes não podem ser analisadas em campo. Para certos fenômenos como o fluxo através de barragem de terra os efeitos tridimensionais podem afetar consideravelmente os resultados obtidos com uma solução simplificada, seja em termos de vazão, cargas, gradientes hidráulicos ou fatores de segurança. Esta pesquisa tem como objetivo principal analisar o comportamento do fluxo mediante um sistema de drenagem interna pouco mencionada na literatura, que é o dreno francês (finger drain), através de modelagem física reduzida e modelagem numérica. Para este último foi utilizado o programa SEEP/2D, fornecido pelo grupo GeoStudio. Ambos os modelos consistiram em simular a percolação para diferentes espaçamentos entre os drenos e outras analises paramétricas, considerando situações não testadas fisicamente. Palavras – chave: Fluxo em solos, modelagem tridimensional, barragem de terra, dreno francês / Abstract: Numerical simulations and physical modeling tend to simplify the behavior of real problems, which in most cases cannot be analyzed in the field. For some phenomena like the flow through earth dam, three-dimensional effects can significantly affect the results obtained with a simplified solution, in terms of flow, loads, hydraulic gradients or safety factors. This research has the objective at analyzing the behavior of the flow through an internal drainage system seldom mentioned in the literature, which is the finger drain, through physical modeling and numerical modeling. For the last one was used the SEEP/2D program, provided by the group GeoStudio. Both models consisted in simulating percolation for different spacing between the drains and other parametric analyzes, considering situations not tested physically. Keywords: Physical modeling, numerical modeling, earth dam and finger drain.

O Conduto Forçado Álvaro Chaves (CFAC), grande obra de drenagem urbana realizada na cidade de Porto Alegre (Brasil) e implantado entre 2005 e 2008, para amenizar alagamentos em ruas e avenidas de uma região altamente populosa, com cerca de 2,8km2. A concepção e dimensionamento do CFAC chamam atenção por alguns aspectos pouco usuais: um reservatório de detenção e um conduto forçado combinados na mesma estrutura e seção transversal retangular, diminuindo de montante para jusante. Além disso, também apresenta contrações verticais e horizontais sem concordâncias apropriadas, desnível geométrico abrupto e mudança de direção em ângulos vivos com diminuição da seção transversal. Esse sistema de drenagem deságua no Rio Guaíba. Em fevereiro de 2013, o CFAC ganhou notoriedade, devido ao colapso de parte de sua estrutura durante um forte evento chuvoso. A cobertura de concreto armado do CFAC foi deslocada e o solo removido, causando o afundamento do pavimento. Para investigar o CFAC, um modelo de detalhe em escala reduzida foi construído no Pavilhão Fluvial do Instituto de Pesquisas Hidráulicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. A escala de redução geométrica adotada é de 1:15, resultando em um modelo de 30 m de comprimento, com alturas (16 – 42 cm) e larguras variáveis (20 – 50 cm). O modelo reproduz o reservatório de detenção, suas duas entradas e parte do conduto forçado à jusante do reservatório de detenção. O procedimento experimental baseia-se na propagação de um hidrograma no interior do conduto. As variáveis experimentais são a vazão afluente inicial, a configuração de abertura dos registros de jusante (essas duas variáveis condicionam o nível d’água inicial) e o tempo de abertura dos registros de montante. Os principais dados, gerados nos ensaios, são imagens obtidas em vídeo (câmeras normais e câmera rápida) e registros de vazão. A minuciosa análise das imagens permitiu o estabelecimento de três padrões de enchimento do conduto, apresentados a seguir. Padrão A – Enchimento do conduto sem aprisionamento de bolsões de ar e pressurização quasi-steady: observado em ensaios em que as condições de drenagem são mais favoráveis, resultando nos menores níveis iniciais de água no interior do conduto, dada uma vazão afluente. Esse padrão representa situações em que o nível do Rio Guaíba está mais baixo, permitindo maior capacidade de drenagem do sistema. Padrão B – Enchimento do conduto com aprisionamento de bolsões de ar e pressurização quasi-steady: estabelece-se, mediante condições de drenagem um pouco mais restritivas do que no Padrão A, resultando em maiores níveis iniciais para as mesmas vazões afluentes. Situações em que o nível do Rio Guaíba encontra-se mais elevado podem ser associadas a esse padrão. Padrão C – Enchimento do conduto com aprisionamento de bolsões de ar e pressurização unsteady: as condições de drenagem mais adversas condicionam o estabelecimento do Padrão C e resultam em altos níveis iniciais, mesmo para vazões iniciais bastante baixas. Esse padrão representa as condições mais extremas ensaiadas, seja em relação aos níveis do Rio Guaíba associados, seja em relação à severidade das consequências observadas. Além disso, inúmeros fenômenos e instabilidades hidráulicas foram observados: transição entre o escoamento à superfície livre e pressurizado, ressaltos hidráulicos móveis, aprisionamento e movimentação de bolsões de ar, ondas oscilatórias e ondas de translação. De uma maneira geral, o modelo do CFAC permite o estudo do escoamento, em regime não permanente, em um sistema de drenagem urbana que apresenta diversas singularidades, como curvas, contrações horizontais e verticais sem concordância e mudanças de direção com redução da seção transversal em ângulos vivos. / The Álvaro Chaves Penstock System (ACP) is the greater storm sewer device of Porto Alegre (Brazil), it was built between 2005 and 2008 and aims to overcome recurrent floods in main avenues located in a highly populated region of 2,8km2. The conception and design of ACP highlight some unusual aspects: the combination of an on-line detention reservoir and a penstock and the reduction of its rectangular cross-sectional area to downstream direction. Moreover, there are abrupt sharp edges contractions (horizontal and vertical), 90° bend with a reduction of rectangular cross-sectional and abrupt geometrical drop. In February 2013, the ACP became notorious because of its structural collapse during a rainstorm event. The precast concrete cover was displaced, soil was removed and the pavement descended. In order to investigate the ACP system, a partial physical model was built in the Instituto de Pesquisas Hidráulicas of the Universidade Federal do Rio Grande do Sul. The geometric scale factor is 1:15, resulting in a 30 m length, variable height (16cm - 42cm) and width (20cm - 50cm). The model reproduces the detention reservoir, its entrances and the short portion of the penstock located downstream of the detention reservoir. The experimental procedure is based is on the propagation of a hydrograph in the conduit. The experimental variables are affluent initial discharge, the overture settings of the downstream discharge valves (both variables affect initial water level in the conduct) and the opening periods of the upstream valves. The data generated during the tests are video images (general camera and high-speed camera) and discharge records. A comprehensive analysis of the images led the identification of tree basic patterns of pipe filling. Pattern A – Filling without air entrapment in quasi-steady state: observed during tests with most favorable drainage conditions, resulting in lower initial water levels in the conduct, given an initial discharge. This pattern represents situations where the Guaíba River level is lower, allowing better drainage capacity. Pattern B – Filling with air entrapment in quasi-steady state: established considering drainage conditions a little bit more restrictives than in Pattern A, resulting in higher initial levels in the conduct for the same affluent discharges. Situations of higher levels in the Guaiba River may be associated with this pattern. Pattern C – Filling with air entrapment in unsteady state: established under the most adverse drainage conditions, resulting in higher initial water level even for very low initial affluent discharges. This pattern represents the most extreme conditions tested, whether in relation to the associated levels of the Guaiba River and in relation to the severity of the observed effects. Furthermore, numerous phenomena and hydraulic instabilities were observed: transition between free surface and pressurized flow, moving hydraulic jumps, entrapment of air pockets, oscillatory waves and translational waves. In general, the ACP model allows the study of the flow in a storm sewer system under unsteady state, considering its singularities: bends, horizontal and vertical contraction without alignment and direction changes with reduction of the cross section sharp angles.

A drenagem ácida de minas (DAM) oriunda da mineração de carvão é caracterizada pelo baixo pH e pelas altas concentrações de metais. Em algumas situações, a concentração de ferro é muito alta, em níveis que podem ser usadas como fonte de reagentes para o tratamento de águas residuárias. A DAM pode ser usada como coagulante quando é rica em ferro na forma Fe3+ (e secundariamente em Al+3). A DAM também pode ser aplicada no tratamento de águas residuárias pela Reação de Fenton quando rica em ferro na forma Fe2+. Os objetivos deste trabalho foram a caracterização química de uma DAM-C (drenagem ácida de minas concentrada) proveniente de um módulo de rejeitos de carvão de Santa Catarina; Estudar a DAM-C para uso como insumo na coagulação dos sólidos suspensos em esgoto cloacal do Campus do Vale da UFRGS; Estudar a DAM-C para uso como insumo para a Reação de Fenton aplicado ao tratamento de esgoto cloacal e avaliar a qualidade da água tratada em termos de parâmetros físico-químicos e ecotoxicológicos. Os resultados demonstram que a DAM pode ser usada no tratamento de esgoto, pois o efluente apresentou uma concentração especialmente elevada de metais, com valores iguais a 17640 mg/L de Fe e 1534 mg/L de Al, razão pela qual foi denominada de drenagem ácida de minas concentrada. Os demais metais, tais como Mn, Cu, Zn, Ni, Cd, Ar, Cr, Pb, Ca, Mg, Na e K estavam presentes, porém em concentrações mais baixas. O processo de coagulação foi conduzido com o volume de 3 mL de DAM-C com as concentração de [Fe] = 264 mg/L e [Al3+] = 24 mg/L) e apresentou eficiências médias de redução nos seguintes parâmetros: sólidos suspensos (72%), coliformes termotolerantes (99%) e totais (99%), DQO (61%), DBO5 (63%), N (total Kjeldahl) (28%), P (97%) e sólidos sedimentáveis (50%). A Reação de Fenton foi conduzida com o mesmo volume DAM-C e concentração do processo de coagulação e 0,25 ml de H2O2 35% (m/v) e apresentou eficiências médias de redução nos seguintes parâmetros: sólidos suspensos (78%), coliformes termotolerantes (99,98%) e totais (99,98%), DQO (80%), DBO5 (80%), N (total Kjeldahl) (29%), P (98%) e sólidos sedimentáveis (50%). Os ensaios de toxicidade demonstraram que o esgoto bruto apresenta elevada toxidade aguda para o microcrustáceo Daphnia similis (FT = 32), para o peixe Pimephales promelas (FT = 8), e para a alga Pseudokirchneriella subcapitata (FT = 8). Dentre os tratamentos avaliados apenas o RSB conseguiu remover totalmente a toxicidade. A coagulação simples se mostrou ineficaz e a Reação de Fenton permitiu uma grande redução na toxicidade, desde que seja eliminada a presença de peróxido de hidrogênio residual. Esses dados são indicativos que o principal agente tóxico presente no esgoto é solúvel. / Acid mine drainage (AMD) from coal mining sites is characterized by low pH and high concentrations of metals. In some situations, the iron concentration is very high, at levels that could be used as a source reagent for wastewater treatment. The AMD can be used as coagulant when it is rich in iron in the form Fe+3 (and secondarily Al+3). The AMD can also be applied in wastewater treatment as Fenton´s Reaction when is rich in iron in the form Fe2+. The goals of this work were characterize AMD-C (acid mine drainage concentrated) obtained in the module of coal tailings of Santa Catarina; Study the AMD-C for use as input in coagulation of suspended solids in Campus do Vale-UFRGS’s sewage; Study the AMD-C for use as input to the Fenton’s reaction applied to treatment of sewer and evaluate the quality of treated water in terms of physico-chemical and ecotoxicological parameters. The results shows AMD-C can be used in sewage treatment, because the effluent presented a particularly high concentration of metals (17640 mg/L Fe and 1534 mg/L Al), why was called acid mine drainage of concentrated. The other metals, such as Mn, Cu, Zn, Ni, Cd, Cr, Pb, Ar, Ca, Mg, Na and K were present, but in lower concentrations. The coagulation process was conducted with 3 mL AMD-C with concentration (264 mg/L Fe and 24 mg/L Al3+) and average efficiencies presented in the following parameters: reducing suspended solids (72%), coliforms thermotolerant (99%) and total coliforms (99%), COD (61%), BOD5 (63%), N (total Kjeldahl) (28%), P (97%) and settleable solids (50%). The Fenton’s reaction was conducted with the same AMD-C volume and metals concentration used in coagulation process and was added 0.25 H2O2 35% (m/v) and average efficiencies presented in the following parameters: reducing suspended solids (78%), coliforms thermotolerant (99.98%) and totals coliforms (99.98%), COD (80%), BOD5 (80%), N (total Kjeldahl) (29%), P (98%), and settleable solids (50%). Toxicity tests have demonstrated that raw sewage has high acute toxicity for Daphnia similis crustacean (32 FT), Pimephales promelas fish (8 FT), and algae Pseudokirchneriella subcapitata (8 FT). Among the treatments evaluated only the SBR managed to totally remove toxicity. Simple coagualtion proved ineffective and the Fenton’s Reaction allowed a large reduction in toxicity, since it eliminated the presence of residual hydrogen peroxide. These data are indicative that the toxic agent present in the main sewer is soluble.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Centro de Desenvolvimento Sustentável, 2010. / Texto parcialmente liberado pelo autor. Conteúdo disponível: Resumo. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2013-02-26T15:48:47Z No. of bitstreams: 1 2010_HugoValeChristofidis.pdf: 47555 bytes, checksum: 8c0a262ed941cbafd25672309562a33d (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2013-02-26T15:53:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_HugoValeChristofidis.pdf: 47555 bytes, checksum: 8c0a262ed941cbafd25672309562a33d (MD5) / Made available in DSpace on 2013-02-26T15:53:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_HugoValeChristofidis.pdf: 47555 bytes, checksum: 8c0a262ed941cbafd25672309562a33d (MD5) / A presente dissertação demonstrou que a drenagem urbana sustentável é uma componente importante na busca da sustentabilidade do ambiente urbano e que o Retrofit é uma ferramenta eficiente para alcançar esse objetivo. Para tanto foi apresentada uma metodologia de Retrofit de infraestrutura urbana que permite adaptar sistemas de drenagem urbana tradicionais em sistemas sustentáveis. Essa metodologia foi desenvolvida por uma organização não-governamental (ONG) americana e foram propostas algumas pequenas alterações na metodologia com o intuito de adaptá-la à realidade técnico-institucional brasileira. Foi realizado, então, um estudo de caso teórico da implementação dessa metodologia no Polo de Modas do Guará II, no Distrito Federal. Com isso, pode ser comprovada a sua eficiência no alcance da sustentabilidade do sistema de drenagem pluvial e na indução da sustentabilidade urbana. Concluiu-se que a metodologia permite a adaptação da rede de drenagem urbana tradicional para que esta se torne uma rede de drenagem urbana sustentável de forma eficiente e controlada, garantindo economia de recursos, melhoria contínua do ambiente e compatibilização com a realidade das cidades brasileiras. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The present thesis demonstrates that the sustainable urban drainage system is an important component to achieve urban sustainability and that the retrofit is an efficient tool to reach this goal. Therefore it was presented a retrofit methodology for urban infrastructures that allows to adapt traditional urban drainage systems into sustainable ones. This methodology was developed by a North American NGO, in which some changes were proposed intending to adapt it to the Brazilian technical and institutional reality. A theoretical case study was performed to evaluate the implementation of this methodology in the Guara II fashion region, in the Federal District of Brazil. Thus the efficiency of reaching the sustainability on drainage systems and induction of urban sustainability could be verified. It is concluded that this methodology allows the adaptation of traditional drainage systems into sustainable drainage systems in a efficient and controlled way, guarantying resources economy, continuous environmental improvement and compatibilization with Brazilian cities needs.

xxi, 146 f. : il. / Submitted by Priscilla Brito Oliveira (priscilla.b.oliveira@gmail.com) on 2009-10-13T20:21:55Z No. of bitstreams: 1 Mestrado UnB_Estudos Preliminares para a Implantação de Trincheiras de Infiltração _Silva, 2007_.pdf: 4617095 bytes, checksum: 3c9084cb23d08bb81f2b393efe3a271e (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2009-12-11T15:23:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Mestrado UnB_Estudos Preliminares para a Implantação de Trincheiras de Infiltração _Silva, 2007_.pdf: 4617095 bytes, checksum: 3c9084cb23d08bb81f2b393efe3a271e (MD5) / Made available in DSpace on 2009-12-11T15:23:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mestrado UnB_Estudos Preliminares para a Implantação de Trincheiras de Infiltração _Silva, 2007_.pdf: 4617095 bytes, checksum: 3c9084cb23d08bb81f2b393efe3a271e (MD5) Previous issue date: 2007-03-28 / Esta pesquisa visa aspectos econômicos e ambientais, como, reciclagem de garrafas PET, recarga de aqüíferos e redução do risco de inundações próximas aos centros urbanos, investigando a possibilidade de substituir parte dos agregados granulares usados em trincheiras de infiltração, por garrafas recicladas PET. A proposta tenta mitigar riscos técnicos e problemas ambientais, utilizando alternativas de baixo custo quando se comparado à sistemas de drenagem convencionais. O material PET além de ser abundante, barato e reciclável, devido seu peso, pode prevenir a perda da capacidade escoamento proveniente do colapso do solo natural subjacente a trincheira e da erosão interna ocasionada pelo aumento do volume da água captada. Isto é possível, devido a diminuição do peso aplicado pelas garrafas quando comparando-se ao peso próprio dos agregados no interior das mesmas, reduzindo assim a sobrecarga sob o solo colapsível de fundação, típico da região de Distrito Federal. Construíram-se 4 trincheiras; com 0%, 21%, 40% e 73% de garrafas PET, completando o volume de enchimento com brita 2. Ensaiaram-se três tipos de garrafas para a determinação de suas resistências a compressão caracterizando boa capacidade de suporte em ambas as amostras, no entanto apenas uma pôde ser selecionada devido a geometria de acomodação no interior da trincheira, o tipo escolhido foi a garrafa verde. As garrafas foram cortadas ao meio, a parte superior inserida na parte inferior com furos na face inferior. Estes elementos foram empilhados com finalidade de se formar colunas para o escoamento da água captada. Avaliaram-se os resultados por meio de ensaios oedométricos, índices físicos, sucção e do pinhole test no solo de fundação. Para os modelos adotados, as substituições dos agregados por garrafas PET, resultaram em uma redução da sobrecarga e do colapso esperado no solo de fundação de 4,4% até 2,0%, com reduções mais altas para maiores porcentagens de garrafas usadas nas trincheiras. Porém, o uso de garrafas PET aumentou os custos de construção das trincheiras de infiltração. Este aumento de custos é relacionado principalmente ao processamento manual das garrafas PET. Espera-se que estes custos sejam reduzidos significativamente com a mecanização do processo. Além disso, não foram avaliados os benefícios ambientais gerados pela retirada das garrafas PET do meio ambiente, o que com certeza diminuiria os custos finais da implantação da trincheira. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Therefore this research targets both economical and environmental aspects, such as, recycling of PET bottles, recharge of aquifers and reduction of the risk of floods near urban centers, investigating the possibility of substitute part of the granular aggregates used in infiltration trenches, by recycled PET bottles. The proposal tries to mitigate both technical risks and environmental problems, using a low cost solution when compared to conventional drainage systems. Besides being abundant, recyclable and cheap, PET bottles may be used in infiltration trenches to help preventing the loss of draining capacity due to the collapse of the underlying natural soil and of the erosion of regional soils.This is possible due to the light weight of the bottles if compared to the weight of the aggregates, thus reducing the surcharge over the collapsible foundation clay, typical of the Federal District region. Four infiltration trench were built with 0%, 21%, 40% e 73 % of PET bottles, sand and granular aggregates #2. Three types of PET bottles were tested for evaluate their resistance, in spite of only one could be chosen. The PET bottle it present the best geometry for the accommodation in the trench and well capacity of support was the green one. The PET bottles are cut in two halves and the upper part is inserted in the lower part, which in turn is perforated. These draining elements are piled together to make drainage columns that substitute part of the granular aggregates. This reduction is assessed by means of oedometer and pinhole tests in the foundation soil. For the adopted models, the substitution of the surcharge of aggregates by that of PET bottles resulted in a reduction of volumetric collapse in the foundation clay from 4,4 % up to 2,0 %, with higher reductions for higher percentages of bottles used in the trenches. However, the use of PET bottles also increased the costs of construction of infiltration trenches. This increase of costs is primarily related to manual processing of the PET bottles. It is believed that these costs can be significantly reduced if the process becomes mechanized. Besides, the environmental benefits of recycling bottles that would be otherwise disposed in solid waste deposits also must be taken into considering, thus reducing the overall costs of trench construction.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2006. / Submitted by Natália Cristina Ramos dos Santos (nataliaguilera3@hotmail.com) on 2009-11-01T21:39:48Z No. of bitstreams: 1 2006_Debora Silva de Brito.pdf: 2417769 bytes, checksum: f1435599c61d362f843713c93dfa8d3a (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2010-01-19T15:49:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_Debora Silva de Brito.pdf: 2417769 bytes, checksum: f1435599c61d362f843713c93dfa8d3a (MD5) / Made available in DSpace on 2010-01-19T15:49:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_Debora Silva de Brito.pdf: 2417769 bytes, checksum: f1435599c61d362f843713c93dfa8d3a (MD5) Previous issue date: 2006-05-26 / O desenvolvimento urbano tem sido acompanhado por constantes mudanças no meio ambiente. Especialmente no ciclo hidrológico essas mudanças acarretaram impactos como o aumento do escoamento superficial e a ocorrência de enchentes. Os sistemas de drenagem surgiram para contornar o problema das enchentes. O sistema clássico, seguindo um conceito higienista funciona pela rápida evacuação das águas urbanas, transferindo o problema das enchentes para jusante. Atualmente, outras técnicas vêm sendo inseridas nos projetos de drenagem, as conhecidas como técnicas compensatórias, justamente por reproduzirem as condições de pré-urbanização, além de proporcionarem outras vantagens. São exemplos dessas técnicas as bacias de detenção, pavimentos porosos, trincheiras, poços de infiltração, telhados armazenadores, etc. A multiplicidade de técnicas e a possibilidades de diversos arranjos de alternativas de projeto tornou complexa a tarefa do decisor na concepção de sistemas de drenagem. Nesse sentido fica claro observar a necessidade de comparar as diferentes opções possíveis de projeto, considerando os mais diversos critérios, tais como econômico, hidrológico, ambiental, etc. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia para a seleção de alternativas de sistemas de drenagem urbana. Em busca da formulação dessa metodologia, foram definidos seis critérios e propostos dez indicadores relacionados a esses critérios. Para a comparação das alternativas de projeto por meio de indicadores aplicou-se o método multicritério da Programação de Compromisso. A metodologia proposta foi aplicada a um estudo de caso, envolvendo três alternativas de sistemas de drenagem distintas, com a utilização do sistema clássico e sistema intermediário, que englobava o sistema clássico e as técnicas compensatórias. Os resultados demonstraram que as alternativas mais recomendadas, segundo os indicadores propostos, são as que envolvem as técnicas compensatórias de drenagem. __________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The urban development has been followed by constant changes in the environment. Especially in the hydrologic cycle those changes had caused impacts as the increase of the superficial drainage and flood occurrence. The drainage systems had appeared to solve the problem of floods. The classic system, following a hygienist concept works through the fast evacuation of urban waters, transferring flood problems to ebb. Currently, others techniques have being added in the drainage projects, such as the compensatory techniques. Those techniques have been used to reproduce the pre-urbanization conditions. Some examples of those techniques are: detention basins, porous pavements, trenches, infiltration wells, roofs, etc. The multiplicity of techniques and the several possibilities of arrangements in project alternatives turn the drainage systems conception process very complex. In this direction it is important to observe the necessity of compare the different possible project options, considering criteria, such as the economic, hydrologic, environmental and others. This work aims to develop a methodology for the selection of urban drainage systems alternatives. In search for the creation of this methodology, six criteria were defined and ten indicators related to these criteria were proposed. For the comparison of the project alternatives using the indicators the Compromise Programming multicriteria method was applied. The proposal methodology was applied to a case study, which used three different alternatives of drainage systems. In the study was used the classic and intermediate system that embody the classic system and the compensatory techniques. The results demonstrated that the best alternatives, according to the proposal indicators are those that involve the drainage compensatory techniques.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2005. / Submitted by Diogo Trindade Fóis (diogo_fois@hotmail.com) on 2009-11-26T18:18:37Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Elder Antonio Beirigo.pdf: 5064971 bytes, checksum: 0f0a2cc65e9e5510022bafada9fd5237 (MD5) / Approved for entry into archive by Carolina Campos(carolinacamposmaia@gmail.com) on 2009-11-30T16:03:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Elder Antonio Beirigo.pdf: 5064971 bytes, checksum: 0f0a2cc65e9e5510022bafada9fd5237 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-11-30T16:03:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Elder Antonio Beirigo.pdf: 5064971 bytes, checksum: 0f0a2cc65e9e5510022bafada9fd5237 (MD5) Previous issue date: 2005-10-28 / O comportamento geotécnico geral de barragens de rejeito é dependente do desempenho dos respectivos dispositivos de filtração e drenagem. Neste sentido, este trabalho objetivou o estudo do comportamento de geotêxteis quando empregados nestes dispositivos. Para tanto foram realizadas investigações de campo e laboratório acerca das principais variáveis envolvidas no processo de filtração. Estas investigações permitiram a caracterização do processo de filtração ocorrente e a identificação de agentes intervenientes. As investigações de campo foram realizadas em barragens de contenção de rejeitos, alteadas com os próprios materiais a serem contidos, de minerações de minério de ferro e de rocha fosfática. Nestas investigações a condição de fluxo ocorrente foi qualificada como a principal força perturbadora. A geometria geral das estruturas de contenção de rejeitos, assim como a caracterização de campo dos materiais envolvidos, foi analisada. Foi exumada uma amostra de geotêxtil empregada na mineração de minério de ferro, tendo sido caracterizada a interação dos rejeitos com a malha têxtil por meio de estudos do grau de impregnação e granulometria das partículas retidas, além de microscopia ótica e eletrônica de varredura. Foram coletadas 20 amostras de rejeito em barragens das mineradoras que colaboraram com a pesquisa. Foi feita análise do potencial à instabilidade interna destas amostras. Com base neste estudo foram selecionadas amostras representativas de cada um dos rejeitos para serem estudadas nos ensaios de filtração em laboratório. Sistemas compostos por estes rejeitos e geotêxteis com gramatura variando de 200 a 600 g/m² foram submetidos a ensaios de filtração sob tensão, do tipo razão entre gradientes (GR), sob gradientes hidráulicos constante e variável. Observou-se que os incrementos de tensões aplicados aos corpos de prova tenderam a reduzir eventuais heterogeneidades observadas no início dos ensaios, sendo o estágio de 200 kPa aquele que limita as principais variações. Os rejeitos se comportaram de forma estável diante ao fluxo em todos os ensaios, tendo sido observados apenas fenômenos localizados de migração de partículas nas regiões mais próximas dos geotêxteis. A granulometria das partículas passantes através dos geotêxteis ao longo do ensaio permitiu constatar que apenas a fração fina sofre maior efeito da variação do gradiente hidráulico, enquanto os incrementos de tensão provocaram a perda de partículas mais graúdas. A avaliação microscópica dos geotêxteis após os ensaios permitiu a verificação de grãos maiores que os seus poros no seu interior, o que foi comprovado por meio dos estudos da granulometria destes materiais. No geral, os sistemas rejeito-geotêxtil ensaiados se comportaram de forma estável, inclusive em contraposição a alguns resultados de avaliações por critérios de projeto disponíveis na literatura. Neste sentido, o GRASTM foi bastante eficiente na medida em que se manteve quase sempre próximo da unidade, que caracteriza a condição de estabilidade. Porém, as outras propostas, GRMod e GR3mm, mostraram-se também importantes na avaliação do efeito que o geotêxtil tem nas regiões mais próximas a ele. Cabe ressaltar a constatação da importância da complementação dos resultados obtidos nos ensaios de filtração por meio dos estudos de granulometria das partículas passantes pelo geotêxtil, além de investigação visual das condições deste ao final dos ensaios por meio de microscopia eletrônica de varredura. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The behaviour of tailing dams depends on their filtration and drainage systems. In this context, this dissertation aimed to study the behaviour of geotextiles in such systems. To accomplish that, field and laboratory tests were performed on the main variables related to the filtration mechanism. These tests allowed the characterization of the filtration process and the identification of the main agents of this process. The field investigations were made in tailing dams of iron and phosphate industries. In these investigations the flow condition was the main disturbing agent. The general geometry of the tailing dams, as well as the field properties of the materials, were studied. A geotextile specimen was exhumed from a drainage system of one of the tailing dams of the iron industry and was subjected to studies on the interaction with the tailings by assessing its impregnation level, grain size analyses of the particles entrapped in the geotextile and optical and electronic scanning microscopy. Twenty samples of the tailings were collected and representative samples were chosen for the laboratory filtration tests. Geotextiles with masses per unit area varying between 200 and 600 g/m2 were employed in the gradient ratio tests (GR) under pressure, being subjected to constant and varying hydraulic gradients. It was observed that the stresses applied at the top of the soil samples tended to reduce eventual heterogeneities observed at the beginning of the tests, being the stress of 200 kPa a threshold value for these variations. The tailings tested behaved as stable materials in all tests, being observed only localized migrations of particles in the regions close to the geotextile layer. The grain size analyses of the particles that piped through the geotextiles showed that only the soil fine fraction suffered the effects of the variation of hydraulic gradient, while the increments in normal stresses affected the passage of coarser particles thorough the geotextile. Post test microscopic analyses of the geotextiles showed large particles in the geotextile voids, which was corroborated by the grain size analyses of the entrapped particles. In general, the tailing-geotextile systems tested behaved in a stable manner, which was conflicting with some predictions by design criteria available in the literature. In this sense, the GRASTM was very effective to quantify the system behaviour and this value was always close to unity, which is a sign of system stability. Nevertheless, the other GR definitions, GRMod and GR3mm, were also important for the evaluation of the geotextile influence on the behaviour of the neighbouring soil regions. It is important to point out the relevance of the complementary studies carried out to understand the behaviour of the systems tested that included grain size analyses of the particles that piped through the geotextile as well as visual and microscopic investigations of the geotextiles at the end of the tests.