En la presente tesis se analizan los aspectos teóricos y prácticos necesarios para el desarrollo de un modelo numérico tridimensional válido para los estuarios típicos del Norte de España, cuyas características principales son la existencia de importantes gradientes de profundidad, , y de zonas que se inundan y se secan periódicamente debido al efecto de la marea astronómica.De la revisión del estado del conocimiento sobre modelado hidrodinámico tridimensional en zonas someras, se ha concluido que aunque existen varios modelos tridimensionales propuestos para estuarios, ninguno está preparado para su aplicación en los casos de estudio de esta tesis. La anterior aseveración está principalmente relacionada con tres temas fundamentales: sistema de coordenadas, representación de la turbulencia y simulación de la inundación - secado del dominio de cálculo. Se ha investigado con detalle estos aspectos y como resultado se ha desarrollado un modelo que incluye el resultado de la investigación realizada y que ha sido validado tanto con soluciones analíticas, como con datos de laboratorio y de campo.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Soil compaction is a process inherent in the no-tillage system and therefore, it will be always observed with varying intensity degrees. However, this system has features which can be maximized in order to reduce the compression process and its consequences. The objective of this study was evaluate soil hydro-physical properties as indicators of quality in an Oxisol, long time cultivated under no-tillage system. The specific objectives were determine the critical bulk density in which the soil resistance penetration and air porosity are restrictive to development of plants, using the methodology of least limiting water range (LLWR); evaluate the relationship between permeability air with macroporosity, total porosity and bulk density in different water tensions; determine the relationship between the saturated soil hydraulic conductivity and macroporosity, total porosity and bulk density. The soil was collected in a farmer located in Ibirubá (RS). The climate falls under the classification of Köppen in zones "Cfa" and "Cfb" (humid subtropical climate with hot summers or mild). The soil is classified as Oxisol. The area dedicated to collecting of samples has been cultivated under no-tillage since 1998 with soybeans, in the spring / summer, oats and rye or wheat in the fall / winter. Determinations of LLWR, texture, bulk density, total porosity, macroporosity, saturated hydraulic conductivity and air permeability of soil (under different soil water tensions: 1, 6 33 and 100 kPa) was carried out. Soil samples with preserved structure were collected with metal cylinders (0.03 m height and 0.055 m internal diameter) at depths of 0.02 to 0.07 m and 0.12 to 0.18 m, at various points of the area in order to obtain a large variation in bulk density. The results indicated that the increase of bulk density influence the reduction of LLWR which is associated with effects of soil penetration resistance and aeration porosity. The lower the matric potential, the higher was the observations of soil air conductivity, especially on the superficial soil layer, where the frequency of macropores is bigger and its decrease by the increase in soil depth. The soil air conductivity and saturated soil hydraulic conductivity were highly correlated with macroporosity and total porosity and negatively with the bulk density in different soil water tensions. / A compactação do solo é um processo inerente ao sistema de plantio direto e, portanto, sempre será observada com maior ou menor intensidade. Entretanto, esse sistema possui características que podem ser maximizadas com vistas a reduzir o processo de compactação e suas conseqüências. Com o intuito objetivou-se avaliar indicadores físico hídricos de qualidade de um Latossolo Vermelho cultivado por longo prazo sob o sistema de plantio direto. Os objetivos específicos foram determinar a densidade do solo crítica em que a resistência mecânica à penetração e a porosidade de aeração são restritivos ao desenvolvimento de plantas, através da metodologia do intervalo hídrico ótimo; avaliar a relação da permeabilidade ao ar com a macroporosidade, a porosidade total e a densidade do solo em diferentes tensões de água; determinar a relação entre a condutividade hidráulica do solo saturado e a macroporosidade, porosidade total e a densidade do solo. O solo foi coletado em uma lavoura comercial, no município de Ibirubá (RS). O clima da região enquadra-se na classificação de Köppen, zonas Cfa e Cfb (clima subtropical úmido com verões quentes ou amenos). O solo do local é classificado como Latossolo Vermelho Distrófico típico. A área destinada à coleta das amostras vinha sendo cultivada sob plantio direto desde 1998, com soja na primavera/verão, aveia + azevém e/ou trigo no outono/inverno. Foi realizado determinações de intervalo hídrico ótimo, granulometria, densidade, porosidade total, macro, condutividade hidráulica em solo saturado e permeabilidade ao ar do solo (submetidas a diferentes tensões de água no solo: 1, 6 33 e 100 kPa). As amostras de solo com estrutura preservada foram coletadas com o auxílio de anéis metálicos (0,03m de altura e 0,055m de diâmetro interno), nas camadas 0,02 a 0,07m e 0,12 a 0,18m e em vários pontos da lavoura com o intuito de se obter grande variação na densidade do solo. Os resultados indicaram que o aumento da densidade do solo influenciou na redução do IHO associada aos efeitos da resistência do solo à penetração e da porosidade de aeração. A maior condutividade do solo ao ar foi observada nos menores potenciais matriciais e na camada superficial do solo, onde há maior presença de macroporos. Também, houve redução em profundidade. A condutividade do solo ao ar e a condutividade hidráulica do solo saturado apresentaram correlação positiva com a macroporosidade e com a porosidade total e negativa com a densidade do solo nas tensões de água no solo.

Estudos de inventário de potencial hidrelétrico no Brasil passaram recentemente por um período sem novos investimentos, limitando a oferta de curto e médio prazo de hidroeletricidade no país. Ao mesmo tempo em que não foram produzidos novos estudos de prospecção, os estudos existentes de inventário passaram a ser reavaliados sob a ótica ambiental, através de estudos de avaliação ambiental integrada. Esses estudos, no entanto, têm sido empregados de tal forma que aspectos energéticos e ambientais são avaliados em ocasiões diferentes, em análises totalmente desconexas. Com esta pesquisa, propõe-se uma metodologia de prospecção de potencial hidrelétrico remanescente na escala de bacia hidrográfica. A metodologia estabelece critérios e procedimentos para a estimativa do potencial global na bacia, em uma etapa do planejamento em que a análise conjunta de aspectos energéticos e de fragilidades técnicoeconômicas e ambientais é efetivamente incorporada na solução final de divisão de quedas. A metodologia está implementada em uma ferramenta com base em um sistema de informações geográficas que permite a análise distribuída na bacia para a prospecção de potenciais. Através do processamento automatizado do modelo digital do terreno e de vazões regionais estatísticas, diversas alternativas de projeto são localizadas na bacia, caracterizando o tipo de operação (fio d’água ou reservação), layout (com derivação por túnel ou pela margem ou geração no pé) e altura do barramento no sítio. As alternativas de projeto são hierarquizadas e selecionadas e as análises energética e de fragilidades são realizadas em conjunto, com o foco na bacia hidrográfica, permitindo a estimativa do potencial global viável e a obtenção da divisão de quedas final. A metodologia foi aplicada à bacia do rio Taquari-Antas no RS, visando a validação dos algoritmos de prospecção e do processo de seleção, com base em inventário de potencial hidrelétrico existente. A seleção de alternativas de projeto resultou em uma divisão de quedas diferente daquela do inventário existente, no entanto, com estatísticas globais de potencial bastante similares. Uma análise de sensibilidade dos pesos dos indicadores de fragilidade mostra a faixa de variação do potencial global em relação ao cenário base. Os resultados obtidos mostram o grande potencial das ferramentas de localização de sítios com vocação para produção de energia e comprovam a aplicabilidade da metodologia de prospecção do potencial hidrelétrico remanescente no planejamento de médio em longo prazo do setor elétrico. / Hydropower prospection studies in Brazil have recently passed through a period without any new investment, restraining the country’s hydroelectric offer in the short-mid term. While no new studies were released, the existent hydropower inventory studies have passed through reassessment under an environmental point of view, through the so-called environmental integrated assessment studies. However, those studies have been employed in a way that energy and environmental aspects are assessed in different circumstances, with completely disconnected analyses. In this research it is proposed a methodology for prospection of undeveloped hydropower potential in a river basin scale. The methodology establishes procedures and criteria for estimating the global hydropower potential in the river basin within a stage in planning in which the integrated analysis of energy aspects and technical-economic and environmental fragilities is effectively taken into account into the definitive solution of river partitioning. The methodology is implemented within a GIS-based tool, allowing the distributed analysis of the river basin for hydropower prospection purposes. Through the automated processing of the digital elevation model and regional discharge maps a huge number of plant alternatives are located in the basin. Alternatives are characterized by type of operation (runof- the-river or storage), layout (derivation by tunnel or through the river bank or at the toe) and dam height at the site. The hydro plant alternatives are ordered and selected and the energy and fragility assessment is integrated with the focus on the river basin, allowing the estimation of the feasible global potential and the configuration of the final set of hydropower plants. This methodology was applied to Taquari-Antas river basin, in RS, in order to validate the prospection and selection algorithms based on an existing prospection study. The selection process resulted in a set of plants different from that of the previous studies, however, with very similar global statistics of potential. A sensibility analysis of the fragility indicators weights shows the variation over the total potential respect to the basis scenario. Results show the tool great potential for spotting sites endowed to hydropower production and reassure the applicability of the methodology of undeveloped hydropower prospection into the mid-to-long-term electricity sector planning.

The authors bring us a general approximation of the regulatory model related to hydrocarbon exploration and production activities in Spain. In this sense, the analysis is focused in the increased use of the hydraulic fracturing technique, better known as «fracking». In particular, the authors analyze the case of the refusal of some Spanish Autonomous Communities regarding the implementation of this technique and how the Central Government has faced that opposition. / Los autores nos brindan una aproximación general al modelo regulatorio de las actividades de exploración y producción de hidrocarburos en España. En ese sentido, centran su análisis en el uso, cada vez más extendido, de la técnica de la fractura hidráulica, más conocida como fracking. En particular, analizan el caso de la negativa de algunas Comunidades Autónomas españolas respecto a la implementación de esta técnica y cómo ha afrontado el Gobierno Central dicha oposición.

Estudos de inventário de potencial hidrelétrico no Brasil passaram recentemente por um período sem novos investimentos, limitando a oferta de curto e médio prazo de hidroeletricidade no país. Ao mesmo tempo em que não foram produzidos novos estudos de prospecção, os estudos existentes de inventário passaram a ser reavaliados sob a ótica ambiental, através de estudos de avaliação ambiental integrada. Esses estudos, no entanto, têm sido empregados de tal forma que aspectos energéticos e ambientais são avaliados em ocasiões diferentes, em análises totalmente desconexas. Com esta pesquisa, propõe-se uma metodologia de prospecção de potencial hidrelétrico remanescente na escala de bacia hidrográfica. A metodologia estabelece critérios e procedimentos para a estimativa do potencial global na bacia, em uma etapa do planejamento em que a análise conjunta de aspectos energéticos e de fragilidades técnicoeconômicas e ambientais é efetivamente incorporada na solução final de divisão de quedas. A metodologia está implementada em uma ferramenta com base em um sistema de informações geográficas que permite a análise distribuída na bacia para a prospecção de potenciais. Através do processamento automatizado do modelo digital do terreno e de vazões regionais estatísticas, diversas alternativas de projeto são localizadas na bacia, caracterizando o tipo de operação (fio d’água ou reservação), layout (com derivação por túnel ou pela margem ou geração no pé) e altura do barramento no sítio. As alternativas de projeto são hierarquizadas e selecionadas e as análises energética e de fragilidades são realizadas em conjunto, com o foco na bacia hidrográfica, permitindo a estimativa do potencial global viável e a obtenção da divisão de quedas final. A metodologia foi aplicada à bacia do rio Taquari-Antas no RS, visando a validação dos algoritmos de prospecção e do processo de seleção, com base em inventário de potencial hidrelétrico existente. A seleção de alternativas de projeto resultou em uma divisão de quedas diferente daquela do inventário existente, no entanto, com estatísticas globais de potencial bastante similares. Uma análise de sensibilidade dos pesos dos indicadores de fragilidade mostra a faixa de variação do potencial global em relação ao cenário base. Os resultados obtidos mostram o grande potencial das ferramentas de localização de sítios com vocação para produção de energia e comprovam a aplicabilidade da metodologia de prospecção do potencial hidrelétrico remanescente no planejamento de médio em longo prazo do setor elétrico. / Hydropower prospection studies in Brazil have recently passed through a period without any new investment, restraining the country’s hydroelectric offer in the short-mid term. While no new studies were released, the existent hydropower inventory studies have passed through reassessment under an environmental point of view, through the so-called environmental integrated assessment studies. However, those studies have been employed in a way that energy and environmental aspects are assessed in different circumstances, with completely disconnected analyses. In this research it is proposed a methodology for prospection of undeveloped hydropower potential in a river basin scale. The methodology establishes procedures and criteria for estimating the global hydropower potential in the river basin within a stage in planning in which the integrated analysis of energy aspects and technical-economic and environmental fragilities is effectively taken into account into the definitive solution of river partitioning. The methodology is implemented within a GIS-based tool, allowing the distributed analysis of the river basin for hydropower prospection purposes. Through the automated processing of the digital elevation model and regional discharge maps a huge number of plant alternatives are located in the basin. Alternatives are characterized by type of operation (runof- the-river or storage), layout (derivation by tunnel or through the river bank or at the toe) and dam height at the site. The hydro plant alternatives are ordered and selected and the energy and fragility assessment is integrated with the focus on the river basin, allowing the estimation of the feasible global potential and the configuration of the final set of hydropower plants. This methodology was applied to Taquari-Antas river basin, in RS, in order to validate the prospection and selection algorithms based on an existing prospection study. The selection process resulted in a set of plants different from that of the previous studies, however, with very similar global statistics of potential. A sensibility analysis of the fragility indicators weights shows the variation over the total potential respect to the basis scenario. Results show the tool great potential for spotting sites endowed to hydropower production and reassure the applicability of the methodology of undeveloped hydropower prospection into the mid-to-long-term electricity sector planning.

O uso racional dos recursos hídricos tem ganhado cada vez maior importância frente aos diversos setores da sociedade. A utilização destes recursos sem um planejamento de gestão tem levado a sua deterioração do ponto de vista qualitativo e também quantitativo. As águas subterrâneas surgem como uma fonte de recursos hídricos por estarem menos expostas a contaminações derivadas do uso antrópico e por existirem em maior quantidade em relação às águas superficiais. Para que possam ser preservadas e se elabore um plano de uso, o entendimento de sua ocorrência é fundamental. Esta pesquisa explorou o uso de ferramentas computacionais na construção de modelos hidrogeológicos de fluxo e transporte, mais especificamente o método de simulação de Monte Carlo (MC). O estudo de caso é o Sistema Aquífero Guarani na região de Santana do Livramento, Estado do Rio Grande do Sul, fronteira do Brasil com o Uruguai. Foi analisada, através das simulações, a influência do parâmetro de condutividade hidráulica (K) nos modelos construídos, representando a situação in situ, e projetando cenários futuros. Foram utilizadas informações do banco de dados do SIAGAS (CPRM) e dos trabalhos realizados no “Projeto de Proteção Ambiental e Desenvolvimento Sustentável do Sistema Aquífero Guarani”. Os modelos estocásticos gerados através das simulações foram comparados a modelos determinísticos, geralmente mais utilizados. Os modelos estocásticos se mostraram ferramentas essenciais na construção de modelos de fluxo, sendo atualmente a melhor alternativa para que se obtenha o conhecimento da dimensão da incerteza em relação ao meio físico estudado. Na construção de perímetros de proteção de poços, as simulações realizadas comprovaram que o Bairro do Cerro do Registro é um local apropriado para a locação de poços de abastecimento de água, como consta no plano diretor da cidade de Santana do Livramento, estando mais protegidos de fontes de contaminação que os poços situados no centro urbano. / The rational use of water resources has gained increasing importance in several sectors of the Brazilian society. The use of such resources without a management plan has led to its deterioration both from qualitative and quantitative points of view. Groundwater arises as a possible source of hydric resources for being less exposed to anthropic contamination and by existing in greater quantity in relation to surface water. In order to preserve groundwater and elaborate a proper land use plan it is essential to understand its occurrence. This research explored the use of computational tools in the construction of hydro-geological models of flow and transport, more specifically the simulation method of Monte Carlo (MC). The case study is the Guarani Aquifer System in the region of Santana do Livramento, Rio Grande do Sul State, Brazil’s border with Uruguay. The influence of the parameter of hydraulic conductivity (K) in the models constructed, representing the situation in situ and designing future scenarios, was analyzed through simulations. Information from the database of SIAGAS (CPRM) and of a study carried out in the “Project of Environmental Protection and Sustainable Development of the Guarani Aquifer System” were used. Stochastic models generated through the simulations were compared to deterministic models which are usually more frequently used. Stochastic models were essential tools in the construction of workflow models. Currently, they are the best alternative to know the size of uncertainty about the physical medium studied. In building the perimeters of wellhead protection areas, the simulations which were carried out have shown that Cerro do Registro neighborhood is an appropriate location for the leasing of water supply wells as stated in the strategic plan of the city of Santana do Livramento, being more protected from sources of contamination than the wells located in the urban area.

Made available in DSpace on 2016-12-23T13:23:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jooabe Martins de Souza.pdf: 1598124 bytes, checksum: c11211df54fa8bda04757c0df8c2d440 (MD5) Previous issue date: 2013-02-21 / The proper preparation of the soil promotes changes in physical attributes, especially the structure and can modify the storage capacity of water, crucial in determining irrigation needs for crops. The aim of this study was to evaluate the effects of soil preparation for planting Conilon coffee (Coffea canephora Pierre) submitted to subsoiling, physical properties and soil water. The experimental area consisted of three plots cultivated with coffee at 11, 7 and 3 years old, called T11, T7 and T3, respectively, submitted to subsoiling in the rows. For the evaluations hydrophysical soil samples were collected and undisturbed, in line (P1) and leading (P2) culture and four depths 0.00 to 0.20, 0.20-0.40, 0.40 -0.60, from 0.60 to 0.80 m. The experimental design was completely randomized design with three replications. The soil properties were evaluated soil bulk density, total porosity, macroporosity and microporosity, besides the water retention curve, saturated hydraulic conductivity, resistance to penetration and index S. The soil density, total porosity and macroporosity showed significant differences between the sampling points for the upper soil layers with higher porosity and macropore to the point P1 and a higher density of the soil to the point P2, did not differ from other layers. The total porosity showed an inverse behavior to the specific weight of the soil and increased the microporosity and macroporosity decrease in depth. Among the areas with different ages, physical and hydraulic properties of the soil showed no significant differences, showing that improvements of subsoiling are persistent over the years in this culture condition. The penetration resistance differed between sampling points, occurring with increasing depth, no difference, however, between the plots. We observed a positive correlation between penetration resistance and bulk density and microporosity, macroporosity and negative. The saturated hydraulic conductivity differ between sampling points in the layers of 0.00-0.40 m, with no significant difference between the plots. There was a negative correlation between penetration resistance and positive correlation with microporosity and macroporosity. The determination coefficient of adjustment curves water retention in the soil was greater than 98% and tuning parameters increased with depth. Water availability presented in general higher in the coffee line, until 0.60m, showing the benefit of subsoiling water retention. The S was higher in the rows, showing high correlation with the porosity and density of the soil. Subsoiling changed the physical and hydraulic properties of the soil, providing a balance between macro and micro, increased water availability and soil saturated hydraulic conductivity, and greater water retention at low voltages. The S proved to be a good tool to assess soil quality under these conditions / O preparo adequado do solo promove modificações nos atributos físicos, principalmente na estrutura, podendo modificar a capacidade de armazenamento de água, fundamental na determinação das necessidades de irrigação para as culturas. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos do preparo do solo para plantio de café Conilon (Coffea canephora Pierre) submetido à subsolagem, nas propriedades físicas e hídricas do solo. A área experimental foi composta por três talhões cultivados com cafeeiro a 11, 7 e 3 anos, denominados T11, T7 e T3, respectivamente, submetidos à subsolagem nas linhas de plantio. Para as avaliações físico-hídricas do solo, foram retiradas amostras deformadas e indeformadas, na linha (P1) e entrelinha (P2) da cultura e a quatro profundidades 0,00-0,20, 0,20-0,40, 0,40-0,60, 0,60-0,80 m. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com três repetições. As propriedades do solo avaliadas foram massa específica do solo, porosidade total, macroporosidade e microporosidade, além da curva de retenção de água, condutividade hidráulica do solo saturado, resistência do solo à penetração e o índice S. A massa específica do solo, porosidade total e macroporosidade apresentaram diferenças significativas entre os pontos de amostragem para as camadas superiores do solo, com maior porosidade total e macroporos para o ponto P1 e uma maior massa específica do solo para o ponto P2, não diferindo das demais camadas. A porosidade total apresentou um comportamento inverso ao da massa específica do solo e houve aumento da microporosidade e diminuição da macroporosidade em profundidade. Entre os talhões com diferentes idades, as propriedades físico-hídricas do solo não apresentaram diferenças significativas, mostrando que as melhorias da subsolagem são persistentes ao longo dos anos nessa condição de cultivo. A resistência à penetração diferiu entre os pontos amostrais, ocorrendo um aumento com a profundidade, não diferindo, todavia, entre os talhões. Foi observada uma correlação positiva entre resistência à penetração e a massa específica e microporosidade, e negativa com a macroporosidade. A condutividade hidráulica do solo saturado apresentou diferença entre os pontos amostrais, nas camadas de 0,00-0,40 m, não apresentando diferença entre os talhões. Ocorreu uma correlação negativa entre a resistência à penetração e a microporosidade e correlação positiva com a macroporosidade. O coeficiente de determinação de ajuste das curvas de retenção de água no solo foi superior a 98% e os parâmetros de ajuste aumentaram com a profundidade. A disponibilidade de água apresentou-se, em geral, maior na linha do cafeeiro, até 0,60 m, mostrando o benefício da subsolagem na retenção de água. O índice S foi maior na linha de plantio, apresentando alta correlação com a porosidade e a massa específica do solo. A subsolagem alterou as propriedades físico-hídricas do solo, proporcionando um equilíbrio entre a macro e a microporosidade, aumento da disponibilidade de água e condutividade hidráulica do solo saturado, e ainda maior retenção de água em baixas tensões. O índice S mostrou-se como uma boa ferramenta para avaliar a qualidade do solo nessas condições

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Hydrossedimentological monitoring and modeling have been used as important tools to evaluate and simulate the hydrosedimentological processes in rural watersheds, in order to effectively propose conservation practices in environmentally sensitive locations. The objective of this research was to evaluate the performance of a physically based hydrological model (LISEM - Limburg Soil Erosion Model) in quantifying runoff and erosion in a rural catchment with high spatial variability (horizontally and vertically) physical and hydrological characteristics of the soil. The catchment has an area of 1.19 km2 and is situated in the northeastern region of the Rio Grande do Sul state, Brazil. Soils are characterized by reduction of water flow in the vertical soil profile either by the small thickness (Entisols and Inceptisols) or textural gradient between horizons (Ultisols) - and are associated with variations of relief, which is composed of soft hills in the top section and mountainous in the bottom section of the catchment. The predominant land use is tobacco farming (Nicotiana tabacum L.), where the surface layer of the soil is tilled to form ridges. In the first stage of the study, five slopes of the basin used for tobacco cultivation were sampled to characterize the physical and hydraulic properties at different points in the relief (top, middle slope and lowland) and four soil layers (0.00 to 0.04, from 0.20 to 0.24, from 0.40 to 0.44 and from 0.60 to 0,64 m). Field trials were also conducted to determine the infiltration rate on the slopes, and equations were also established to estimate the saturated hydraulic conductivity in each layer of soil sampled. In the second step, the LISEM model was calibrated to represent the hydrograph and sedimentograph of 20 rainfall events monitored in the river mouth from 2009 to 2012. The results of the first stage show that there is horizontal and vertical variability of physical and hydraulic properties on the slopes, being that the hillsides have a higher saturated hydraulic conductivity due to its coarser texture. Both the hydraulic conductivity and the infiltration rate were effective in identifying the horizontal variability of water flow on the slopes. The hydraulic conductivity can be estimated with good accuracy when variables from subsoil layers, for example, the total sand content, are used. The results of the second stage of the study revealed that the LISEM had a good performance in modeling the hydrograph. However, it was not possible to represent the sedimentograph, and there was an overestimate in sediment production. The model s equations related to erosion do not represent the dynamics that occur in this catchment. / O monitoramento e a modelagem hidrossedimentológica têm sido utilizados como ferramentas importantes para avaliar e simular os processos hidrossedimentológicos em bacias hidrográficas rurais, com o intuito de propor, de forma eficaz, práticas conservacionistas em locais ambientalmente frágeis. O objetivo desta pesquisa foi avaliar o desempenho de um modelo hidrológico de base física (LISEM Limburg Soil Erosion Model) em quantificar o escoamento superficial e o processo erosivo em uma bacia hidrográfica rural com grande variabilidade espacial (no sentido horizontal e vertical) das características físico-hídricas de solo. A bacia hidrográfica possui 1,19 km2 e está situada na região nordeste do estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Os solos são caracterizados pela redução do fluxo de água na direção vertical do perfil de solo seja pela pequena espessura (Neossolos e Cambissolos) ou pelo gradiente textural entre horizontes (Argissolos) e estão associados às variações do relevo, que é ondulado na fração superior e montanhoso na fração inferior da bacia. O uso do solo predominante é o cultivo do tabaco (Nicotiana tabacum L.), em que a camada superficial do solo é revolvida para a construção de camalhões. Na primeira etapa do estudo, cinco encostas da bacia utilizadas para o cultivo do tabaco foram amostradas para caracterização das propriedades físico-hídricas em diferentes pontos do relevo (topo, meia encosta e várzea) e em quatro camadas de solo (0,00 a 0,04, 0,20 a 0,24, 0,40 a 0,44 e 0,60 a 0,64 m). Também foram realizados ensaios de campo para determinação da taxa de infiltração básica nas encostas e, ainda, foram construídas equações para estimativa da condutividade hidráulica saturada em cada camada de solo amostrada. Na segunda etapa, o modelo LISEM foi calibrado para representar o hidrograma e o sedimentograma de 20 eventos monitorados no exutório da bacia entre no período de 2009 a 2012. Os resultados da primeira etapa comprovam que há variabilidade horizontal e vertical das propriedades físico-hídricas nas encostas, sendo que a meia encosta apresenta maior condutividade hidráulica saturada devido à textura mais grosseira neste local. Tanto a condutividade hidráulica quanto a taxa de infiltração básica foram eficazes em identificar a variabilidade horizontal do fluxo de água nas encostas. A condutividade hidráulica saturada pode ser estimada com boa precisão quando são usadas variáveis das camadas subsuperficiais do solo como, por exemplo, o teor de areia total. Os resultados da segunda etapa do estudo revelaram que o LISEM apresentou bom desempenho na modelagem do hidrograma. No entanto, não foi possível a representação do sedimentograma, sendo que houve superestimativa da produção de sedimentos. As equações do modelo relacionadas com o processo erosivo não representam a dinâmica que ocorre nesta bacia hidrográfica.

O presente estudo foi realizado para verificar a possibilidade de redução do núcleo do reator IEA-R1 do IPEN/CNEN-SP. Cálculos neutrônicos foram desenvolvidos para um conjunto de novas configurações para que, a posteriori, a análise termo-hidráulica e de segurança pudessem ser realizadas. As novas configurações analisadas são menores por diversos motivos, como obter uma melhor utilização do combustível, melhor distribuição dos fluxos de nêutrons, dentre outros. Para que se possa atingir tais configurações, a densidade de Urânio no combustível deve ser aumentada. Neste estudo, combustíveis de U3Si2-Al com 4,8gU/cm3 foram testados e novos núcleos para o reator IEA-R1 foram propostos e discutidos. A análise neutrônica não impõe restrições aos núcleos estudados. A análise termohidráulica mostrou que as margens de segurança e os perfis de temperatura ao longo das placas combustíveis não excedem os limites de projeto. Os coeficientes de temperatura obtidos para os novos núcleos, no caso isotérmico, são todos negativos, conforme desejado. A queima mostrou que núcleos supercompactos não apresentam excesso de reatividade suficiente para o funcionamento dos mesmo, ao se utilizar combustíveis com 4,8gU/cm3. Um APR (Acidente de Perda de Refrigerante) foi simulado para os núcleos remanescentes. A ruptura da fronteira do primário se mostrou o acidente mais crítico, devido ao curto tempo para o esvaziamento completo da piscina do reator. As temperaturas atingidas após o descobrimento foram calculadas e não excedem aquelas cujos valores propiciam empolamento nas placas combustíveis (475 °! a 550 °!), uma vez que se obedeça os tempos de esvaziamento seguro da piscina para as novas configurações. / This study was performed considering prospective candidates for the IPEN/CNEN-SP IEA-R1 research reactor core. Some neutronic calculations were developed for a set of new core configurations to push forward the thermal-hydraulic and safety analysis. The new core configurations will be smaller for several reasons (e.g., better fuel utilization, neutron fluxes and so on). To achieve such smaller arrangements, the U-fuel density has to be increased. In the current study, configurations with 4.8gU/cm3 U3Si2- Al fuels were tested using the software MCNP and a set of new core configurations for the IPEN/CNEN-SP IEA-R1 research reactor has been presented and discussed. The Neutronic analysis imposes no restrictions on the new cores. The Thermal- Hydraulic (TH) analysis showed that the safety margins and the temperature profile through the fuel plate dont exceed the design limits. The isothermal temperature coefficients were calculated being all negative, as desired. The burnup concludes that super compact cores dont have enough excess reactivity to keep the reactor working with 4.8gU/cm3 U3Si2-Al fuels. A LOCA (Loss of Cooling Accident) was simulated for the remaining cores. The border rupture of the primary system was the most critical accident, due to the short time for the complete emptying of the reactor pool. The temperatures reached after this accident were calculated and dont exceed the fuel plates limits (475 °C - 550 °C), once the time for safe emptying are taken into account for the IEA-R1 pool.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-06-18T15:58:21Z No. of bitstreams: 1 JOSÉ SEBASTIÃO COSTA DE SOUSA - TESE PPGEA 2012..pdf: 33774056 bytes, checksum: ac856e40b8c7443bbd9eff3a2bd00893 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-18T15:58:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSÉ SEBASTIÃO COSTA DE SOUSA - TESE PPGEA 2012..pdf: 33774056 bytes, checksum: ac856e40b8c7443bbd9eff3a2bd00893 (MD5) Previous issue date: 2012-09 / Capes / Este trabalho teve como objetivo a elaboração de modelos matemáticos (conjunto de equações) para escolha de emissores e dimensionamento hidráulico de sistemas de irrigação por aspersão convencional e localizada, em subunidades de irrigação de forma geométrica retangular, triangular e trapezoidal. O modelo proposto para escolha do emissor envolve os parâmetros de solo, água, planta, atmosfera, jornada de trabalho e tempo disponível para funcionamento do sistema em uma seleção otimizada de emissores com base em demanda de pressão por área instalada (aspersores) e aproximação de vazão (gotejadores e microaspersores). O modelo para o dimensionamento hidráulico de subunidades de irrigação retangulares propicia a determinação da posição ótima para a tubulação de derivação (menor demanda de pressão, menor comprimento da tubulação e maior aproximação da variação máxima de pressão na subunidade), permitindo nesse processo a utilização das equações de perda de carga unitária de Darcy-Weisbach, Hazen-Williams e Scobey. Nesse modelo também foram obtidos algoritmos para a determinação da situação mais desfavorável em sistema com tubulações móveis e do comprimento máximo de tubulações para diâmetros prefixados, com e sem uso de tratamentos numéricos (uso dos métodos de Newton- Raphson e das Secantes), para a resolução de equações implícitas. Obteve-se ainda, uma expressão matemática adaptada da fórmula de Blasius, de elevada precisão (erros menos que 1,35%), para a determinação do fator de atrito de Darcy-Weisbach para as situações mais comuns em projetos de irrigação pressurizada (escoamento turbulento liso). Para as subunidades triangulares e trapezoidais os modelos foram elaborados utilizando-se do método de dimensionamento trecho a trecho para as tubulações de derivação e do fator de múltiplas saídas para as tubulações laterais. Um último algoritmo foi elaborado para o dimensionamento das demais tubulações que compõem os sistemas de irrigação, bem como as definições necessárias para a montagem do cabeçal de controle e a seleção do conjunto motobomba. Devido as numerosas rotinas de cálculos envolvidas, os modelos propostos são potencialmente aplicados a programas computacionais. / This research aimed at developing mathematic models (set of equations) to choose emitters and hydraulic design of irrigation by sprinkler, in irrigation subunits in a rectangular, triangular and trapezoidal geometric form. The proposed model for the emitter's choice involves soil, water, plants and atmosphere parameters, workday and available time for the system to vvork in an optimized selection of emitters based on the demand of pressure for the area installed (sprinklers) and the approach flow (drip and micro-sprinklers). The model for hydraulic design of rectangular irrigation subunits offers the determination of the best position for the pipe shunt (lower demand pressure, shorter pipe length and higher approximation of maximum pressure variation in the subunit), favoring, in this process, the use of Darcy-Weisbach, Hazen-Williams and Scobey's equations of unit head loss. In this model, algorithms for the determination of the most unfavorable situation in mobile system with pipes and the maximum length of pipe diameters for fixed rate, with and without use of numerical treatments (use of Newton-Raphson's method as well as use Secantes's), to solve the implicit equations) were also obtained. One high precision mathematic expression adapted from Blasius's formula (errors less than 1,35%) was obtained in order to determine Darcy-Weisbach's friction factor for the most common situations in pressurized irrigation projects (smooth turbulent flow). For the triangular and trapezoidal subunits, the models were designed using the dimensioning method per zone for bypass pipes and multiple output factor for pipes shunts. Another algorithm was created to measure the other pipes that make part of the irrigation systems, as well as to define the assembling of the head control and the selection of the pump-motor set. Due to the several numbers of calculations involved, the proposed models are potentially applied to computer programs.