Ce travail s'intéresse aux altérations des systèmes fluviaux et à leur modélisation à une échelle de temps intermédiaire, de l'ordre de quelques décennies, et à l'échelle spatiale de bassins versants étendus et complexes. Une revue de la littérature montre que cette question reste principale chez les géomorphologues. Elle permet de dégager les constantes des différents modèles conceptuels qui ont été développés et en particulier i) la dépendance aux conditions hydrologiques et aux conditions d'alimentation solide, ii) la réaction du système pour s'adapter en cas d'altération de ces conditions, et iii) la propagation de ces perturbations avec une atténuation progressive vers l'aval du bassin versant. Nous avons choisi d'étudier plus particulièrement les perturbations introduites par les aménagements hydroélectriques à l'échelle du bassin versant en développant un modèle conceptuel, basée sur une description volontairement limitée des altérations hydrologiques et d'alimentation solide, et sur la connaissance experte pour la prédiction de l'évolution de la morphologie des rivières alluviales. L'objectif est la détermination des trajectoires d'évolution de variables représentatives de la morphologie de la rivière qui les font évoluer d'un état d'équilibre dynamique à un autre. Nous avons testé ce modèle sur une représentation du bassin versant de l'Isère à l'amont de Grenoble (5818 km2) en intégrant une description du schéma complexe d'aménagements hydroélectriques construits dans la deuxième moitié du XXème siècle. La modélisation donne des résultats cohérents avec les observations du système mais qui sont limitées par les hypothèses fortes d'un équilibre initial du système fluvial et de l'unicité de l'origine des perturbations. En dernière partie, nous ébauché le développement d'un modèle numérique simplifié destiné à prendre en compte la période de transition entre les états d'équilibre dynamique. Ce modèle permet d'évaluer la durée de la période transitoire d'un tronçon de rivière et de valider l'utilisation du concept de débit morphogène qui est fait dans le modèle conceptuel des équilibres dynamiques. Ce modèle permet de simuler la superposition d'altérations mais, dans l'état actuel, il ne permet pas de modéliser la cinétique de la propagation des altérations amont vers l'aval du bassin versant. Mots-clés : morphologie fluviale, bassin versant, régime hydrologique, apports sédimentaires, aménagements hydroélectriques, trajectoires de ajustements, cinétique de évolution du lit. / Abstract This work focuses on the geomorphological dynamics of a river system and the modelling of these changes over a medium time scale (the order of a few decades) and a large watersheds spatial scale (the order of 5000 km2). A literature review shows that this subject is one of the main issues in fluvial geomorphology today. It reveals the constants of different conceptual models that have been developed and in particular i) the dependence of geomorphological dynamics on hydrological flow regime and sediment supply conditions, ii) the ability of the system to adapt, in case of alteration in hydrological flow regime and sediment supply, and iii) the spread of these disturbances with the gradual attenuation of the effect of alteration downstream. In particular, we chose to study the effect of disturbances introduced by hydroelectric structures on the river morphology at the watershed scale by developing a conceptual river morphology model. The model outline was based on a, deliberately limited, description of hydrological regime and -sediment supply alterations, and on expert knowledge to predict the morphological evolution in alluvial rivers. The objective of this work was to determine the direction of evolution trajectories of the river morphology, trough representative variables that evolve from one dynamic equilibrium state to another. We tested the model on a representation of the Isère watershed, upstream of Grenoble, France (5818 km2), incorporating a description of the complex pattern of hydropower structures, built during the second half of the XXth century. The modelled changes in river morphology give results that are consistent with the observations. However, the model is limited by two strong assumptions: i) the initial equilibrium of the system and ii) the synchronisation of the disturbances. In the final section, we described the development of a simplified numerical model which aims to take into account the transient period between the dynamic equilibrium states. This model is used to evaluate the duration of the relaxation period for a river reach and validate the use of the channel-forming discharge concept that was used in the conceptual model. The model simulates the overlay of the disturbances, but in the current state it is not capable of modelling the kinetic propagation of the disturbances downstream into the watershed. fluvial morphology, watershed, hydrological flow regime, sediment supply, hydropower structures

Submitted by Ronaldo Natalino Ciciliato CICILIATO (ronaldociciliato_eco@yahoo.com.br) on 2016-07-26T01:53:04Z No. of bitstreams: 1 TESE FINAL ARQUIVAMENTO SISTEMA UNESP...25 de julho 2016 CICILIATO,RN..PDF: 25946096 bytes, checksum: 908b1b1548892d4d40414309e085990a (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-07-29T12:50:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ciciliato_rn_dr_prud.pdf: 25946096 bytes, checksum: 908b1b1548892d4d40414309e085990a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-29T12:50:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ciciliato_rn_dr_prud.pdf: 25946096 bytes, checksum: 908b1b1548892d4d40414309e085990a (MD5) Previous issue date: 2016-06-20 / Este trabalho analisou os impactos socioambientais provocados pela construção da hidrelétrica de Capivara ou Engenharia Mackenzie no Rio Paranapanema, estado de São Paulo, Brasil. Desde a formação do reservatório da hidrelétrica de Capivara em 1977, grandes transformações ocorreram no entorno do lago. Embora apresentasse pequena concentração populacional e relativa distância dos grandes centros urbanos, que provocassem maiores impactos ambientais, apresentou à formação de penínsulas, de áreas alagadas, lagoas marginais, várzeas, alagamento de remanescentes de vegetação primitiva, além de um processo de ocupação irregular em suas margens. A evolução da agricultura na região da tradicional cafeicultura para as culturas comerciais da soja, trigo e milho e cana de açúcar, levou esses cultivos a serem praticados junto às áreas de alagamento do lago de Capivara, acelerando os processos erosivos dos solos, assoreamento, lixiviação, além da descarga de agroquímicos carregados pelas chuvas diretamente nas águas do lago. Foram realizados estudos de campo, tanto em terra como com a navegação de áreas de difícil acesso, onde foram identificadas erosões marginais de grande impacto devido à ocupação irregular de Áreas de Preservação Permanente pela pecuária, construções irregulares, loteamentos, ranchos de lazer e atividades ligadas ao turismo balneário. Os dados levantados nesta pesquisa indicaram haver mudanças e transformações na paisagem regional, sobretudo nas Áreas de Preservação Permanente, devido à reconfiguração das margens do Rio Paranapanema, entre os Estados de São Paulo e Paraná. A partir disso pode- se afirmar que há a necessidade de atuação do poder público visando à adequação dos usos e da ocupação das áreas de influência direta do reservatório de Capivara, no rio Paranapanema, buscando minimizar e manter, do ponto de vista ambiental, a biodiversidade, os solos, a água e seu uso econômico racional. / This study analyzed the environmental impacts caused by the construction of hydroelectric Capybara or Mackenzie Engineering in Rio Paranapanema, São Paulo, Brazil. Since the formation of Capivara hydroelectric reservoir in 1977, great changes occurred in the vicinity of the lake. Though having small population density and relative distance from large urban centers, which provoked major environmental impacts, presented to the formation of peninsulas of wetlands, lagoons, floodplains, remnants of flooding of primitive vegetation, and an irregular settlement process in their margins. The development of agriculture in the traditional coffee growing region for commercial soybean, wheat and corn and sugar cane, took these crops to be carried along the flooded areas of Capybara lake, accelerating the erosion of soil, silting, leaching in addition to the agrochemical discharge carried by rain directly on the lake waters. Field studies were carried out, both on land and in the navigation areas of difficult access, where marginal erosions of great impact were identified due to the illegal occupation of Permanent Preservation Areas in livestock, irregular buildings, housing developments, leisure ranches and related activities the spa tourism. The data collected in this study indicated that there shifts and changes in the regional landscape, particularly in Permanent Preservation Areas, due to the reconfiguration of the Paranapanema River banks, between the states of São Paulo and Paraná. From this it can be stated that there is need for action of public authorities to the suitability of the use and occupation of areas of direct influence of the Capivara reservoir on the river Paranapanema, seeking to minimize and maintain the environmental point of view, biodiversity, soil, water and their rational economic use.

A geração de energia hidrelétrica enfrenta uma crescente restrição a sua expansão, diretamente relacionada a fatores ambientais e da limitação de terrenos com potencial economicamente aproveitável. A partir deste fato, é relacionada uma possível fonte de energia hidrelétrica, resultante do aproveitamento dos potenciais presentes na rede de distribuição de água das cidades, ainda sem nenhum aproveitamento. O desenvolvimento desta fonte de energia se dá com a instalação de mini e micro centrais hidrelétricas nos condutos da rede distribuidora de água. Este trabalho tem por objetivo avaliar o potencial de aproveitamento hidrelétrico por mini e micro hidrelétricas por meio de técnicas de modelagem e de otimização, para agilizar e facilitar o procedimento de identificação dos potenciais e a instalação na rede de abastecimento. O trabalho leva em conta as diversas peculiaridades das redes de distribuição de água e dos equipamentos eletro-hidráulicos, discorrendo sobre a possível complementariedade da geração de energia durante os picos de consumo. Discorre também sobre a contribuição para a rede de distribuição elétrica, na logística e nos custos de implantação além de discutir a tipologia das turbinas capazes de aproveitar o potencial energético. É avaliado, com o auxilio de modelos hidráulicos e de otimização, o posicionamento das centrais geradoras na rede e os possíveis benefícios, restrições e impedimentos ao seu uso, desenvolvendo uma metodologia para facilitar a tomada de decisão quanto ao aproveitamento para geração, ou não, em redes diversas. A construção deste procedimento e ferramenta são desenvolvidos a partir do estudo de caso do sistema distribuidor de água do Município de Piquete no estado de São Paulo, Brasil. / Hydropower energy production is facing limitations in their capacity to grow due directly to environmental and space limitations, questioning the actual economic benefits that hydropower have always had compared to other energy sources. In order to face this problems and to propose a new technology, the study focus on the potential of hydropower generation in the water supply systems (WSSs) network that are yet to be studied. Developing this new technology means the introduction of mini and micro hydropower plants in the WSS network. This study intends to develop a methodology and evaluate mini and micro hydropower potential, adopting optimization and modeling tools to accelerate and facilitate the identification procedures of potential installation points and the possibility of implementing pressure controls in the form of turbines in the network. The study considers all WSS peculiarities and restrictions, evaluating the introduction of electro hydraulic equipment and their interference and complementarity when considering energy consumption and production that would make the installation feasible. There is also a discussion about how will this technique be implemented in the network without interfering in water supply, and the logistics, costs and how energy distribution issues can be treated, including turbines type and configuration and also the activation timetables. All these features will be linked and treated with an optimization method that can provide decision making easier, locating production units and evaluating benefits and restrictions imposed by the environment. The construction of this procedure will be applied in a case study in the Piquete municipality in São Paulo, Brazil.

Este trabalho de pesquisa está relacionado com a aplicação de técnicas de Redes Neurais Artificiais (RNA\'s) na obtenção de políticas de operação conjunta de usinas hidroelétricas (UH\'s). O comportamento ótimo das usinas hidroelétricas depende tanto da posição relativa de cada UH ao longo da cascata como da relação entre elas. O propósito principal deste trabalho é de aplicar a rede de mapa auto-organizável (SOM) de Kohonen com modelos de sistemas dinâmicos, no aprendizado destas relações, objetivando seu uso para simular a operação ótima de um sistema hidroelétrico real. Este modelo é uma versão não-supervisionada do modelo NARX sendo chamado de modelo ou rede NARX Auto-Organizável (SONARX), capaz de processar padrões espaço-temporais. Desta maneira, um algoritmo de programação não-linear, especialmente desenvolvido para a realização da operação determinística de sistemas hidrotérmicos de potência, é utilizado para otimizar a operação deste conjunto de usinas, considerando-se várias condições hidrológicas distintas e, tendo como função objetivo a minimização do custo com complementação térmica. Em seguida, os resultados desta otimização são então processados e utilizados no treinamento da rede SONARX; ela irá captar os comportamentos relativos de cada uma das UH\'s, trabalhando com afluências futuras que ela mesma irá prever. De forma geral, a partir dos resultados obtidos com um subsistema do sistema sudeste brasileiro, pode-se concluir que a rede SONARX conseguiu assimilar o comportamento ótimo da operação do sistema teste. Os testes mostraram que o previsor neural possui uma forte tendência em seguir os resultados da otimização determinística, otimizando o uso dos recursos hídricos disponíveis para geração de energia elétrica. Posteriormente, a rede neural com função de base radial (RBF) foi aplicada na interpolação das previsões feitas pela rede SONARX, uma vez que este tipo de rede é indicado para esta tarefa. Neste contexto, os centros das funções de base, da rede RBF, passam a ser definidos pela rede SONARX, mitigando o erro inerente a este tipo de modelagem baseada na técnica de MATQV. / This research work is related to the application of Artificial Neural Networks (ANN) in the obtaining of united operation policies in hydroelectric power plants (HP). The optimal behavior of the hydroelectric power plants depends as much on the relative position of each station throughout the cascade as on the relation between them. The main purpose of this work is to apply the self-organizing map network (SOM) of Kohonem with dynamic system models, in the learning of these relations, objectifying its usage to simulate the optimal operation of a real hydroelectric power system. This model is an unsupervised version of the NARX model; which has been called self-organized model or network (SONARX), capable of processing space-time patterns. This way, a nonlinear programming algorithm, especially developed to accomplish the hydrothermal power system deterministic operation, is used to optimize the operation of this group of hydropower plants, considering many distinct hydrological conditions, and aiming the minimized cost with the thermal complementation. After this, the results of this optimization are processed and used in the SONARX network training; it will captivate the relative behavior of each one of the (HP), working with future affluences that it will predict. In a general way, from the acquired results from a subsystem of the brazilian southeast system, we may conclude that the SONARX network managed to assimilate the optimal behavior of the system test operation. The tests showed that the neural predictor has a high tendency towards deterministic optimization results, optimizing the water resources use available for the electric energy generation. After all this, the radial basis function (RBF) network was applied on the interpolation of the predictions made by the SONARX network, once this kind of network is indicated to this task. On this context, the centers of the basis functions, of RBF network, are to be defined by the SONARX network, mitigating the unrelated error to this type of modeling based on MATQV technique.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-01-11T13:48:10Z No. of bitstreams: 1 rafaelmarquesalmeida.pdf: 19946334 bytes, checksum: 04590f964fc208ca84d1e9f1d2b976d4 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-01-23T13:36:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rafaelmarquesalmeida.pdf: 19946334 bytes, checksum: 04590f964fc208ca84d1e9f1d2b976d4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-23T13:36:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rafaelmarquesalmeida.pdf: 19946334 bytes, checksum: 04590f964fc208ca84d1e9f1d2b976d4 (MD5) Previous issue date: 2017-07-19 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / As mudanças climáticas e a fragmentação de rios para construção de usinas hidrelétricas são dois dos principais estressores que vem pressionando o bioma amazônico. Entender as respostas dos ecossistemas amazônicos à pressão desses estressores é fundamental para subsidiar estratégias futuras de desenvolvimento socioeconômico, e controle e mitigação de impactos socioambientais. Nesse contexto, essa tese aborda os efeitos hidrobiogeoquímicos de mudanças ambientais no rio Madeira – o maior tributário do rio Amazonas em termos de descarga de água e sedimentos. O primeiro capítulo investiga a relação entre cheias extremas e a emissão de gás carbônico (CO2) no rio Madeira. São apresentados resultados de nove campanhas executadas entre 2009 e 2011, complementados com resultados de uma campanha adicional executada em abril de 2014, representativa da maior cheia já registrada no rio Madeira. A emissão de CO2 no rio Madeira aumenta exponencialmente com o nível da água. Em 2014, a emissão de CO2 por unidade de área foi 50% maior do que a segunda maior taxa de emissão registrada no estudo. A reconstrução de fluxos de CO2 desde 1968 indicou que anos de cheia extrema emitem 20% mais CO2 por unidade de área do que em anos normais. O segundo e o terceiro capítulo abordam os efeitos hidrobiogeoquímicos a montante e a jusante ocasionados pela construção da Usina Hidrelétrica de Santo Antônio, uma usina a fio d’água recém-construída no rio Madeira. Grandes reservatórios de armazenamento geralmente retém a maior parte dos sedimentos aportados, mas o aprisionamento de sedimentos em reservatórios a fio d’água é pouco conhecido. Ao contrário das expectativas, as usinas do Madeira não afetaram o transporte a jusante de sedimentos em suspensão, carbono orgânico total, e nutrientes associados (fósforo, potássio, cálcio e magnésio) que são importantes para a produtividade do rio e de suas planícies inundáveis. Isso se deve provavelmente ao fato de que o baixo tempo de residência (média: 2,4 dias) e a elevada velocidade da água (média: 1,2 m/s) limitam a sedimentação de partículas, que são predominantemente finas e leves. Perfis verticais de temperatura demonstram que, ao contrário do canal central do rio Madeira, alguns tributários remansados desenvolveram estratificações térmicas ocasionais. As características da água dos tributários ficaram mais semelhantes às do rio Madeira. Por outro lado, as características gerais da água do rio Madeira na região do reservatório não foram alteradas. Os efeitos da Hidrelétrica de Santo Antônio no rio principal são pouco expressivos, mas os braços do reservatório formados na área remansada dos tributários são locais bastante suscetíveis a mudanças na qualidade da água. Os resultados encontrados nessa tese convergem para o fato de que alterações no nível da água – causadas por fenômenos naturais ou regulação artificial – afetam processos ecossistêmicos por meio de mudanças na conectividade com ecossistemas terrestres e de transição água-terra adjacentes. Os resultados desse trabalho têm implicações para a tomada de decisão e a gestão de reservatórios, particularmente considerando o grande número de hidrelétricas planejadas na Amazônia. / Climate change and river regulation for hydropower generation are two of the main stressors pressuring the Amazon biome. Understanding the responses of Amazonian ecosystems to these stressors is key to support future strategies of socioeconomic development, and control and mitigation of associated socioenvironmental impacts. This thesis investigates the hydrobiogeochemical effects of environmental changes on the Madeira River, the largest tributary to the Amazon in terms of water and sediment discharge. The first chapter investigates the relationship between extreme floods and carbon dioxide (CO2) outgassing from the Madeira River. We show data from 9 field campaigns performed between 2009 and 2011, complemented with data from one additional campaign in April 2014 that is representative of the largest flood on record. CO2 outgassing fit an exponential relationship with water level. CO2 outgassing per unit area in 2014 was 50% higher than the other highest rate in our dataset. Reconstruction of CO2 fluxes since 1968 indicates that extreme-flood years outgas 20% more CO2 per unit area than years without reported occurrence of extreme floods. The second and third chapters examine the upstream and downstream hydrobiogeochemical effects of the Santo Antônio dam, a run-of-river hydropower dam newly built on the Madeira River. Whereas storage dams typically retain most sediments, the extent to which modern run-of-river dams do so is uncertain. Contrary to expectations, the Madeira dams have not detectably affected downstream transport of total suspended sediments, total organic carbon, and associated nutrients (phosphorus, potassium, calcium, and magnesium) critical for downstream river and floodplain productivity. This is likely because the reservoir’s short residence time and rapid water velocity prevent substantial sedimentation of the predominantly fine-grained sediments. Temperature depth profiles demonstrate that unlike the mainstem, some backflooded tributaries periodically developed thermal stratification. The water chemistry in backflooded tributaries became more similar to that of the mainstem after damming. In contrast, the overall water chemistry in the mainstem did not significantly change. While the effects of this run-of-river dam design on the main river are minimal, lateral bays created by backflooded tributaries are more susceptible to changes in water chemistry. The results of the chapters of this thesis suggest that alterations in the water level and flow – caused either by natural phenomena or anthropogenic regulation – affect ecosystem processes through changes in the connectivity of aquatic systems with adjoining terrestrial and aquatic-terrestrial transition zone habitats. The findings of this thesis have implications for decision making and management, especially considering the large number of hydropower dams planned in the Amazon basin.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:01:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Viniciu Fagundes Barbara em PDF.pdf: 2483097 bytes, checksum: 5b34f64b65562b6c494035ae3e2630ee (MD5) Previous issue date: 2006-12-12 / The current investigation presents a characterization of the hydraulics and water quality of the medium course of the Araguari River, State of Amapá, Brazil, which has an approximate extension of 120 km. The Araguari River is the main water resource of the State of Amapá, located in the domains of the Amazon (the greatest tropical forest of the planet) in a region with great hydropower potential. In the studied river stretch, there is a hydropower generation station called Coaracy Nunes (UHECN), the first barrage build in the Amazon for electrical generation. A model for DO and BOD has been built with the help of the QUAL2E modeling system, developed by the United States Environmental Protection Agency. For this purpose, during one and a half year, field trips have been conducted with the intent of characterizing spacially and seasonally the hydraulics, kinetics and water quality of the Araguari River. The modeling stages involved model construction, sensitivity analisys and calibration. After model calibration, three hypothetic cenarios were simulated: (1) the introduction of a new barrage upstream of the UHECN; (2) municipal untreated wastewater inflow from Porto Grande and Ferreira Gomes into the waterbody, including populational growth, during the high flow period; (3) the same cenario as before but during the low flow period. The carbonaceous organic matter present in water hás shown to decompose, in average, in the first five days of incubation. The values obtained for the BOD first order reaction coefficient layed between 0,13 d-1 and 0,90 d-1. The reaeration coefficient, K2, estimated based on hydraulic characteristics, layed between 0,01 d-1 and 1,40 d-1. The results of the sample collections in the river stretch has shown that, amongst the parameters measured, the following were mostly altered: pH, electric conductivity, total solids, suspended solids, fecal coliforms, ammonium, nitrate, BOD and DO. Fecal coliforms, pH, nitrate and BOD were in disagreement with limits defined by Brazilian Legislation on water quality (CONAMA 357/2005). The river impoundment has shown not to significantly alter the DO and BOD concentrations, however, the same statement can not be made for other water characteristics. The water characteristics mostly altered by the UHECN were: hydraulic (flow, velocity, breadth, cross-sectional area) and water quality (pH, electric conductivity, water temperature, total solids, suspended solids, fecal coliforms, nitrate, chloride, BOD and DO). The simulated scenario with municipal untreated wastewater inflow from Porto Grande and Ferreira Gomes (including population growth) into the waterbody during low flow period showed the most critical results in terms of the water quality. The worst simulated situation happened in the dry period in which the river flows decreased significantly and so did the river dilution capacity. In this period the greatest OD depletion occurred and achieved concentrations bellow 4.0 mg/L, in disagreement with Brazilian Water Quality Legislation (CONAMA 357/2005). / A presente investigação apresenta uma caracterização hidráulica e da qualidade da água do médio curso do Rio Araguari (AP), em uma extensão de aproximadamente 120 km. O Rio Araguari, principal corpo hídrico do Estado do Amapá, está situado dentro dos domínios da Amazônia (a maior floresta tropical do planeta), em uma região com grande potencial hidrelétrico. No trecho em estudo, encontra-se implantada a Usina Hidrelétrica de Coaracy Nunes (UHECN), a primeira barragem edificada na Amazônia com fins de geração de energia elétrica. Foi desenvolvido um modelo de oxigênio dissolvido (OD) e de demanda bioquímica de oxigênio (DBO) com o auxílio do sistema de modelagem QUAL2E, desenvolvido pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA). Para isso, procedeu-se, durante um ano e meio, com expedições de campo que objetivaram caracterizar, espacialmente e sazonalmente, os parâmetros hidráulicos, cinéticos e de qualidade da água do Rio Araguari. As etapas da modelagem envolveram a construção, análise de sensibilidade e a calibração do modelo. Posteriormente efetuou-se, com o modelo calibrado, a simulação de três cenários hipotéticos na bacia: (1) a introdução de uma nova barragem a montante da UHECN; (2) o descarte de efluentes in natura oriundos dos municípios de Porto Grande e Ferreira Gomes (com crescimento populacional) nas águas do corpo hídrico (período de alta vazão); e (3) o mesmo cenário anterior, porém para a condição de baixas vazões. A matéria orgânica carbonácea presente na água desse rio decompõe-se, em média, nos primeiros cinco dias de incubação. Os valores obtidos experimentalmente para o coeficiente de deoxigenação, K1, ficaram compreendidos entre 0,13 d-1 e 0,90 d-1. O coeficiente de reaeração, K2, obtido com base nas características hidráulicas, ficaram compreendidos entre 0,01 d-1 a 1,40 d-1. Os resultados das campanhas amostrais mostraram que os parâmetros de qualidade da água que se apresentaram mais alterados no trecho em estudo foram: potencial hidrogeniônico, condutividade, sólidos totais, sólidos suspensos, coliformes termotolerantes, amônia, nitrato, demanda bioquímica de oxigênio e oxigênio dissolvido. Quando comparados com a Resolução 357/2005 do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA), os parâmetros que mais infringiram esse instrumento jurídico foram: potencial hidrogeniônico, coliformes termotolerantes, nitrato e demanda bioquímica de oxigênio. A nova barragem não interfere significativamente as concentrações de OD e DBO do Rio Araguari, não se podendo fazer a mesma afirmação para os demais parâmetros de qualidade da água. As características que mais se alteraram devido à obra da UHECN foram: hidráulicas (vazão, velocidade, largura e área da seção transversal), e de qualidade da água (potencial hidrogeniônico, condutividade, temperatura da água, sólidos totais, sólidos suspensos, coliformes termotolerantes, nitrato, cloreto, demanda bioquímica de oxigênio e oxigênio dissolvido). O cenário simulado com o descarte nas águas do manancial de efluentes in natura dos municípios de Porto Grande e Ferreira Gomes, com o crescimento populacional, no período das baixas vazões, foi o mais desfavorável dentre os cenários investigados com relação à qualidade da água. A pior situação aconteceu na época das estiagens, em que as vazões do curso d água diminuem consideravelmente e, consequentemente, sua capacidade de diluição também. Neste período, ocorreu uma maior depleção do oxigênio dissolvido presente na água, que alcançou concentrações abaixo de 4,00 mg/L, vindo a infringir a Resolução 357/2005 do CONAMA.

As metodologias normalmente utilizadas para otimizar as dimensões de uma usina hidroelétrica, incluindo os métodos empregados pelo Setor Elétrico Brasileiro, baseiam-se em análises do tipo custo/benefício. Os custos provêm de gastos diretos com a construção da usina e os benefícios correspondem a receitas proporcionadas pela venda de energia. Para avaliar os benefícios, são realizadas simulações da operação da usina e a energia produzida é valorizada economicamente. Esta necessidade das simulações da operação faz com que o problema de dimensionamento não possua uma função analítica explícita para determinar os benefícios energéticos, o que dificulta a implementação de métodos tradicionais de otimização. O objetivo deste trabalho é justamente desenvolver e implementar uma metodologia de dimensionamento que permita que o processo de busca pelas dimensões ótimas seja automático. Para tanto, acoplam-se um modelo de otimização evolutiva e um modelo de simulação da operação de sistemas hidroelétricos. Adicionalmente, o modelo proposto também deve ser flexível, permitindo que as regras de operação do sistema hidroelétrico, o conjunto de vazões afluentes, a forma de valorização da energia gerada e uma série de outros fatores sejam tratados como parâmetros do modelo. Os resultados encontrados indicam que, sob o ponto de vista computacional, o modelo proposto é automático, flexível e eficiente. Além disso, as várias análises de sensibilidade realizadas atestam a consistência da metodologia proposta e permitem avaliar a forma como os diferentes parâmetros do modelo influenciam as próprias dimensões da usina sob dimensionamento. A partir destas análises, sugerem-se algumas medidas de regulamentação e planejamento para que as dimensões de novas usinas não sejam determinadas a partir de sinalizações imprecisas de parâmetros que influenciam de forma decisiva suas dimensões ótimas. / The methods normally applied to optimally size a hydropower plant, including the ones used by the Brazilian Power Industry, are based on cost/benefit analysis. The costs are due to direct expenses with the hydropower plant construction and the benefits correspond to incomes from selling energy. The benefits are evaluated throughout computing simulations of the hydropower plant operation, followed by the assignment of an economical value to the energy produced by it. The need for computing simulations turns out a non-analytical objective function for the sizing problem, what makes the use of traditional optimization tools very hard. The objective of this work is just to develop and implement a sizing method that automatically performs the search for the optimal sizes of a hydropower plant. The proposed method combines an evolutionary optimization technique and a simulation model for the operation of hydropower systems. Additionally, the proposed model is also flexible in the sense that the operation rules for the hydroelectric system simulation, the set of water inflows, the way the energy is valued and some other factors that may influence the results are treated as parameters. The results show that, from the computing point of view, the proposed method is automatic, flexible and efficient. Furthermore, the sensitivity analyses performed validate the method consistency and establish relationships among the different parameters and the way they affect the optimal features of the new hydropower plant. Based on the results of such analyses, some regulation and planning measures are suggested in order to avoid sizing hydropower plants with mistaken parameters that can substantially change its optimal features.

Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2018-11-22T21:12:08Z No. of bitstreams: 1 Dayane_Souza_2014.pdf: 1723109 bytes, checksum: 778032d6a7f0e2a7082f2ca51ee1f72f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-22T21:12:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dayane_Souza_2014.pdf: 1723109 bytes, checksum: 778032d6a7f0e2a7082f2ca51ee1f72f (MD5) Previous issue date: 2014-09-05 / Ecological works with the phytoplankton community as a basis for monitoring aquatic environments are frequent and of great importance, especially in environments that have undergone anthropogenic actions, such as impoundments, which modify the chemical, physical and ecological attributes of aquatic environments. On the other hand, there is also a concern to know the biodiversity of the various aquatic environments, for which, floristic surveys are of extreme importance throughout Brazil, especially in the state of Santa Catarina, where they are scarce. For that, the environmental variables and the phytoplankton community were evaluated, with focus on Reynolds functional groups (RFGs) in the area of influence of a subtropical small hydropower (SHP) plant in the state of Santa Catarina. The collections were carried out in two phases: pre and post-impoundment, from 2007 to 2013. Statistical analyzes were performed in order to resize the data and to correlate the abiotic and biotic variables. 449 taxa were recorded, distributed in 11 taxonomic groups and 14 RGFs. RGF C, represented by centric diatoms, was dominant in the pre-damming phase. In the post-damming phase, besides RGF C, co-dominance of RGF P (Aulacoseira granulata var. Granulata), RGF N (dehmids), RGF J (chlorophytes) and RGF H1 (cyanobacteria heteocytes) occurred. Low phytoplankton biological volume values were recorded for the Santa Laura SHP in general, however, the highest among the phases was after damming, in the lacustrine region of the reservoir. Also in the state of Santa Catarina, a taxonomic survey of the genus Eunotia Eherenberg in the river Hercílio municipality of Ibirama was carried out. The samples were collected quarterly (April, July and October/2009), in four sampling stations, totaling 12 samples. The study resulted in the identification of 30 taxa of the genus Eunotia, of which four were determined at the generic level. Of the species identified, nine are new citations for the state of Santa Catarina and five for Brazil. / Trabalhos ecológicos com a comunidade fitoplanctônica, como base para monitoramentos de ambientes aquáticos são frequentes e de grande importância, principalmente em ambientes que sofreram ações antropogênicas, como represamentos, os quais modificam atributos químicos, físicos e ecológicos dos ambientes aquáticos. Por outro lado, há também uma preocupação em se conhecer a biodiversidade dos diversos ambientes aquáticos, para tanto, levantamentos florísticos são de extrema importância em todo o Brasil, principalmente no estado de Santa Catarina, onde são escassos. Para tanto, foram avaliadas as variáveis ambientais e a comunidade fitoplanctônica, com enfoque em Grupos Funcionais Fitoplanctônicos (GFs) na área de influência de uma PCH subtropical, no estado de Santa Catarina. As coletas foram realizadas em duas fases: pré e pós-represamento, no período de 2007 à 2013. Análises estatísticas foram realizadas a fim de redimensionar os dados, e correlacionar as variáveis abióticas e bióticas. Foram registrados 449 táxons, distribuídos em 11 grupos taxonômicos e 14 GFs. O GF C, representado pelas diatomáceas cêntricas, foi dominante na fase pré-represamento. Na fase pós-represamento, além do GF C, ocorreu co-dominância dos GF P (Aulacoseira granulata var. granulata), GF N (desmídeas), GF J (clorofíceas) e GF H1 (cianobactérias heteocitadas). Foram registrados baixos valores de biovolume fitoplanctônico para a PCH Santa Laura no geral, porém, os maiores entre as fases foi após o represamento, na região lacustre do reservatório. Ainda no estado de Santa Catarina, foi realizado um levantamento taxonômico do gênero Eunotia Eherenberg no rio Hercílio município de Ibirama. As coletas foram realizadas trimestralmente (abril, julho e outubro/2009), em quatro estações de amostragem, totalizando 12 amostras. O estudo resultou na identificação de 30 táxons do gênero Eunotia, sendo que destas, quatro foram determinadas em nível genérico. Das espécies identificadas, nove são novas citações para o estado de Santa Catarina e cinco, para o Brasil.

A fase pós-aprovação caracteriza-se como a etapa do sistema de avaliação de impacto ambiental iniciada após a emissão da licença prévia. A etapa caracteriza-se pela produção de documentos de acompanhamento e pela gestão e tomada de novas decisões. No Brasil, esse processo caracteriza-se pela apresentação e execução dos Projetos Básicos Ambientais (PBA), que devem ser descritos e executados, pelo empreendedor, com a aprovação, o acompanhamento e a gestão dos órgãos ambientais. Na prática, tem-se a produção de muitos dados socioambientais, que são fundamentais para permitir a gestão no sistema de AIA. Por meio de análises documentais das licenças ambientais emitidas, dos relatórios decorrente do PBA e da aplicação de entrevistas com os gestores do processo de AIA, analisou-se o uso desses dados nos processos de gestões privada e pública. Com vistas aos programas de monitoramento de qualidade da água, o estudo foi aplicado para os empreendimentos hidrelétricos instalados na bacia do rio Corumbá. Verificou-se que: a maioria das licenças ambientais traz condicionantes e recomendações para a execução do programa de monitoramento de qualidade da água, indicando ser importante, na gestão da AIA; que os PBAs apresentam descrição do processo de coleta de dados, métodos de análise, distribuição espacial, cronograma de execução e processo de análise, mas tais projetos são alterados ao longo de sua execução. Os dados apresentam, muitas vezes, métodos adequados, mas carecem de certificações e responsabilidade técnica que confeririam maior confiabilidade aos dados. Por outro lado, na entrevista com os gestores do processo de AIA, todos consideram que o processo pós-aprovação é importante, e a maioria considera que a qualidade dos dados é boa. Nas entrevistas, constatou-se, também, indicativos da gestão desse processo de qualidade, como a devolução de relatórios; por outro lado, nem empreendedores nem os órgãos ambientais realizam gestão desses dados além do próprio processo de licenciamento. Mas acreditam ser possível dar publicidade aos dados para promover uma gestão mais ampla. Para que o sistema de AIA, na fase pós- aprovação, seja mais bem aplicado, é importante que se padronizem as solicitações dos programas ambientais, de modo que empreendimentos licenciados pelos estados ou pela federação tenham o mesmo padrão de detalhamento de dados e métodos, permitindo-se, com isso, uma futura integração de dados; que seja implantada uma ferramenta eletrônica de gestão da informação - preferencialmente com SIG -, o que permitiria maior publicidade; que os dados produzidos sejam adequadamente analisados; e que as atividades de ajustes e melhoras sejam implantadas. / The post-approval phase ls characterized as the environmental impact assessment system\'s stage which began after the issuance of the previous license. The stage is characterized by the production of documents, monitoring, management and making new decisions. In Brazil, this process is characterized by the presentation and implementation of the Basic Environmental Projects (PBA), which should be described and implemented by the entrepreneur, with the approval, monitoring and management of environmental agencies. In the practice, it has been the production of many social and environmental data, which are crucial to allow the management system of Environmental Impact Assessment (AIA). Through documents reviews related to issued environmental permits and reports resulting from the PBA and the application of the interviews with manegers of the AIA process, we analyzed the use of such data in the public and private process managements. With a close approach of water quality monitoring programs, the study was implemented for the hydroelectric plants installed in the Corumbá river. It was found that the majority of environmental licenses conditions provides recommendations for implementing the program of water quality monitoring, showing that the following tasks s in should be performed in the AIA process: PBAs should present description of the process of data collection, analysis methods, spatial distribution, timing of application and review process, but such projects are constantly changed thorough its execution. The data have often appropriate methods, but lack the certifications and technical responsibility that would give more reliability to the data presented. Moreover, in an interview with the managers of the AIA process, they consider that the post-approval process is important, and most of them think that data quality is good. In the interviews, there were also indicators of the quality management of this process, as the return of reports on the other hand, neither entrepreneurs nor the management of environmental agencies hold data beyond the actual licensing process. But all the actors involved believe it is possible to publicize the data in order to promote a more broad diffusion. For a better application of the AIA system in post-approval, it is imperative to standardize the demands of environmental programs, so that enterprises licensed by the states or the federation have the same standard of detail data and methods, allowing themselves, thereby further integration of data, which is implanted an electronic tool for managing information - preferably with GIS - which would allow more publicity, that the data produced are properly analyzed, and the activities of adjustments and improvements are implemented.

Orientador: Paulo Sergio Franco Barbosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-26T04:51:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FreitasFilho_ItaloTadeudeCarvalho_M.pdf: 5022061 bytes, checksum: 47deab221cec3de1cda8326f13e3e7ef (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os agentes reguladores do setor elétrico brasileiro têm como requisito básico garan-tir o adequado balanço entre oferta e demanda com o melhor preço da energia por meio de negócios sustentáveis. Por outro lado, o mercado, cada vez mais exigente e competitivo, em que a busca pela disponibilidade e preço da energia são fatores decisórios tanto para grandes quanto para pequenos consumidores, faz que os investidores busquem a gestão ótima dos riscos operacionais visando garantir os retornos do capital investido. Para tanto, uma metodologia de gestão de ativos físicos é essencial ao bom desempenho financeiro das empresas de geração de energia no Brasil, pois uma má estratégia de gestão de ativos pode acarretar prejuízos consideráveis, tanto para o empreendedor quanto para o sistema elétrico nacional. Esta pesquisa propõe a identificação de requisitos básicos para gestão ótima dos ativos, por meio da avaliação dos riscos operacionais considerando as várias dimensões que afetam uma empresa de geração de grande porte, atualmente com projetos em diferentes estágios do ciclo de vida. Foi feita uma análise de indicadores de desempenho e a identificação dos modos de falhas, e respectivas causas mais comuns que afetam as características de seus ativos em determinadas etapas dos ciclos de vida. A proposta foi criar subsídios à elaboração de uma metodologia para otimização dos conflitos de prioridades entre a utilização e cuidado com os ativos, desempenho de curto e longo prazo, entre investimento de capital, custos de operação e riscos, como forma de melhorar o desempenho da empresa / Abstract: To ensure the proper balance between supply and demand with best energy price through sustainable business, are considered as basic requirements for the electricity sector regulators, on the other hand, a market increasingly demanding and competitive, where the search for availability and price of energy are decisive factors for both large and small consumers, drive the investors to seek an optimal management of operational risks to ensure the returns on invested capital, to this end, a methodology for managing physical assets is essential for the power generation companies in Brazil to guarantee a good financial performance, an inadequate asset management strategy can cause some negative effect to the national electricity grid as well. This research aims to identify, through an operational risk assessment a basics requirements for an optimum asset management, considering various dimensions, that affect a generation company with large scale projects, currently in various stages of the their life cycle, through the analyses of their performance indicators and identifying causes and most common failures modes that affect the characteristics of its assets in certain stages of life cycles, to support the development of a methodology to optimize the prioritizations conflicts between the use and care of assets, short-term and long term performance, capital investment, operating costs and risks, with the objective to increase the company performance / Mestrado / Recursos Hidricos, Energeticos e Ambientais / Mestre em Engenharia Civil