Real-world problems especially the ones that involve natural systems are complex and they are composed of many non-deterministic components. Uncertainties associated with these non-deterministic components may originate from randomness or from imprecision due to lack of information. Until recently, uncertainty, regardless of its nature or source has been treated by probability concepts. However, uncertainties associated with real-world systems are not limited to randomness. Imprecise, vague or incomplete information may better be represented by other mathematical tools, such as fuzzy set theory, possibility theory, belief functions, etc. New approaches which allow utilization of probability theory in combination with these new mathematical tools found applications in various engineering fields. Uncertainty modeling in human health risk assessment and groundwater resources management areas are investigated in this thesis. In the first part of this thesis two new approaches which utilize both probability theory and fuzzy set theory concepts to treat parameter uncertainties in carcinogenic risk assessment are proposed. As a result of these approaches fuzzy health risks are generated. For the fuzzy risk to be useful for practical purposes its acceptability with respect to compliance guideline has to be evaluated. A new fuzzy measure, the risk tolerance measure, is proposed for this purpose. The risk tolerance measure is a weighed average of the possibility and the necessity measures which are currently used for decision making purposes. In the second part of this thesis two decision making frameworks are proposed to determine the best groundwater resources management strategy in the Savannah region, Georgia. Groundwater resources management problems, especially ones in the coastal areas are complex and require treatment of various uncertain inputs. The first decision making framework proposed in this study is composed of a coupled simulation-optimization model followed by a fuzzy multi-objective decision making approach while the second framework includes a groundwater flow model in which the parameters of the flow equation are characterized by fuzzy numbers and a decision making approach which utilizes the risk tolerance measure proposed in the first part of this thesis.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-10-20Bitstream added on 2014-06-13T21:03:55Z : No. of bitstreams: 1 santos_mm_dr_rcla.pdf: 4660699 bytes, checksum: 1e1fd8359d9badea1885e0b19149653d (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A gestão dos recursos hídricos, com vistas a garantir o suprimento de água em quantidade e qualidade suficientes para atender às necessidades da sociedade, da mesma forma que as questões ambientais em geral, deve ser sempre conduzida sob um enfoque sistêmico, considerando uma grande diversidade de parâmetros. Nesse sentido, com vistas à avaliação do uso atual e potencial das águas subterrâneas do Sistema Aquífero Guarani (SAG) no Estado de São Paulo, buscou-se levantar uma larga gama de informações sobre sua utilização e ocorrência. Assim, foram utilizados dados coletados em 1.389 poços que explotam o SAG, para os mais diversos tipos de usos, bem como informações constantes de relatórios oficiais sobre o sistema de abastecimento público nos municípios distribuídos no Estado de São Paulo. Para armazenagem, manipulação, visualização e análise de dados espaciais, utilizou-se o sistema de informações geográficas (SIG). Cerca de 65% dos poços cadastrados são utilizados para o consumo humano (público e doméstico). Em termos volumétricos, o consumo público representa 67% do total extraído, seguido pelos usos industrial, doméstico, rural e recreacional, com 21,7%, 6,1%, 2,8% e 0,6%, respectivamente. Em 2007, havia um total de 5.058.041 habitantes consumidores efetivos do SAG, que explotavam um volume anual estimado de aproximadamente 563 milhões de m3. Para a análise potencial do uso do SAG, foram simulados dois cenários. No primeiro, as projeções indicam que em 2020 os consumidores do sistema aquífero serão cerca de 5.830.011 habitantes, e sua explotação se dará a um volume aproximado de 6,4 x 108 m3/ano, ou 45% acima da reserva subterrânea ativa. No segundo cenário, simulado para as zonas ZA (zona de afloramentos) e ZC (zona de confinamento próxima à área aflorante), as projeções indicam uma população de 2.506.905 habitantes... / The management of groundwater resources needs a systemic analysis of variables to succeed. In this way, the evaluation of the current and potential usages of waters from Guarani Aquifer System (SAG) in São Paulo State, was based on a large amount of data from drilling wells and official reports.. The analysis was accomplished using information collected from a survey of 1.389 wells including the different types of water usages and from municipal records of groundwater production. The geographic information system (GIS) was used for storage, manipulation, visualization and analysis of georeferenced data. About 65% of water wells is presently used for human consumption (public and domestic usages); Volumetrically, public consumption peaks to 67%, remaining 21.7%, 6.1%, 2.8% and 0.6% for industrial, domestic, rural and recreational usages, respectively. About 5058041 inhabitants directly makes use of water produced from GAS with a consumption of approximately 563 million m3 of water/year. For the analysis of the potential use of waters from GAS two scenarios were simulated. In one, the projections indicate that by 2020 consumers of the aquifer will be 5830011, and the aquifer system will be exploited to a volume of about 6.4 x 108 m3/year, or 45% above its groundwater active reserve. The other scenario was simulated for the zones ZA (outcrop zone) and ZC (confinement zone close to ZA): the results indicate a population of 2506905 that will consume a volume of 4.1 x 108 m3 by 2020 or nearly 95% of all estimated active reserve of the aquifer.

Orientador: Maria Rita Caetano Chang / Banca: André Celligoi / Banca: Didier Gastmans / Banca: José Luiz Albuquerque / Banca: Marcos Massoli / Acompanha CD-ROM com os anexos da obra / Resumo: A gestão dos recursos hídricos, com vistas a garantir o suprimento de água em quantidade e qualidade suficientes para atender às necessidades da sociedade, da mesma forma que as questões ambientais em geral, deve ser sempre conduzida sob um enfoque sistêmico, considerando uma grande diversidade de parâmetros. Nesse sentido, com vistas à avaliação do uso atual e potencial das águas subterrâneas do Sistema Aquífero Guarani (SAG) no Estado de São Paulo, buscou-se levantar uma larga gama de informações sobre sua utilização e ocorrência. Assim, foram utilizados dados coletados em 1.389 poços que explotam o SAG, para os mais diversos tipos de usos, bem como informações constantes de relatórios oficiais sobre o sistema de abastecimento público nos municípios distribuídos no Estado de São Paulo. Para armazenagem, manipulação, visualização e análise de dados espaciais, utilizou-se o sistema de informações geográficas (SIG). Cerca de 65% dos poços cadastrados são utilizados para o consumo humano (público e doméstico). Em termos volumétricos, o consumo público representa 67% do total extraído, seguido pelos usos industrial, doméstico, rural e recreacional, com 21,7%, 6,1%, 2,8% e 0,6%, respectivamente. Em 2007, havia um total de 5.058.041 habitantes consumidores efetivos do SAG, que explotavam um volume anual estimado de aproximadamente 563 milhões de m3. Para a análise potencial do uso do SAG, foram simulados dois cenários. No primeiro, as projeções indicam que em 2020 os consumidores do sistema aquífero serão cerca de 5.830.011 habitantes, e sua explotação se dará a um volume aproximado de 6,4 x 108 m3/ano, ou 45% acima da reserva subterrânea ativa. No segundo cenário, simulado para as zonas ZA (zona de afloramentos) e ZC (zona de confinamento próxima à área aflorante), as projeções indicam uma população de 2.506.905 habitantes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The management of groundwater resources needs a systemic analysis of variables to succeed. In this way, the evaluation of the current and potential usages of waters from Guarani Aquifer System (SAG) in São Paulo State, was based on a large amount of data from drilling wells and official reports.. The analysis was accomplished using information collected from a survey of 1.389 wells including the different types of water usages and from municipal records of groundwater production. The geographic information system (GIS) was used for storage, manipulation, visualization and analysis of georeferenced data. About 65% of water wells is presently used for human consumption (public and domestic usages); Volumetrically, public consumption peaks to 67%, remaining 21.7%, 6.1%, 2.8% and 0.6% for industrial, domestic, rural and recreational usages, respectively. About 5058041 inhabitants directly makes use of water produced from GAS with a consumption of approximately 563 million m3 of water/year. For the analysis of the potential use of waters from GAS two scenarios were simulated. In one, the projections indicate that by 2020 consumers of the aquifer will be 5830011, and the aquifer system will be exploited to a volume of about 6.4 x 108 m3/year, or 45% above its groundwater active reserve. The other scenario was simulated for the zones ZA (outcrop zone) and ZC (confinement zone close to ZA): the results indicate a population of 2506905 that will consume a volume of 4.1 x 108 m3 by 2020 or nearly 95% of all estimated active reserve of the aquifer. / Doutor