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.

A condutividade hidráulica de dois solos não saturados típicos da região de São Carlos, um arenoso e outro argiloso é estudada através de ensaios de campo empregando o permeâmetro Guelph. Duas alternativas de ensaio foram empregadas e os resultados experimentais foram analisados com os modelo teóricos de REYNOLDS e ELRICK (1985) e PHILIP (1985). Paralelamente, obtiveram-se em laboratório curvas de retenção de água dos solos o que possibilitou determinar a função condutividade hidráulica através das fórmulas empíricas de VAN GENUCHTEN, (1980) e de GARDNER (1958). As características e a variação dos valores da condutividade hidráulica não saturada de campo fornecidos pelo permeâmetro Guelph, são discutidos e confrontados com aqueles obtidos a partir dos métodos indiretos provenientes de laboratório. Observou-se que as condutividades hidráulicas saturadas nos solos foram praticamente iguais, quer se considerem os resultados de campo ou laboratório. Os resultados de campo mostraram-se mais consistentes para o solo argiloso qualquer que tenha sido a técnica de ensaio. O parâmetro &#945 da equação de GARDNER (1958) obtido no campo resultou maior que o valor sugerido na literatura ou obtido em laboratório para o solo arenoso. Para o solo argiloso, todas as opções de obtenção do parâmetro tenderam a fornecer valores praticamente iguais. / The unsaturated hydraulic conductivity of two typical soils from the region of São Carlos City, sandy and clayey soils, has been studied through field tests using the Guelph permeameter. Two different alternatives of tests have been performed and the experimental data have been analyzed following the theoretical models from REYNOLDS and ELRICK (1985) and PHILIP (1985). However, soil-water characteristic curves were obtained in such a way that the hydraulic conductivity function could be evaluated using the empirical expressions from VAN GENUCHTEN (1980), and GARDNER (1958). The characteristics and the variation of the field unsaturated hydraulic conductivity values from the Guelph permeameter are discussed and compared to those from laboratory indirect methods. The field results showed to be more consistent to the clayey soil independent on the test or calculation method. The &#945 value (GARDNER, 1958) parameter obtained in the fields was Iarger than the values suggested in the literature or obtained in laboratory for the sandy soil. To the clayey soil, all the obtaining options of the parameter tended to supply values quite the same.

Numerical models are becoming fundamental tools to predict a range of complex problems faced by geotechnical and geo-environmental engineers. However, to render the model reliable for future predictions, the model input parameters must be determined with consideration of the scale effects. If there is a difference of scales between the observation and the model scales there are two possible ways to consider it: or models are constructed with elements of a size similar to that at which the data were measured, or some upscaling rules must be defined. In this context, this thesis focuses on upscaling of water flow and mass transport in a tropical soil by means of numerical, laboratory and field studies. This thesis is organized in four parts. First, the heterogeneity, correlation and cross-correlation between solute transport parameters (dispersivity, α, and partition coefficient, Kd) and soil properties are studied in detail. In this part, it is verified that the hydraulic conductivity (K) and solute transport parameters are highly heterogeneous, while soil properties are not. Spatial correlation of α, K, and statistically significant variables are studied, and it would probably improve the estimation only in a small-scale study, since the spatial correlation are only observed up to 2.5 m. This study is a first attempt to evaluate the spatial variation in the correlation coefficient of transport parameters of a reactive and a nonreactive solute, indicating the more relevant variables and the one that should be included in future studies. In the second part, scale effect on K, dispersivity and partition coefficient of potassium and chloride are studied experimentally by means of laboratory and field experiments. The purpose is to contribute to the discussion about scale effects on K, α and Kd and understanding how these parameters behave with the change in the scale of measurement. Results show that K values increases with scale, regardless of the method of measurement, except for the results obtained from double-ring infiltrometer tests. Dispersivity trends to increase exponentially with the sample height. Partition coefficient tends to increase with sample length, diameter and volume. These differences in the parameters according to the scale of measurement must be considered when these observations are later used as input to numerical models, otherwise the responses can be misrepresented. Third, stochastic analysis of three-dimensional hydraulic conductivity upscaling is performed using a simple average and the Laplacian-with-skin methods for a variety of block sizes based on real K measurements. In this part it is demonstrated the errors that can be introduced by using a deterministic upscaling using simple averages of the measured K without accounting for the spatial correlation. Results show that K heterogeneity can be incorporated in the daily practice of the geotechnical modeler. The aspects to consider when performing the upscaling are also discussed. Finally, the dependence of the exponent of the p-norm as a function of the block size is analyzed. In the last part, stochastic upscaling of hydrodynamic dispersion coefficient (D) and retardation factor (R) is performed using real data aiming to reduce the lack in experimental upscaling of reactive solute transport research. The enhanced macrodispersion coefficient approach is used to upscale the local scale hydrodynamic dispersion (D) and, as a novelty, the impact of heterogeneity of local dispersivity is also taken into account. To upscale retardation factor (R), a p-norm is used to compute an equivalent R. Uncertainty analyses are also performed and a good propagation of the uncertainties is achieved after upscaling. Simple upscaling methods can be incorporated to the modeling practice using commercial transport codes and properly reproduce de transport at coarse scale but may require corrections to reduce smoothing of the heterogeneity caused by the upscaling procedure. / Modelos numéricos estão se tornando ferramentas fundamentais para prever uma série de problemas complexos enfrentados por engenheiros geotécnicos e geoambientais. No entanto, para que o modelo seja confiável para previsões futuras, seus parâmetros de entrada devem ser determinados com a consideração do efeito da escala. Se há uma diferença de escalas entre a escala da observação e a escala do modelo, existem duas maneiras possíveis de considerá-la: ou constrói-se modelos com elementos de tamanhos semelhantes àqueles em que os dados foram medidos, ou definem-se algumas regras de mudança de escala. Neste contexto, esta tese enfoca a mudança de escala do fluxo de água e do transporte de massa em um solo tropical, por meio de estudos numéricos, laboratoriais e de campo. Esta tese é organizada em quatro partes. Em primeiro lugar, estudou-se em detalhe a heterogeneidade, a correlação e a correlação cruzada entre os parâmetros de transporte de soluto (dispersividade, α, e coeficiente de partição, Kd) e as propriedades do solo. Nesta parte, verificou-se que a condutividade hidráulica (K) e os parâmetros de transporte de soluto são altamente heterogêneos, enquanto as propriedades do solo não o são. A correlação espacial de α, K e das variáveis estatisticamente significativas foi estudada, e, provavelmente, melhoraria a estimativa apenas em um estudo em pequena escala, uma vez que a correlação espacial só foi observada até 2,5 m. Este estudo foi uma primeira tentativa de avaliar a variação espacial no coeficiente de correlação dos parâmetros de transporte de um soluto reativo e não-reativo, indicando as variáveis mais relevantes e as que devem ser incluídas em estudos futuros. Na segunda parte, o efeito de escala em K, na dispersividade e no coeficiente de partição de potássio e cloreto é estudado experimentalmente por meio de ensaios laboratoriais e de campo. O objetivo foi contribuir com a discussão sobre os efeitos de escala em K, α e Kd e entender como esses parâmetros se comportam com a mudança na escala da medição. Os resultados mostram que K aumenta com a escala, independentemente do método de medição. A dispersão tende a aumentar de maneira exponencial com a altura da amostra. O coeficiente de partição tende a aumentar tanto com o comprimento, quanto com o diâmetro e o volume da amostra. Essas diferenças nos parâmetros de acordo com a escala de medida devem ser consideradas quando essas observações são posteriormente usadas como entrada para modelos numéricos, caso contrário, as respostas podem ser mal representadas. Em terceiro lugar, uma análise estocástica tridimensional da mudança de escala da condutividade hidráulica foi realizada usando tanto média simples quanto o método Laplaciano-com-pele para vários tamanhos de blocos usando medidas K reais. Nesta parte, foram demonstrados os erros que podem ser introduzidos ao se usar métodos determinísticos de mudança de escala, usando médias simples das medições de K sem se considerar a correlação espacial. A aplicação das técnicas de mudança de escala mostra que a heterogeneidade de K pode ser incorporada na prática diária do modelador geotécnico. Os aspectos a serem considerados ao realizar a mudança de escala também foram discutidos. Finalmente, analisou-se a dependência do expoente da norma p em função do tamanho do bloco. Na última parte, uma aplicação de mudança de escala estocástica do coeficiente de dispersão hidrodinâmica (D) e do fator de retardo (R) foi realizada usando dados reais visando reduzir a falta pesquisas no tema de mudança de escala do transporte de soluto reativo. A mudança de escala do D foi feito usando o método de macrodispersão. O método da média simples baseado na norma p foi usado para executar a mudança de escala de R. A incerteza foi propagada satisfatoriamente. Métodos simples de mudança de escala podem ser incorporados à prática de modelagem usando programas comerciais, e reproduzir corretamente o transporte em escala grossa, mas podem exigir correções para reduzir o efeito suavizado da heterogeneidade causada pelo procedimento de mudança de escala.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-07-11T14:45:22Z No. of bitstreams: 1 Flavio Adriano Marques.pdf: 3199315 bytes, checksum: a208fb8314e3ffa0d451678350503edb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-11T14:45:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Flavio Adriano Marques.pdf: 3199315 bytes, checksum: a208fb8314e3ffa0d451678350503edb (MD5) Previous issue date: 2013-02-21 / The Brazilian region known as Brejo Paraibano, in recent decades has been undergoing a process of replacing its native coverage by crops, mainly for pasture for extensive livestock farm, which has favored the occurrence of soil degradation in the form of water erosion. Given this context, this study aimed to quantify the rates of interrill erosion under simulated rainfall and evaluate the roughness parameters vegetable emerged to laminar flow in a pasture area hilly relief. The experiment was conducted in a completely randomized design with 4 treatments, 15%, 25%, 35% and 45% slope in a Ultisol under pasture, 5 replications, totaling 20 plots. The mean flow velocity and infiltration rates of pasture varied significantly with increasing slope contributing to increased erosion rates up to 35%. In the condition of 45% slope was not the greatest soil losses have occurred because of the removal of the horizon, in which the erosion process is acting on the argilic B horizon. The vegetation drag coefficient to pasture expressed elevation when there was a decrease of turbulent flow between plants. In the condition height flow increase, there was a greater energy flow between the mass of water and the plants structure of Brachiaria decumbens that resulted in decreasing on the force drag tension of plants. / A microrregião do Brejo Paraibano nas últimas décadas vem sofrendo um processo de substituição de sua cobertura nativa por culturas agrícolas, sobretudo por pastagens para exploração de pecuária extensiva, o que vem favorecendo a ocorrência de degradação do solo na forma de erosão hídrica. Diante desse contexto, este estudo teve como proposta quantificar as taxas de erosão em entressulcos sob chuva simulada e avaliar os parâmetros da rugosidade vegetal emersa ao escoamento em área de pastagem em relevo movimentado. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado nas condições de declive: 15%, 25%, 35% e 45%, em um Argissolo Vermelho-Amarelo sob pastagem, em 5 repetições, totalizando 20 parcelas experimentais. A velocidade média do escoamento e as taxas de infiltração na pastagem variaram significativamente com a elevação do declive contribuindo para elevação das taxas de erosão ate o declive de 35%. Na condição de 45% de declive não ocorreram as maiores perdas de solo em virtude de ter ocorrido a remoção do horizonte A, estando o processo erosivo atuando sobre o horizonte B textural. O coeficiente de arraste vegetal da pastagem expressou elevação quando ocorreu diminuição da turbulência do escoamento entre as plantas. Com o aumento da lâmina de escoamento, houve um maior fluxo de energia entre a massa de água e a estrutura vegetal da gramínea Brachiaria decumbens, que se refletiram na diminuição dos valores de tensão de arraste na planta.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-10-05T14:41:01Z No. of bitstreams: 1 Jose Roberto Lopes da Silva.pdf: 2279594 bytes, checksum: 9d16b5a4a812568f5d4017907f2695cb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-05T14:41:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jose Roberto Lopes da Silva.pdf: 2279594 bytes, checksum: 9d16b5a4a812568f5d4017907f2695cb (MD5) Previous issue date: 2010-03-05 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Financiadora de Estudos e Projetos - Finep / For any study involving the movement of soil water becomes essential to know the physical and hydraulic properties and their correlations. Both proprieties are of fundamental importance in the storage and transport of water and nutrients, in controlling infiltration and runoff, as well as soil conservation. In this context, this study aimed to do a physical-water characterization of three experimental basins (Jatoba and Mimoso / Pesqueira-PE and Xaréu / Fernando Noronha-PE) in the semiarid, in order to generate information for hydrological modeling and subsidies for soil and water management and conservation. It has been evaluated the physical and hydraulic behavior of soil at different depths and vegetation cover. Physical characterization of soils was carried out by laboratory tests on disturbed and undisturbed samples. The hydraulic characterization was conducted through moisture retention curves and through of hydraulic conductivity (K) tests in the field with the Guelph permeameter. Possession of physical variables and soil organic matter pedotransfer functions (PTF) have been tested to estimate the K0 and moisture in particular tensions in order to compare field and laboratory measurements. Among the attributes analyzed, the organic matter was the one with the highest coefficient of variation in depth in the basins and Mimoso Jatoba. There was also high variability of saturated hydraulic conductivity (K0) in depth, in the three basins. It was concluded that the hydraulic conductivity no significant difference in hydraulic conductivity means has been verified for the different vegetation covers. Among soils, the Vertisol presented the highest capacity to retain water. It is concluded that the proposed PTF showed low prediction of K0. The PTF for estimatingsoil moisture, also showed low prediction for soils at Xaréu Basins. In the Jatoba and Mimoso Basins, the best prediction for soil moisture at field capacity was obtained by the model proposed by Meng et al. (1987) and the humidity at wilting point, the equation based on the mean texture proposed by Oliveira et al. (2002) showed the best performance. For the water available content for the equation based on unique data set proposed by Oliveira et al. (2002), and Massuti (1997) model showed a good prediction. / Para qualquer estudo que envolva o movimento da água no solo torna-se imprescindível o conhecimento das propriedades físicas e hidráulicas, bem como suas correlações. Ambas têm fundamental importância no armazenamento e transporte de água e de nutrientes, no controle da infiltração e escoamento superficial, bem como na conservação do solo. Nesse contexto, o presente estudo buscou realizar uma caracterização físico-hídrica de três bacias experimentais (Jatobá e Mimoso/Pesqueira-PE e Xaréu/Fernando Noronha-PE) do semiárido, a fim de gerar informações para suporte à modelagem hidrológica e subsídios para o gerenciamento e conservação do solo e da água. Avaliou-se o comportamento físico-hídrico dos solos em diferentes profundidades e coberturas vegetais. A caracterização física dos solos se deu por análises de laboratório com amostras indeformadas e deformadas. A caracterização hidráulica foi realizada por meio de curvas de retenção de umidade e através de testes de condutividade hidráulica (K) em campo com permeâmetro de Guelph. De posse das variáveis físicas e da matéria orgânica do solo, foram testadas funções de pedotransferência (FPT) para estimativa da K0 e umidade em tensões específicas, a fim de comparar com as medidas em campo e laboratório. Dentre os atributos do solo analisados, a matéria orgânica foi o que apresentou o maior coeficiente de variação, em profundidade, nas Bacias do Jatobá e do Mimoso. Verificou-se também, alta variabilidade da condutividade hidráulica do solo saturado (K0) em profundidade, nas três bacias. Concluiu-se que a condutividade hidráulica não apresentou diferença significativa entre médias, para as diferentes coberturas vegetais. Dentre os solos estudados, o Vertissolo foi o que apresentou a maior capacidade de retenção de água. Conclui-se que as FPT propostas apresentaram baixa predição da K0. As FPT para estimativa da umidade retida a potenciais específicos, também apresentaram baixa predição para os solos da Bacia do Xaréu. Nas Bacias do Jatobá e do Mimoso a melhor predição para umidade na capacidade de campo foi obtida pelo modelo de Meng et al. (1987) e para a umidade no ponto de murcha permanente, a equação baseada na textura média proposta por Oliveira et al. (2002) mostrou o melhor desempenho. Para água disponível a equação baseada no conjunto único de dados proposta por Oliveira et al. (2002), e o modelo de Massuti (1997) apresentaram boa predição.

Orientador: Ana Ines Borri Genovez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-06T04:58:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martim_AndreLuisSoteroSalustiano_M.pdf: 5209979 bytes, checksum: cd531521e2ae52a28d5dcfc9952e9dd2 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Martim, André Luís Sotero Salustiano. Avaliação do Desempenho de um Medidor de Vazão Eletromagnético em Situações Práticas Reais de Instalação. Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Universidade Estadual de Campinas, 2005. 182 páginas. Dissertação. A busca do melhor aproveitamento dos recursos hídricos é uma característica permanente nas políticas atuais, e o gerenciamento de recursos hídricos implica no equacionamento entre a vazão disponível e a vazão de demanda, ou seja, na medição de vazão. A partir de 2004 os usuários de recursos hídricos são obrigados a declarar os volumes de água captados, é a declaração anual de uso de recursos hídricos. A qualidade da vazão medida depende das técnicas de medição, e um dos principais fatores intervenientes é a condição de instalação do medidor. A avaliação de um medidor eletromagnético de vazão em condições práticas de instalação foi desenvolvida experimentalmente neste trabalho. O medidor de vazão eletromagnético utilizado foi instalado em quatro situações diferentes e os valores de vazão obtidos foram comparados com os de dois medidores instalados adequadamente, um medidor Venturi e um medidor Ultra-sônico. Os ensaios foram desenvolvidos em uma bancada no Laboratório de Hidráulica e Mecânica dos Fluidos da Faculdade de Engenharia Civil da Unicamp. Para a configuração com o medidor eletromagnético instalado à jusante de uma curva 900 de raio curto, o desvio máximo foi de 0,742% com uma incerteza de 0,27%. Para a configuração com o medidor eletromagnético instalado à jusante de duas curvas 900 de raio curto, o desvio máximo foi de 0,447% com uma incerteza de 0,74%. Para a configuração com o medidor eletromagnético instalado à jusante de uma válvula de gaveta, com 50% de abertura, o desvio máximo foi de -2,046% e uma incerteza de 0,50%. Os resultados obtidos mostram claramente que a condição de instalação do medidor frente às singularidades da tubulação afetam sua performance. Os valores de desvio de indicação podem ser considerados baixos ou altos, dependendo da exatidão exigida do medidor dentro do sistema / Abstract: Martim, André Luís Sotero Salustiano. Evaluation of the performance of an electromagnetic flowmeter in real practical situations of installation. Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Universidade Estadual de Campinas, 2005. The search of the best utilization of the water resources is a permanent characteristic in the current politics, and the management of water resources implies in the balance equally between the available flow and the flow of demand, or either, in the flow measurement. From 2004 the users of water resources are obliged to declare the caught volumes of water, is the annual declaration of use of water resources. The quality of the measured flow depends on the measurement techniques, and one of the main intervening factors is the condition of installation of the flowmeter. The evaluation of an electromagnetic flowmeter in practical conditions of installation was developed experimentally in this work. The electromagnetic flowmeter was installed in four different situations and the gotten values of flow measurement had been compared with the ones of two flowmeters installed adequately, an Venturi fi owmete r and an Ultrasonic flowmeter. The evaluation had been developed in a work-bench in the Laboratory of Hidraulical and Mechanic of fluid of the College of Civil Engineering of the Unicamp. For the configuration with the electromagnetic flowmeter installed downstream of a 90° elbow of short ray, the maximum deviation was of 0,742% with a 0,27% uncertainty. For the configuration with the electromagnetic flowmeter installed downstream of a two 90° elbow of short ray, the maximum deviation was of 0,447% with a 0,74% uncertainty. For the configuration with the installed electromagnetic flowmeter downstream a drawer valve, with 50% of opening, the maximum deviation was of a -2,046% and uncertainty of 0,50%. The gotten results show clearly that the condition of installation of the flowmeter front to the singularity of the tubing affects its performance. The values of deviation indication can be considered low or high, depending on the demanded accuracy of the flowmeter inside of the system / Mestrado / Recursos Hidricos / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Edevar Luvizotto Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-07T09:53:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArandaSaldana_EdwinAntonio_M.pdf: 1687985 bytes, checksum: 0c5e968a32c41fdf3cc83eca866e6ea6 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O presente trabalho apresenta as bases para a elaboração de um modelo hidráulico computacional baseado na filosofia de programação orientada por objetos (POO) para o tratamento de problemas de escoamento de fluidos em condutos forçados em regime permanente e transitório. Na modelação hidráulica foi empregado um modelo dinâmico inercial elástico com solução através do Método das Características (MOC). Os estudos de casos apresentados mostram o potencial da ferramenta proposta para a análise de escoamentos de instalações hidráulicas em condutos forçados / Abstract: The present work shows the basis for the elaboration of a computational hydraulic model based on the object oriented programming (POO) philosophy for the management of flow problems such as flow rate in pipe systems in steady and unsteady states. The hydraulic modeling is based on the inertial dynamic model with solved through the Method of Characteristics (MOC). The different cases of studies presented in this dissertation show the potential of this tool proposal for the analysis of pipe flow installations in hydraulic systems / Mestrado / Recursos Hidricos / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Paulo Sergio Franco Barbosa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-09T08:18:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Venturini_MariaAliceAmadoGouveia_D.pdf: 5062726 bytes, checksum: 6606d29c93d4c6073273826378c32081 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: O abastecimento de água é um fator de extrema importância para o bem estar da sociedade. Muitos sistemas de abastecimento de água vêm apresentando deficiências operacionais, seja pelo elevado incremento na demanda nos últimos anos ou pela falta de manutenção adequada. O aumento da freqüência de interrupções no fornecimento de água tem sido comum, gerando a insatisfação de seus usuários. Altos investimentos são necessários para a reabilitação dos sistemas de abastecimento de água existentes, visando assegurar níveis operacionais adequados, mas as empresas têm recursos financeiros limitados. Justifica-se, deste modo, o desenvolvimento de novas metodologias que visem a reabilitação destes sistemas buscando o funcionamento adequado dos mesmos, dentro de padrões técnicos satisfatórios com custos aceitáveis. Neste contexto, a metodologia proposta almeja estudar alternativas de reabilitação em sistemas existentes, tendo como suporte um simulador de redes de abastecimento (SPERTS). Para considerar os múltiplos aspectos na tomada de decisão sobre as possíveis soluções de reabilitação a adotar utiliza-se a análise multicriterial que então, fornece uma hierarquia das alternativas encontradas em cada caso / Abstract: Water supply is extremely important for the welfare state of society. Many water supply systems have presented operational deficiency due to high increase on the demand or lack of adequate maintenance. The increase of on frequency of the interruption on the water supply has been usual, thus not fulfilling customer expectations for the consumers. High investments are needed to rehabilitate the existing water supply systems aiming at ensuring adequate operational levels. This situation highlights the importance of the development of new methodologies aiming at the rehabilitation of these systems for an adequate operation, within satisfactory technical standard and acceptable costs. Thus, the proposed methodology aims to study rehabilitation alternatives in existing water systems, taking as support a water supply network simulator (SPERTS). In order to consider the multiple aspects on the decision making process about the possible rehabilitation solutions, a multcriterial analysis is used thus, providing an hierarchy of the alternatives found in each case / Doutorado / Recursos Hidricos / Doutor em Engenharia Civil

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao alexandre g de araujo 2010.pdf: 3962909 bytes, checksum: 97389404f675188b86d8e2dcd3e78e06 (MD5) Previous issue date: 2010-07-31 / This paper presents the performance study of infiltration pits. Two experimental fields were selected for evaluation of the pits, one studied by Carvalho (2008) and the other deployed in this work. The main objective of this research is to evaluate the sensitivity of the performance of the infiltration pit before the variability of soil properties. Three performance parameters were considered: time of infiltration 50%, 70% 85% the volume of water in the well. The variability of the properties was made with the use of possible values obtained by the coefficient of variation of each property evaluated. In the experimental field deployed in this study were collected undisturbed samples to perform laboratory tests such as characterization, consolidation test method, soil-water characteristic curve, saturated and unsaturated hydraulic conductivity. The SWCC showed the presence of macro structure and its format as bimodal. The saturated hydraulic conductivity showed that the soil behavior is governed by the macro structure, this resulted in hydraulic conductivity value close to the sandy. The hydraulic conductivity test was performed at the Federal University of Rio Grande do Sul using the permeameter developed by Feuerharmel (2007). The function of hydraulic conductivity obtained was compared with Brooks & Corey (1964) prediction method showing good results to the first baseline of SWCC. An automated method was developed for monitoring the variation of the water column in the well during infiltration. The method was based on the use of pressure sensors and a data acquisition system, comparing this method with using a conventional tape measure showed good results. Numerical analysis showed that the saturated hydraulic conductivity is the property that most influence on the performance of the structures of infiltration differences were not observed in the analysis considering different depth of groundwater level. / Este trabalho apresenta o estudo do desempenho de poços de infiltração. Dois campos experimentais foram selecionados para avaliação dos poços, um estudado por Carvalho (2008) e outro implantado neste trabalho. O principal objetivo desta pesquisa é avaliar a sensibilidade do desempenho do poço de infiltração perante a variabilidade das propriedades do solo. Foram considerados três parâmetros de desempenho, o tempo de infiltração de 50%, 70% e 85% do volume de água no poço. As variabilidades das propriedades foram feitas com a utilização de valores possíveis obtidos pelo coeficiente de variação de cada propriedade analisada. No campo experimental implantado neste trabalho foram retiradas amostras indeformadas para realização de ensaios de laboratório como caracterização, adensamento, curva característica, condutividade hidráulica saturada e não saturada. A curva característica mostrou a presença de macro estrutura tendo seu formato como bimodal. A condutividade hidráulica saturada mostrou que o comportamento do solo é regido pela macro estrutura resultando em valor de condutividade hidráulica bem próximo ao de solos arenosos. O ensaio de condutividade hidráulica do solo não saturado foi realizado na Universidade Federal do Rio Grande do Sul utilizando o permeâmetro triaxial desenvolvido por Feuerharmel (2007). A função de condutividade hidráulica obtida foi comparada com a estimada pelo método de Brooks e Corey (1964) que mostrou bom resultado até o valor de sucção referente ao primeiro patamar da curva característica. Foi desenvolvido um método automatizado para monitoramento da variação da coluna de água no poço durante a infiltração. O método baseou-se na utilização de sensores de pressão e um sistema de aquisição de dados, a comparação deste método com o convencional utilizando uma trena mostrou bons resultados. As análises numéricas mostraram que a condutividade hidráulica saturada é a propriedade que mais influência no desempenho das estruturas de infiltração. Não foram observadas diferenças consideráveis nas análises considerando diferente profundidade do nível do lençol freático

Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2017-11-03T13:22:18Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Layara de Paula Sousa Santos - 2017.pdf: 2403100 bytes, checksum: 73792e08ef369454156c844fd7e57d55 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-11-06T09:47:01Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Layara de Paula Sousa Santos - 2017.pdf: 2403100 bytes, checksum: 73792e08ef369454156c844fd7e57d55 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-06T09:47:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Layara de Paula Sousa Santos - 2017.pdf: 2403100 bytes, checksum: 73792e08ef369454156c844fd7e57d55 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-09-29 / Faced with urban population growth and the importance of water as a limited natural resource, there is a need to implement techniques to reduce the operational costs of water distribution systems and ensure adequate supply. The optimization of pump operation can be used to meet the demands of consumption with a lower energy cost, in addition to maximizing hydraulic reliability. In this work, a hybrid optimization / simulation model was developed based on the multiobjective genetic algorithms and the EPANET hydraulic simulator. The NSGA II (Nondominated Sorting Genetic Algorithm II) method was used to optimize the operation of variable rotation pumps, that is, the decision variables of the problem were the rotation of the pumps for each hour throughout the day. A modification of the original EPANET hydraulic simulator, which does not correctly compute the efficiency of variable-speed pumps, was employed so that the power of each pump, and consequently the cost of electric power, was calculated correctly. The representation of the system in the model was done by means of the configuration of the hypothetical network called ANYTOWN in the EPANET and implementation of the Multiobjective Evolutionary Algorithm, determination of the penalty coefficients and determination of genetic parameters and operators (population, generation number, mutation probability and probability of recombination). The validity test of the developed model was obtained through simulations performed with the input data, including the patterns of variation of the speed of rotation of the pumps. Non-dominated solutions (Pareto Front) were obtained considering first the negative pressure penalty at the nodes and, subsequently, the negative pressure penalties at the nodes and the closure / shutdown of tubes and / or pumps. All points found represent optimal operating solutions for the system considering the period of the last 24 hours for calculating the objective functions. The results obtained for the two previously defined objectives demonstrate the effectiveness of the model, since mainly with adoption of penalty 2, presents adequate pressures at the nodes and adequate water level in the reservoir, with the consequent saving of electric energy and increased hydraulic reliability. / Diante do crescimento populacional urbano e importância da água como recurso natural limitado, verifica-se a necessidade de implementar técnicas com a finalidade de reduzir os custos operacionais dos sistemas de distribuição de água e garantir abastecimento adequado. A otimização da operação de bombas pode ser utilizada com o propósito de atender as demandas de consumo com um menor custo energético, além de maximizar a confiabilidade hidráulica. Neste trabalho, um modelo híbrido de otimização/simulação foi desenvolvido tendo como suporte os algoritmos genéticos multiobjetivo e o simulador hidráulico EPANET. O método NSGA II (Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II) foi utilizado para a otimização da operação de bombas de rotação variável, ou seja, as variáveis de decisão do problema foram a rotação das bombas para cada hora ao longo do dia. Uma modificação do simulador hidráulico EPANET original, que não computa corretamente o rendimento de bombas de rotação variável, foi empregada para que as potências de cada bomba e, consequentemente o custo da energia elétrica, fossem calculadas corretamente. Foi realizada a representação do sistema no modelo, por meio da configuração da rede hipotética denominada ANYTOWN no EPANET e implementação do Algoritmo Evolucionário Multiobjetivo, determinação dos coeficientes de penalidade e determinação dos parâmetros e operadores genéticos (população, número de geração, probabilidade de mutação e probabilidade de recombinação). O teste de validade do modelo desenvolvido foi obtido por meio das simulações realizadas com os dados de entrada, incluindo os padrões de variação da velocidade de rotação das bombas. Conjuntos de soluções não dominadas (Frente Pareto) foram obtidos considerando-se primeiramente a penalidade de pressão negativa nos nós e, posteriormente, as penalidades de pressão negativa nos nós e fechamento/desligamento de tubos e/ou bombas. Todos os pontos encontrados representam soluções operacionais ótimas para o sistema considerando-se o período das últimas 24 horas para o cálculo das funções objetivo. Os resultados obtidos para os dois objetivos previamente definidos demonstram a eficácia do modelo, visto que principalmente com adoção da penalidade 2, apresenta pressões adequadas nos nós e nível adequado de água no reservatório, com a consequente economia de energia elétrica e aumento da confiabilidade hidráulica.