Made available in DSpace on 2017-07-10T19:23:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jonathan Dieter.pdf: 2302102 bytes, checksum: e9ab008e789823e27a423fd2b3bb0228 (MD5) Previous issue date: 2013-11-13 / Swine wastewater application (SWW) in soils under no-tillage system can result in increased levels of phosphorus on soil surface layers, reducing the transferring risk via runoff into the aquatic environment. This trial aimed at evaluating, in two periods of soybean cropping, phosphorus transportation with the drained surface due to SWW application and mineral fertilization (MF) to a soil under no-tillage system with different declivities (i) and submitted to the simulation of different rain intensities (Ip). The trial was carried out on a Eutrophic Red Latosol. The study consisted in applying SWW doses (0, 75, 150, 225 and 300 m3.ha-1) with MF doses of (0%, 25%, 50%, 75% and 100% recommended to the crop) on 0.70 m2 soil plots with different declivities (i) (4, 9, 14, 19 and 24%) followed by the Ip simulation (45, 60, 75, 90 and 105 mm h-1) in two periods just after fertilizer application and seeding (AFAP) and after soybean harvest (ASH). After the runoff, it was simulated the Ip during 72 minutes by collecting independent samples drained solution at intervals of 24 minutes. The concentrations of total phosphorus (Pt), particulate phosphorus (Pp) and soluble phosphorus (Ps) were determined based on the collected samples. The central composite rotational design (CCRD) was used in a complete factorial design 24, with axial points (α = (2n)1/4), totaling 28 essays analyzed as a repeated measure along time. It was observed that concentrations of Pt, Ps and Pp in the runoff solution were positively influenced and showed the following order ARS> i> Ip. The multiple linear regression models adjusted for Ps and Pp concentrations in the runoff solution showed that SWW enhances the Ps transferring to the aquatic environment, while the factors that influence the transportation (i and Ip) showed greater importance in the concentration of transported Pp. During runoff, it was observed that the highest concentrations of Pt, Ps and Pp occurred at the beginning of runoff from the AFAP period, whose Pt concentrations reduced nearly 0.45 mg.L-1 during the ASH period. SWW application enhanced phosphorus transportation through runoff and reached higher concentrations when compared to those established ones by law. Thus, it represents a potential contamination to the environment / A aplicação de água residuária da suinocultura (ARS) em solos sob plantio direto pode resultar no aumento dos teores de fósforo em suas camadas superficiais, a fim de atenuar o risco de transferência via escoamento superficial para o meio aquático. O objetivo do trabalho foi avaliar, em dois períodos da cultura da soja, o transporte de fósforo junto à solução escoada na superfície devido à aplicação de ARS e a adubação mineral (ADM) no solo conduzido em plantio direto com diferentes declives (i) e submetido à simulação de diferentes intensidades de chuva (Ip). O experimento foi conduzido em Latossolo Vermelho eutroférrico. O trabalho consistiu da aplicação de doses de ARS (0, 75; 150; 225 e 300 m3.ha-1) juntamente com doses de ADM (0%, 25%, 50%, 75% e 100% recomendadas para a cultura) sobre parcelas de solo de 0,70 m2 com diferentes declives (i) (4, 9, 14, 19 e 24 %), seguido da simulação da Ip (45, 60, 75, 90 e 105 mm h-1) em dois períodos, logo após aplicação das adubações e semeadura (APA) e após a colheita da soja (APC). Após o início do escoamento superficial, simulou-se a Ip por um período de 72 minutos. Coletaram-se amostras independente da solução escoada em intervalos de 24 minutos. Determinaram-se as concentrações do fósforo total (Pt), fósforo particulado (Pp) e fósforo solúvel (Ps) nas amostras coletadas. Utilizou-se o delineamento composto central rotacional (DCCR), em planejamento fatorial completo 24, com pontos axiais (α =(2n)1/4), totalizando 28 ensaios, analisados como medida repetida no tempo. Observou-se que as concentrações de Pt, Ps e Pp na solução escoada foram influenciadas positivamente e na seguinte ondem ARS>i>Ip. Os modelos de regressão linear múltiplos ajustados sobre as concentrações Ps e Pp na solução escoada demostraram que a ARS potencializa a transferência de Ps para o meio aquático, enquanto os fatores que influenciam no transporte (i e Ip) têm maior importância na concentração de Pp transportado. Durante o escoamento superficial, se observou que as maiores concentrações de Pt, Ps e Pp ocorrem no início do escoamento superficial do período APA, cujas concentrações de Pt foram reduzidas em torno de 0,45 mg.L-1 no período APC. A aplicação de ARS potencializou o transporte de fósforo via escoamento superficial e atingiu concentrações superiores às estabelecidas pela legislação, representando assim um potencial de contaminação ambiental

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:23:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos _Roberto Juchen.pdf: 4651753 bytes, checksum: 3109cc48a932cf6c73a7ff9fd56302c2 (MD5) Previous issue date: 2014-09-26 / The present study aims to determine trace elements concentration, adsorbed by sediments in waterproofed areas of the city limits as well as sediments that are deposited in the main rivers beds, which are responsible to perform drainage in Toledo city, Paraná. In order to study the sediment enrichment by trace elements, initially, there was some need to know the basal contents of these elements at the researched site. Therefore, and according to the scientific guidelines for this procedure, the chosen soil samples were taken from legal reserve areas located in the nearby rural farms, since these areas meet the requirements of preserving the natural characteristics of the soil in this region. Thus, five (5) sites were selected for sampling sediments on the streets as well as five (5) sites from the main rivers that have received sediments carried from the urban area by natural and anthropogenic processes. There were monthly collections in the studied rivers from April 2012 to March 2013 as well as fortnightly monitoring concerning the main physical parameters of river water (pH, dissolved oxygen, oxide reduction potential, conductivity, total dissolved solids, temperature and turbidity) in order to determine how these conditions can interfere on trace elements adsorbed by sediments deposited in the water environment. The applied analytical techniques were inductively coupled argon plasma-atomic emission spectroscopy (ICP-OES), total organic carbon (COT), laser granulometry and mineralogy by diffraction. The background showed the following concentrations: Fe (105,956), Al (102,372) Mg (2,303.2), Mn (916.4), Na (493.1), Cu (212.3), Zn (82.14 ), Ba (62.51), Cr (52.4), Ni (30.36), Pb (17.46), Sb (4.58) and Cd (0.69) in mg kg-1. The statistical analysis of the main components is summarized in three components that explained 96% variability of the background results, thus, it shows that there is no source of geogenic or anthropogenic contamination on the legal reserves. The sediments were classified as having an average particle size greater than 0.09 mm. The average clay fraction varied from 2 to 6% of the total mass of sediment samples. Mineralogical presences in the urban and aquatic environments were equivalent; they presented the following decreasing sequence number of the following minerals: quartz> hematite> andesite> kaolinite. They were compared to the background levels previously determined, the sediments of streets and rivers were enriched by trace elements in the following percentage rates: Ba (45.4 to 39.3%), Cu (48.6 to 44.3%), Cr (37.2 to 56.3%), Mn (81.6 - 0%), Ni (0 - 18.6%), Pb (40 - 0%), Zn (283.7 to 140.2 %), Mg (34.3 to 18.4%) and Na (250.2 to 295%), while TOC percentages showed an average distribution of 1% in all sites where samples were analyzed. The highest geo-accumulation rates were obtained where there was great enrichment by Zn as a trace element and according to the main guidelines, the maximum values obtained by trace elements such as Cd, Cr, Cu, Ni and Zn can produce adverse effects in this watershed. Finally, the monitoring methodology using control charts associated with the scores of the main components has demonstrated that among the monitored physicochemical parameters, electrical conductivity was retained in all the first components of the analyzed rivers. Thus, this parameter showed the highest correlations that interfere in the processes of adsorption and desorption of trace elements from sediments to water environment. At last, it was concluded that rural and urban anthropogenic contributions are responsible for the enrichment of sediments by trace elements in this area of study and also that scientific data are important for future environmental management processes of this municipality. / Este estudo teve como objetivo determinar a concentração de elementos-traço adsorvidos pelos sedimentos nas áreas impermeabilizadas do perímetro urbano e também dos sedimentos que se depositam nos leitos dos principais rios que realizam a drenagem do município de Toledo-PR. Para os estudos de enriquecimento dos sedimentos por elementos-traço, houve inicialmente a necessidade de que se conhecessem os níveis basais desses elementos no local de estudo. Portanto, e conforme as orientações científicas para este procedimento, este estudo optou por amostras de solo retiradas de áreas denominadas de reserva legal, situadas em propriedades rurais próximas do município, uma vez que estas áreas atendem aos requisitos de preservação das características naturais do solo da região. Para amostragens de sedimentos, foram selecionados cinco locais situados em ruas de alto tráfego de automóveis do município e também cinco locais nos principais rios que recebem os sedimentos carreados da área urbana por processos naturais e antrópicos. Nos rios, além das coletas mensais de sedimentos, realizadas entre abril de 2012 e março de 2013, foi realizado quinzenalmente o monitoramento dos principais parâmetros físicos da água (pH, oxigênio dissolvido, potencial de oxido redução, condutividade, sólidos totais dissolvidos, temperatura e turbidez) a fim de verificar como essas condições podem interferir na concentração dos elementos-traço adsorvidos pelos sedimentos que são depositados nesses locais. As técnicas analíticas utilizadas foram as de espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP-OES), carbono orgânico total (COT), granulometria a laser e mineralogia por difração. O background apresentou a seguinte concentração: Fe (105.956), Al (102.372), Mg (2.303,2), Mn (916,4), Na (493,1),Cu (212,3), Zn (82,14), Ba (62,51), Cr (52,4), Ni (30,36), Pb (17,46), Sb (4,58) e Cd (0,69) em mg Kg-1. A análise estatística de componentes principais se resumiu em apenas três componentes que explicaram 96% da variabilidade dos resultados do background, mostrando assim que as reservas legais não possuem qualquer fonte de contaminação geogênica ou antropogênica. Os sedimentos foram classificados com granulometria média superior a 0,09 mm. A fração argila foi determinada entre 2 a 6% em média da massa total das amostras dos sedimentos. As presenças mineralógicas no ambiente urbano e aquático foram equivalentes; apresentaram a seguinte série sequencial decrescente dos seguintes minerais: quartzo > hematita > andesito > caulinita. Comparados aos níveis do background determinado anteriormente, os sedimentos de ruas e de rios foram enriquecidos por elementos-traço nas seguintes proporções percentuais respectivas: Ba (45,4 - 39,3%), Cu (48,6 - 44,3%), Cr (37,2 56,3%), Mn (81,6 - 0%), Ni (0 - 18,6%), Pb (40 - 0%), Zn (283,7 - 140,2%), Mg (34,3 - 18,4%) e Na (250,2 - 295%) e os percentuais de COT apresentaram distribuição média de 1% em todos os locais de amostragens analisados. Os maiores índices de geoacumulação foram atingidos nos locais de amostragens onde ocorreu grande enriquecimento pelo elemento-traço Zn e segundo os principais guidelines, os valores máximos obtidos pelos elementos-traço Cd, Cr, Cu, Ni e Zn são capazes de produzir efeitos adversos nesta bacia hidrográfica. Por fim, a metodologia de monitoramento que utiliza gráficos de controle, associados aos escores das componentes principais, permitiu demonstrar que dentre os parâmetros físico-químicos monitorados, a condutividade elétrica foi retida em todas as primeiras componentes dos rios analisados. Portanto, foi o parâmetro que apresentou maiores correlações que interferem nos processos de adsorção e dessorção de elementos-traços dos sedimentos para o meio hídrico. Concluiu-se que as contribuições antropogênicas rurais e urbanas são responsáveis pelo enriquecimento dos sedimentos por elementos-traço nesta área de estudo e também que os dados científicos obtidos são importantes para futuros processos de gestão ambiental deste município

Com a consolidação do saneamento em algumas bacias urbanas, um novo desafio surge: o da recuperação dos corpos dágua. O que a principio parece ser uma consequência do processo, na realidade se mostra uma tarefa muito mais complexa e que envolve diversos fatores, tornando o processo de recuperação lento e dispendioso. Muito se diz a respeito da despoluição dos corpos dágua através da eliminação da carga pontual, mas o que se observa na prática é que, mesmo diante do controle das cargas pontuais, os corpos dágua continuam poluídos devido às cargas difusas. A preocupação com a poluição por carga difusa já é um assunto muito estudado em locais onde a poluição por cargas pontuais já possui um controle efetivo, mas este assunto ainda é um grande desafio em países como o Brasil, onde o controle da carga pontual ainda não constitui uma realidade palpável. Atualmente, na região metropolitana de São Paulo, há diversos programas atuando na despoluição de corpos dágua através do controle de cargas pontuais, dentre eles o programa Córrego Limpo se destaca por agir na otimização de sistemas de esgotamento sanitário, e apesar dos bons resultados obtidos, como o programa se baseia no controle de cargas pontuais, estas bacias não se encontram completamente despoluídas. Considerando o caso brasileiro, o programa é pioneiro no que se refere à adoção de medidas que integram a população no processo de recuperação, pois implanta em algumas de suas bacias um programa de governança colaborativa, que, através da mobilização da população, promove a integração desta com o corpo dágua. Diante deste panorama, o presente estudo, tem como intuito, através da análise de córregos de interesse do programa Córrego Limpo, contribuir para a melhor compreensão dos desafios envolvidos no processo de recuperação de corpos dágua urbanos através do controle de cargas pontuais e difusas. No estudo empregou-se o método da Unidade de carga para quantificação da geração de cargas difusas nas bacias e identificação do seu potencial poluidor, resultando na criação de um índice de qualidade da superfície da bacia; Avaliou-se também a qualidade ambiental destes corpos dágua através de indicadores físicos, químicos e biológicos, o que revelou a importância do uso conjunto destes indicadores, já que obteve-se resultados distintos para cada um destes indicadores; com base nos resultados obtidos nestes estudos foi possível avaliar o quão complexo é o processo de recuperação de corpos dágua em áreas urbanas. / With the consolidation of sanitation in some urban watersheds, a new challenge arises: the recovery of bodies of water. What at first appears to be a consequence of the process, in fact it shows to be a much more complex task and involves several facts, making the recovery process slow and costly. Much is said about the remediation of water bodies by removing point charge, but what we notice in practice is that even after controlling of point charge, they remain polluted because nonpoint pollution. The concern with nonpoint pollution is much studied in places where pollution by point charge already has an effective control, but this issue is still a challenge in countries like Brazil, where the control point charge does not constitutes a tangible reality. Currently, the São Paulo metropolitan area there are several programs working on recovering of water bodies through the control of point charge, including the Córrego Limpo that acts optimizing sewage systems, and is notorious the improvement in the quality of water bodies covered its actions. However, as the program based on controlling of point charge, the streams are not completely unpolluted. Considering the Brazilian case, the program is a pioneer when it comes to the adoption of measures that integrate the population in the recovering process. It deploys in some watersheds a program of collaborative governance that, through the people mobilization, promotes the body of water, resulting in reduction of the potential pollution in the watersheds and rendering more effective the process. The present study has the intention, through the analysis of streams of interest to the program Córrego Limpo, contribute to a better understanding of the challenges involved in the recovery process of urban water bodies through the control of the point and nonpoint pollution. In the study was used the method of unit load to quantify the generation of diffuse loads in basins and identification of their pollution potential, resulting in the creation of an index of quality of the surface of the basin, also evaluated the environmental quality of these bodies of water through physical, chemical and biological indicators, which revealed the importance of the combined use of these indicators, since we obtained different results for each of these indicators, the results of this study showed how complex is the recovery process of water bodies in urban areas.

Em caráter experimental, a tese examina o desempenho de sistemas de biorretenção na mitigação da poluição difusa ocasionada pelas águas de chuva. A avaliação dessa tecnologia ambiental urbana partiu da construção de um modelo de manejo dos escoamentos pluviais, utilizando uma matriz orgânica composta por vegetação, solo e agregados para retenção e tratamento inicial localizados. O protótipo, em escala 1:1, implementado na Cidade Universitária Armando Salles de Oliveira (CUASO-USP), São Paulo, SP, é composto por dois canteiros isolados entre si, que recebem as vazões através da sarjeta na via adjacente. Com preenchimentos iguais, os canteiros receberam coberturas vegetais distintas: gramado (G), com uma única espécie de gramínia, e jardim (J), com forrações, herbáceas e arbustos diversos, predominantemente nativos. O experimento foi monitorado por um ano, entre março de 2012 e março de 2013, quando foram coletados os dados referentes ao seu funcionamento e eficiência em sete eventos chuvosos paulistanos. A compilação dessas informações permitiu a análise comparativa da qualidade da água dos escoamentos antes e depois da passagem pelos canteiros. Com recursos da FUNDEP, FCTH e LabVERDE, a pesquisa interdepartamental e interdisciplinar, desenvolvida numa cooperação entre a FAU-USP e a Escola Politécnica-USP, busca oferecer respostas às hipóteses com que trabalha a Arquitetura da Paisagem ao propor soluções naturalizadas de manejo dos escoamentos pluviais em complementação às técnicas convencionais atualmente empregadas nas cidades brasileiras, tomando a cidade de São Paulo como cenário. Como efeito do processo histórico de canalização do seu patrimônio hídrico, ocupação das áreas de várzea e impermeabilização, a população paulistana e da RMSP tem sofrido com enchentes que se agravam com o crescimento urbano e com a intensificação das chuvas. As soluções imediatistas para essa situação crítica seguem a práxis das obras convencionais de engenharia, que segregam a drenagem urbana dos processos ecológicos e hidrológicos e não contribuem para melhoria da qualidade ambiental dos escoamentos antes de destiná-los aos corpos hídricos superficiais, o que agrava o quadro generalizado de poluição dos rios e córregos urbanos. Os resultados do experimento prático atestam o desempenho da biorretenção na mitigação da poluição difusa, com reduções médias das cargas poluidoras acumuladas de 89,94% para o gramado e 95,49% para o jardim, que foi comprovadamente mais eficiente. Aliados ao estudo de tipologias paisagísticas já utilizadas com sucesso em outras cidades do mundo, esses resultados poderão corroborar o processo de transição na infraestrutura de São Paulo, respaldando tecnicamente e cientificamente as soluções investigadas de manejo das águas de chuva através da biorretenção no tratamento dos espaços abertos e na conformação de uma Infraestrutura Verde na cidade. / This thesis experimentally assesses the performance of bioretention systems in mitigating nonpoint-source pollution caused by runoff. A 1:1 scale experiment of a stormwater management facility was built in USP Campus based in São Paulo, SP. This prototype has been evaluated for one year, since March 2012, over its technical efficiency to improve water quality by analyzing runoff samples collected in its inlet and outlet. Combining landscape architecture and hydraulic engineering knowledge, this experiment consists of two independent vegetated plots connected to the gutter through a concrete channel, which drives the runoff into the facility from the avenue next to it. Each plot has its own spillway, where samples were collected for laboratory analysis under 22 water quality parameters and thus compared to gutter runoff. Regarding construction techniques, it was decided to apply simplified solutions without unnecessary expenses, but that ensured feasibility, solidity and isolation to the plots from the ground on all faces. As for filling the model, it was chosen to use the same material for both facilities, laid out from bottom to surface: 60cm of broken rocks, 15cm of gravel, coconut geotextile fabric, 5cm of coarse sand and, finally, 45 to 75cm of planting substrate with side slopes and covered with mulch. Regarding vegetation cover, two sets of plants have been used in the bioretention cells as a research strategy to compare the efficiency among different models in stormwater management, considering other issues in addition to improving the environmental quality of water, such as maintenance, adaptation and development of species and visual interest. Thus, the experiment plots were filled with the same substrate but with different vegetable toppings, according to the following configuration: mixed garden (M) - ground covers with predominance of native shrubs and herbaceous vegetation, and lawn (L) - covered only with emerald grass carpet (Zoysia japonica), which has been extensively used for lawns all over the country. This experimental model has provided scientific answers that attest the effectiveness of techniques using vegetated surfaces to retain and treat stormwater. Its results have attested the performance of bioretention for diffuse pollution mitigation, with average reductions of accumulated pollutant loads of 89.94% in the lawn (L) and 95.49% in the mixed garden (M), which wasproven to be more efficient. This research developed by USP Faculty of Architecture and Urbanism in partnership with Polythecnic School, does not aim to threat conventional methods of urban drainage in local cities, but to join them in the efforts of reaching solutions and technical knowledge that are suitable for urban ecosystems and harmless to environment and landscape.

As águas superficiais vêm sofrendo impactos em diversas cidades e o escoamento superficial tem sido uma das causas primárias de degradação dos recursos hídricos devido à poluição difusa, além das fontes pontuais, como efluentes domésticos e industriais. A Concentração Média do Evento (CME) tem sido muito utilizada para caracterizar a poluição difusa gerada no escoamento superficial durante o evento de precipitação, além de ser empregada como parâmetro de entrada na estimativa de carga de origem difusa por meio de modelos hidrológicos. Este estudo se dedicou especialmente à avaliação de como a CME influencia a estimativa de cargas difusas quando parâmetro de entrada para modelos hidrológicos. Para isso, além de atividades de campo visando à confecção de modelos de previsão da CME com base em dados reais de uma bacia hidrográfica urbana (Mineirinho, São Carlos, SP) em resposta a eventos chuvosos, buscou-se ajustar, à realidade brasileira, um modelo consagrado para estimativa de cargas difusas e aplicado principalmente em países com clima temperado. Os resultados desta pesquisa mostraram que, em geral, os valores de CME observados são de 2 a 12 vezes maiores que os encontrados na literatura internacional. Em comparação com estudos nacionais, observou-se uma variação nos dados encontrados dependendo das características da bacia hidrográfica monitorada. Além disso, ao adequar o modelo hidrológico L-THIA às características locais, verificou-se um aumento na estimativa da carga de origem difusa quando se utilizavam dados locais. Por fim, com base nas análises realizadas neste estudo, foi possível verificar que os valores de CME que melhor representam as características da bacia hidrográfica do Mineirinho são: nitrogênio total Kjeldahl 6,19 mg.L-1, fósforo total 1,00 mg.L-1, sólidos suspensos totais 870 mg.L-1, chumbo 0,78 mg.L-1, cobre 0,09 mg.L-1 e zinco 0,34 mg.L-1. Reforça-se, portanto, a necessidade de estudos locais para análise da poluição difusa para o planejamento de ações de mitigação de poluição difusa no Brasil. / Surface water has been impacted in several cities and surface runoff has been one of the primary causes of degradation of this resource due to nonpoint source pollution besides the point sources, like domestic effluents and industries. The Event Mean Concentration (EMC) has been widely used to characterize the diffuse pollution generated in the surface runoff during the precipitation event, and it is still used as input parameter in hydrological models that seek to estimate diffuse load. This study focused particularly on the evaluation of how the EMC influences the estimation of diffuse loads as input parameter for hydrological models. To that end, in addition to field activities for the preparation of EMC forecast models based on real data from a river basin in response to rainy events, we attempted to adjust to the Brazilian reality a well-established model for estimating diffuse loads and mainly applied in countries with temperate climate. The results of this research showed that, overall, the EMC observed values are from 2 to 12 times higher than those found in the international literature. Compared with national studies, a variation was observed in the data found depending on the characteristics of the monitored watershed. In addition, when adapting the L-THIA hydrological model to local characteristics, there was an increase in the diffuse source load estimate when using local data. Finally, based on the analyzes carried out in this study, it was possible to verify that the EMC values which best represent the characteristics of the Mineirinho river basin are: Total Kjeldahl Nitrogen 6.19 mg.L-1, Total Phosphorous 1.00 mg.L-1, Total Suspended Solids 870 mg.L-1, Lead 0.78 mg.L-1, Copper 0.09 mg.L-1 and Zinc 0.34 mg.L-1. Therefore, it is necessary to carry out local studies to analyze diffuse pollution in order to create a more solid basis for the planning of mitigation actions to control diffuse pollution in Brazil.

Modelos hidrológicos e de qualidade de água vêm sendo desenvolvidos para avaliar a poluição causada por fontes de origem difusa, em bacias hidrográficas agrícolas. Com esse objetivo, o modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool) foi aplicado para simular o escoamento e a produção de sedimentos produzidos pela microbacia hidrográfica do Ribeirão dos Marins, afluente do rio Piracicaba, SP, no biênio 1999/2000. A aplicação do modelo requer a entrada dos dados na forma espacializada. A manipulação desses dados foi feita com o auxílio de um Sistema de Informações Geográficas (SIG) e uma interface entre o modelo e o SIG que, automaticamente, subdivide a bacia em sub-bacias a partir do Modelo Numérico do Terreno (MNT) e, então, extrai os dados de entrada relacionados para cada sub-bacia dos outros Planos de Informação (PI’s), uso da terra e solos, associados a um extenso banco de dados. Posteriormente, os resultados finais da simulação são apresentados no formato de mapas, gráficos e tabelas. Os resultados obtidos da simulação, médias mensais do escoamento e a produção de sedimentos, foramcomparados aos dados observados em um posto hidrossedimentométrico localizado no terço superior da microbacia, utilizando o Coeficiente de Eficiência de Nash e Sutcliffe (COE) e o desvio dos dados simulados em relação aos observados (Dv). Foi feita uma calibração de alguns parâmetros físico-hídricos do solo e físico das sub-bacias, para as duas variáveis simuladas. Dois cenários alternativos de uso da terra foram simulados. No primeiro, o uso atual foi mantido, mas considerou-se uma faixa de mata ciliar de 30m em toda a extensão dos cursos d’água e de 50m ao redor das nascentes, de acordo com o Código Florestal. No segundo cenário, como as pastagens ocupam as encostas mais íngremes, com alto potencial erosivo, as áreas ocupadas por pastagem foram substituídas por vegetação florestal. As simulações dos dois cenários foram comparadas com as condições do cenário atual em termos de redução da produção de sedimentos. Os resultados obtidos para o escoamento simulado foram de 0,92 e -0,7% para o COE e o Dv, respectivamente, após a calibração. Na simulação da produção de sedimentos pelo modelo, após a calibração, o COE obtido foi de 0,83 e o Dv de -3,2%. Os cenários produziram diferentes padrões espaciais da produção de sedimentos. Uma redução de 84,4% na produção de sedimentos foi obtida com a substituição da pastagem por vegetação nativa (cenário 2). No cenário 1, a redução foi de 10,8%. Esses resultados evidenciam a necessidade de se tratar a paisagem em bacias hidrográficas de uma forma global, identificando as "áreas ambientalmente sensíveis", onde são necessárias práticas de controle dos processos erosivos e não somente com a proteção dispensada aos cursos d’água por meio da mata ciliar. / Hydrological and water quality models have been developed to evaluate the nonpoint source pollution in agricultural watershed. With this objective, SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model was applied to simulate the streamflow and sediment yield in Ribeirão dos Marins watershed, on the Piracicaba river basin, Brazil, for the period 1999/2000. The application of the model requires the input data in spatial format. The manipulation of these data was made with an interface between the model and the Geographic Information System (GIS) that, automatically, subdivides the basin in subbasins, from the Digital Terrain Model (DTM) and extracts the input data for each subbasin from the land use and soil layers. Later, the results of the simulation are presented in the format of maps, graphs and tables. The results of the simulation, monthly averages of the streamflow and the sediment yield, were compared to the observed data in a gauge station located in Ribeirão dos Marins watershed, using the Nash Sutcliffe Coefficient (COE) and the deviation of the simulated data in relation to the observed data (Dv). A calibration of some physical-hydrological parameters of soil and physical of the subbasins was made for the two variables simulated. Two alternative scenarios of land use have been simulated. In the first, the current land use was kept, with a riparian buffer of 30m along of the drainage network and of 50m around the springs, in accordance with the Forest Code. In the second scenario, as the pastures occupy the steepest hillsides, with high erosive potential, pastures were changed by native forest. The simulations of the two scenarios were compared to the current scenario, regarding the reduction of sediment yield. The results of the simulated streamflow were of 0,92 and -0,7% for the COE and the Dv, respectively, after the calibration. In the simulation of the sediment yield, after the calibration, the COE was 0,83 and Dv was -3,2%. The scenarios produced different spatial patterns of the sediment yield. The reduction in sediment yield of 84,4% was obtained with the substitution of the pasture by native vegetation (scenario 2). In scenario 1, the reduction was of 10,8%. These results show that is necessity to manage watershed considering the whole landscape aspects, identifying environmentally sensitive areas, mainly in relation to erosion, instead of protecting only riparian areas.

Com a consolidação do saneamento em algumas bacias urbanas, um novo desafio surge: o da recuperação dos corpos dágua. O que a principio parece ser uma consequência do processo, na realidade se mostra uma tarefa muito mais complexa e que envolve diversos fatores, tornando o processo de recuperação lento e dispendioso. Muito se diz a respeito da despoluição dos corpos dágua através da eliminação da carga pontual, mas o que se observa na prática é que, mesmo diante do controle das cargas pontuais, os corpos dágua continuam poluídos devido às cargas difusas. A preocupação com a poluição por carga difusa já é um assunto muito estudado em locais onde a poluição por cargas pontuais já possui um controle efetivo, mas este assunto ainda é um grande desafio em países como o Brasil, onde o controle da carga pontual ainda não constitui uma realidade palpável. Atualmente, na região metropolitana de São Paulo, há diversos programas atuando na despoluição de corpos dágua através do controle de cargas pontuais, dentre eles o programa Córrego Limpo se destaca por agir na otimização de sistemas de esgotamento sanitário, e apesar dos bons resultados obtidos, como o programa se baseia no controle de cargas pontuais, estas bacias não se encontram completamente despoluídas. Considerando o caso brasileiro, o programa é pioneiro no que se refere à adoção de medidas que integram a população no processo de recuperação, pois implanta em algumas de suas bacias um programa de governança colaborativa, que, através da mobilização da população, promove a integração desta com o corpo dágua. Diante deste panorama, o presente estudo, tem como intuito, através da análise de córregos de interesse do programa Córrego Limpo, contribuir para a melhor compreensão dos desafios envolvidos no processo de recuperação de corpos dágua urbanos através do controle de cargas pontuais e difusas. No estudo empregou-se o método da Unidade de carga para quantificação da geração de cargas difusas nas bacias e identificação do seu potencial poluidor, resultando na criação de um índice de qualidade da superfície da bacia; Avaliou-se também a qualidade ambiental destes corpos dágua através de indicadores físicos, químicos e biológicos, o que revelou a importância do uso conjunto destes indicadores, já que obteve-se resultados distintos para cada um destes indicadores; com base nos resultados obtidos nestes estudos foi possível avaliar o quão complexo é o processo de recuperação de corpos dágua em áreas urbanas. / With the consolidation of sanitation in some urban watersheds, a new challenge arises: the recovery of bodies of water. What at first appears to be a consequence of the process, in fact it shows to be a much more complex task and involves several facts, making the recovery process slow and costly. Much is said about the remediation of water bodies by removing point charge, but what we notice in practice is that even after controlling of point charge, they remain polluted because nonpoint pollution. The concern with nonpoint pollution is much studied in places where pollution by point charge already has an effective control, but this issue is still a challenge in countries like Brazil, where the control point charge does not constitutes a tangible reality. Currently, the São Paulo metropolitan area there are several programs working on recovering of water bodies through the control of point charge, including the Córrego Limpo that acts optimizing sewage systems, and is notorious the improvement in the quality of water bodies covered its actions. However, as the program based on controlling of point charge, the streams are not completely unpolluted. Considering the Brazilian case, the program is a pioneer when it comes to the adoption of measures that integrate the population in the recovering process. It deploys in some watersheds a program of collaborative governance that, through the people mobilization, promotes the body of water, resulting in reduction of the potential pollution in the watersheds and rendering more effective the process. The present study has the intention, through the analysis of streams of interest to the program Córrego Limpo, contribute to a better understanding of the challenges involved in the recovery process of urban water bodies through the control of the point and nonpoint pollution. In the study was used the method of unit load to quantify the generation of diffuse loads in basins and identification of their pollution potential, resulting in the creation of an index of quality of the surface of the basin, also evaluated the environmental quality of these bodies of water through physical, chemical and biological indicators, which revealed the importance of the combined use of these indicators, since we obtained different results for each of these indicators, the results of this study showed how complex is the recovery process of water bodies in urban areas.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Valmir Baltokoski.pdf: 2787750 bytes, checksum: fe61cb2f7c894d46e777852e6fec1e06 (MD5) Previous issue date: 2008-06-30 / Hydrological models developing that may to predict the nonpoint source pollution and the land use and occupation impacts on water quality has been a powerful tool at agricultural systems study. Within this context, the objective of the present research work was to evaluate the SWAT 2005 (Soil and Water Assessment Tool) applicability to simulate surface runoff, sediments yield and total phosphorous flow mass. The research was developed in two contiguous watersheds, from Conrado and Pinheiro rivers, on the Pato Branco River basin, from Pato Branco and Mariopolis counties, Parana State. Climatological data relative to period 1979/2006 and observed data of flow rate, sediments yeld and total phosphorous concentration relative to 2004/2005 years, taken at two monitoring locations, were used. The model requires input data in spatial format concerning to land use and soils data, associated to a digital elevation model (DEM). It was used the AvSWAT_X interface with ArcView 3.3® and its extension Spatial Analyst 2.0®, for input and manipulation data. Monthly and yearly averages of flow rate, sediments yeld and total phosphorous mass flow were compared to the observed values, being this proceeding used in the model calibration and evaluation. The Nash-Sutcliffe Coefficient (COE) and the Sum of Deviations of the Simulated Data (Dv) were used to evaluate the modeling efficiency. The results have proved to be satisfactory for the several modelings. / O desenvolvimento de modelos hidrológicos capazes de predizer o impacto das fontes difusas de poluição e do uso e ocupação do solo na qualidade das águas, superficiais e subterrâneas, tem sido de grande auxílio no estudo de agroecossistemas agrícolas. Com esse objetivo, foi utilizado o modelo Soil and Water Assessment Tool (SWAT 2005), para avaliar sua aplicabilidade na previsão de escoamento superficial, na produção de sedimentos e no fluxo de massa do fósforo total, utilizando técnicas de análise de sensibilidade e calibração. O estudo foi realizado em duas microbacias hidrográficas contíguas, dos rios Conrado e Pinheiro, afluentes do Rio Pato Branco, localizadas nos municípios de Pato Branco e Mariópolis, no Estado do Paraná. Foram utilizados dados climatológicos do período de 1979/2006 e dados observados de vazão, sedimentos e concentração de fósforo total dos anos 2004/2005 de duas estações de monitoramento instaladas na área de estudo. O modelo requer dados espacializados de usos e tipos de solos, associados com banco de dados e um Modelo Digital de Elevação. Utilizou-se a interface AvSWAT_X, com o ArcView 3.3® e a extensão Spatial Analyst 2.0®, para entrada e manipulação dos dados no modelo. As médias anuais e mensais das simulações de vazão, sedimentos e fósforo total, foram comparadas com os dados observados, procedimento que serviu para calibrar o modelo e avaliar seu desempenho. Tanto o coeficiente de eficiência de Nash-Sutcliffe (COE) como a soma dos desvios dos dados simulados em relação aos dados observados (Dv) foram utilizados para avaliar a eficiência do modelo. Os resultados mostraram-se satisfatórios para as várias modelagens realizadas.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Valmir Baltokoski.pdf: 2787750 bytes, checksum: fe61cb2f7c894d46e777852e6fec1e06 (MD5) Previous issue date: 2008-06-30 / Hydrological models developing that may to predict the nonpoint source pollution and the land use and occupation impacts on water quality has been a powerful tool at agricultural systems study. Within this context, the objective of the present research work was to evaluate the SWAT 2005 (Soil and Water Assessment Tool) applicability to simulate surface runoff, sediments yield and total phosphorous flow mass. The research was developed in two contiguous watersheds, from Conrado and Pinheiro rivers, on the Pato Branco River basin, from Pato Branco and Mariopolis counties, Parana State. Climatological data relative to period 1979/2006 and observed data of flow rate, sediments yeld and total phosphorous concentration relative to 2004/2005 years, taken at two monitoring locations, were used. The model requires input data in spatial format concerning to land use and soils data, associated to a digital elevation model (DEM). It was used the AvSWAT_X interface with ArcView 3.3® and its extension Spatial Analyst 2.0®, for input and manipulation data. Monthly and yearly averages of flow rate, sediments yeld and total phosphorous mass flow were compared to the observed values, being this proceeding used in the model calibration and evaluation. The Nash-Sutcliffe Coefficient (COE) and the Sum of Deviations of the Simulated Data (Dv) were used to evaluate the modeling efficiency. The results have proved to be satisfactory for the several modelings. / O desenvolvimento de modelos hidrológicos capazes de predizer o impacto das fontes difusas de poluição e do uso e ocupação do solo na qualidade das águas, superficiais e subterrâneas, tem sido de grande auxílio no estudo de agroecossistemas agrícolas. Com esse objetivo, foi utilizado o modelo Soil and Water Assessment Tool (SWAT 2005), para avaliar sua aplicabilidade na previsão de escoamento superficial, na produção de sedimentos e no fluxo de massa do fósforo total, utilizando técnicas de análise de sensibilidade e calibração. O estudo foi realizado em duas microbacias hidrográficas contíguas, dos rios Conrado e Pinheiro, afluentes do Rio Pato Branco, localizadas nos municípios de Pato Branco e Mariópolis, no Estado do Paraná. Foram utilizados dados climatológicos do período de 1979/2006 e dados observados de vazão, sedimentos e concentração de fósforo total dos anos 2004/2005 de duas estações de monitoramento instaladas na área de estudo. O modelo requer dados espacializados de usos e tipos de solos, associados com banco de dados e um Modelo Digital de Elevação. Utilizou-se a interface AvSWAT_X, com o ArcView 3.3® e a extensão Spatial Analyst 2.0®, para entrada e manipulação dos dados no modelo. As médias anuais e mensais das simulações de vazão, sedimentos e fósforo total, foram comparadas com os dados observados, procedimento que serviu para calibrar o modelo e avaliar seu desempenho. Tanto o coeficiente de eficiência de Nash-Sutcliffe (COE) como a soma dos desvios dos dados simulados em relação aos dados observados (Dv) foram utilizados para avaliar a eficiência do modelo. Os resultados mostraram-se satisfatórios para as várias modelagens realizadas.

GIRÃO, Enio Giuliano. Análise multivariada na identificação dos fatores determinantes da qualidade da água na Bacia Hidrográfica do Rio Jaibaras-Ceará. 2006. 105 f. : Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia Agrícola, Curso de Mestrado em Agronomia: Irrigação e Drenagem, Fortaleza-CE, 2006. / Submitted by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-06-23T12:33:29Z No. of bitstreams: 1 2006_dis_amalves.pdf: 14925638 bytes, checksum: bc31a3d275887d1f220c60504dc75f6c (MD5) / Approved for entry into archive by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-06-23T12:37:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_dis_amalves.pdf: 14925638 bytes, checksum: bc31a3d275887d1f220c60504dc75f6c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-23T12:37:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_dis_amalves.pdf: 14925638 bytes, checksum: bc31a3d275887d1f220c60504dc75f6c (MD5) Previous issue date: 2006 / Aiming to identify the apportionment of pollution sources/factors with a view to get better information about the water quality at Jaibaras watershed, a research composed of three steps was developed. In the first step (Step I), it was identified the water pollution sources at the upland of Jaibaras watershed until Ayres de Souza dam. The survey occurred from May/2004 to Jul/2005. The pollution sources are related about domestical sewages and land disposal, which are poured in the river and close to the repair zones. Few pollution sources can be related to agricultural activity. The Ayres de Souza dam is also under the effect of domestical swage, land disposal as well as other human activities. In the second step (Step II) multivariate statistical techniques (Cluster Analysis/Principal Component Analysis, CA/PCA) were applied to identify weather influence on temporal variability and the factors that determined the water quality in Ayres de Souza dam. It was measured 28 physical, chemical and biological variables in four sampling stations sited in the reservoir, and in four different campaigns from Sept/2004 to May/2005. The CA allowed the identification of the weather variability influency under water quality. Two principal components were extracted, explaining the 82% of the data variance. The first principal component was mainly associated with K+, PO-3 4, Ca2+ e DBO (anthropogenic factor). The second principal component showed a strong loading on Na+ and SAR. It was basically assigned to sodicity factor. Although, there are an intensive fishing activities in the dam it was not possible to relate this activity as a source of water pollution. In the least step (Step III) PCA was applied to the data set on water quality of the Jaibaras River, from Ayres de Souza dam to the mouth of the river, generated during three years (Apr/2002-Jun/2005), to define pollution factors. It was measured 13 physico-chemical variables (pH, EC, Ca2+, Mg2+, Na+, K+), bicarbonato (HCO- 3), fosfato (PO- 3 4), cloreto (Cl-), amônia (NH+ 4), nitrato (NO- 3), sulfato (SO- 4) and Relação de Adsorção de Sódio (RAS) in the two sampling stations (Ayres de Souza dam gallery and Jaibaras mouth). At Ayres de Souza aqueduct three factors were extracted which explained 80% of the total variance. The first factor represent “weathering” processes from rocks (meneralization factor). The second factor can be interpreted as an organic pollution and domestical sewages. At Jaibaras River mouth two factors were extracted, explaing 81% of the total variance in the original data set. The identified factors were related do human action (fertilizers and sewages). The multivariate statistical technique allowed the identification of the chemical and weather actions over the water quality at Jaibaras River. / Na identificação das possíveis fontes e cargas poluidoras das águas superficiais da bacia hidrográfica do rio Jaibaras, desenvolveu-se um trabalho composto por três etapas, com o objetivo de se obter um melhor conhecimento da qualidade das águas. Na primeira etapa (Etapa I), identificaram-se as fontes de poluição hídrica da parte alta desta sub-bacia, desde as nascentes do rio Jaibaras e seus tributários até o açude Ayres de Souza. O levantamento ocorreu no período de maio de 2004 a julho de 2005. As principais fontes poluidoras estão ligadas aos esgotos domésticos e resíduos sólidos despejados no leito e próximo às margens dos mananciais. Poucas fontes de poluição ligadas à agricultura foram identificadas. O açude Ayres de Souza sofre intervenções de esgotos domésticos, disposição de resíduos sólidos, inclusive lixões a céu aberto, carga de produtos oriundos da piscicultura intensiva, ocupação das Áreas de Preservação Permanente (APPs) por balneários, residências e atividades de pecuária e agricultura. Não se têm dados conclusivos sobre a contribuição da piscicultura para a poluição do manancial. Na etapa seguinte (Etapa 2), identificou-se a influência do clima na variabilidade temporal e os fatores determinantes da qualidade das águas no açude Ayres de Souza, pelo emprego da Análise de Agrupamento Hierárquico (AAH) e Análise da Componente Principal (ACP). Os parâmetros físicos, químicos e biológicos, somando 28 variáveis, foram medidos em 4 pontos distintos na bacia hidráulica, no período de setembro de 2004 a maio de 2005. Observou-se por meio da AAH que a qualidade da água sofre maior influência da sazonalidade climática, com descontinuidade geográfica no processo de agrupamentos. A ACP mostrou que 82% da variância total dos dados foi explicada por um modelo com duas componentes. A primeira componente principal está relacionada ao aporte antropogênico na bacia hidráulica, sendo K+, PO-3 4, Ca2+ e DBO, os elementos de maior peso nesta componente. A segunda componente relaciona-se ao processo de sodificação (Na+ e RAS) das águas pelos solos, provenientes da área sedimentar à montante da bacia hidráulica. Na última etapa (Etapa III), identificaram-se os parâmetros químicos mais importantes na variabilidade espacial da qualidade da água no trecho perenizado do rio Jaibaras, pelo emprego da Análise da Componente Principal. Foram realizadas 24 campanhas de coletas de água, no período de abril/2002 a junho/2005, em dois pontos ao longo do rio (na saída da galeria do açude Ayres de Souza e na foz). As variáveis consideradas foram: pH, condutividade elétrica (CE), cálcio (Ca2+), magnésio (Mg2+), sódio (Na+), potássio (K+), bicarbonato (HCO- 3), fosfato (PO-3 4), cloreto (Cl-), amônia (NH+ 4), nitrato (NO- 3), sulfato (SO- 4) e Relação de Adsorção de sódio (RAS). Observou-se por meio da ACP que no início do trecho perenizado, a qualidade da água relaciona-se com três fatores, explicando 80% da variância total. O primeiro fator expressa uma componente mineral. Importância secundária teve a poluição orgânica, seguida pela presença de detergentes e esgotos domésticos. Na confluência do rio Jaibaras com o rio Acaraú, dois fatores explicaram 81% da variância total dos dados. Neste ponto, a qualidade da água recebe maior influência da ação antrópica (dejetos dos balneários, fertilizantes nitrogenados e esgotos domésticos). A ACP permitiu verificar o efeito dos parâmetros químicos na variação espacial da qualidade das águas superficiais no trecho perenizado do rio Jaibaras.