O estudo da microbacia de drenagem do córrego Barra Bonita, (S: 22º 25\' 53,9\" ; O: 48º 32\' 34,8\") objetivou a caracterização de seus parâmetros hidrogeoquímicos utilizando-se os modelos de transporte de materiais nas fases dissolvida e particulada para identificar as relações entre os processos de ocupação do solo e qualidade da água. Pelo fato de não existir um zoneamento ambiental no município, este estudo foi pioneiro investigação da qualidade ambiental da microbacia, contribuindo diretamente em futuros planos de conservação e utilização de suas águas superficiais para abastecimento público. O estudo foi conduzido de setembro de 2005 a dezembro de 2006 em quatro córregos principais formadores da microbacia, sendo selecionados oito pontos de amostragem de montante a jusante para coletas de água durante as diferentes fases da hidrógrafa. Além disso, uma amostragem intensiva foi realizada durante um evento de chuva para melhor acompanhamento dos mecanismos de transporte de materiais dissolvidos e particulados. O protocolo analítico empregado neste estudo possibilitou a determinação de variáveis hidrogeoquímicas como vazão, concentração de sedimentos em suspensão e sua caracterização isotópica quanto ao carbono e nitrogênio orgânico particulado, concentração de íons maiores dissolvidos, transporte de material dissolvido e particulado, concentração de metais em solução, sua biodisponibilidade nos sedimentos aquáticos, separação das componentes superficial e subterrâneo no escoamento total da microbacia e mecanismos de aporte difuso e pontual da carga dissolvida e particulada em escalas espaciais e temporais. Com relação ao material dissolvido na microbacia, as espécies químicas apresentaram comportamento de diluição com o aumento das vazões, predominando, portanto os aportes pontuais de carga dissolvida na microbacia. Por outro lado, durante o evento de chuva estudado as concentrações apresentaram aumento em função das vazões, destacando-se a origem superficial das espécies química nestas condições. As espécies químicas predominantes foram o HCO3-, Na+ e Ca2+, as quais estiveram relacionadas tanto à formação geológica da região quanto à aportes pontuais por meio de aplicação de insumos agrícolas como gesso, calcário e vinhaça. A parte agrícola da microbacia apresentou maior contribuição à carga dissolvida transportada durante o período considerado como chuvoso, enquanto os aportes pontuais de efluentes domésticos e de águas urbanas sobressaíram-se durante o período de seca. O material particulado em suspensão apresentou correlacionamento significativo com o incremento das vazões, sendo a parte agrícola a principal responsável pela carga transportada pela microbacia. A caracterização isotópica do material orgânico particulado para o carbono e nitrogênio evidenciou os processos de fracionamento da assinatura isotópica da matriz de plantas C4 (cana de açúcar) presente na microbacia, estando tais processos mais relacionados à degradação do material orgânico presente no solo, bem como do aporte de poluição originado da parte urbana. Apenas durante eventos de maior escoamento rápido superficial, o carbono orgânico particulado do sedimento em suspensão se aproximou do \"delta\"% das plantas C4. As concentrações de metais dissolvidos foram bastante baixas conforme o esperado, destacando-se o Fe e Al que estiveram mais relacionados ao tipo de solo da região. A biodisponibilidade de metais nos sedimentos aquáticos também foi baixa em relação a bacias hidrográficas mais industrializadas. / The study in the Barra Bonita stream small watershed (S: 22o 25\' 53,9\" and W: 48o 32\' 34,8\") aimed to characterize its hydrogeochemical parameters by dissolved and particulate material transport models to identify the relations between soil use and water quality. Because there was no longer an environmental zoning in the municipality of Barra Bonita, this study was pioneer on the watershed environmental investigation, which may contribute directly to future conservation plans for the utilization of this water source as public supplying. The study was conducted from September 2005 to December 2006 in four main watershed tributaries where eight sampling points were established, upstream to downstream, for water sampling along with the hidrogram phases. Besides that, an intensive sampling excursion was carried out during a storm event in order to achieve better data about the dissolved and particulate material transport. In this study were analyzed the following hydrogeochemical parameters: discharge, major dissolved ions, suspended sediments concentrations and their isotopic characterization for particulate carbon and nitrogen, dissolved and particulate transport, dissolved metals concentration and the biodisponibilty of metal from the bottom aquatic sediments, superficial and sub superficial components of the total discharge and the punctual and diffuse input mechanisms of dissolved and particulate load for spatial and time scales. For the dissolved material in the watershed the major chemical species presented decreased concentrations with the discharge, showing the dominance of punctual input processes in the watershed. On the other hand during the storm flow event the ions concentrations increased with the discharge, showing their superficial origins in this condition. The dominant chemical species were HCO3-, Na+ and Ca2+, which were related to the regional geological formation and punctual input by agriculture like gypsum, liming and stillage. The agricultural area of the watershed presented the major contribution to the transported dissolved load in thee rainy period while the punctual inputs of domestic sewage and urban waters more important in the dry period. The suspended particulate material showed significant correlation with the discharge increasing and the agricultural part was source of the total transported load in the watershed. The isotopic characterization of the particulate organic carbon and nitrogen showed the fractioning processes of the isotopic signature from the C4 plants (sugarcane) matrix presented in the watershed, which were more related to the soil organic matter mineralization as well as with the pollution input from the urban area Only at high flows periods the particulate organic carbon was to the C4 \"delta\"% values. The dissolved metals concentrations were low as previewed, except for Fe and Al that were related to the regional soil types. The metals biodisponibility in the bottom aquatic sediments were also low in relation to more industrialized regions

In dieser Dissertation wollen wir eine semi-analytische Darstellung für das ECPN entwickeln, unter Berücksichtigung nicht nur sechs Gruppen von verzögerten Neutronenvorläufern, sondern auch Temperaturrückkopplung. Diese Darstellung wird unter Verwendung der Separeriung mit Diagonalisierung, entwickelt und verwendet in früheren Arbeiten. Anschließend wird das betreffende Verfahren auf ein steifes und nichtlineares Problem angewendet. Dann wird die gleiche Methode mit einem mathematischen Monte Carlo kombiniert, um eine stochastische Erweiterung des linearen Problems zu erhalten. Die Ergebnisse, die in jeder der vorgeschlagenen Situationen (deterministisch und stochastisch) erhalten werden, werden mit Ergebnisse in der Literatur verglichen. / Nesta tese temos por objetivo desenvolver uma representação semi-analítica para as ECPN, considerando não somente seis grupos de precursores de nêutrons atrasados, como também retroalimentação de temperatura. Essa representação é obtida utilizando o método da decomposição com diagonalização, desenvolvido e utilizado em trabalhos anteriores. Dessa forma, aplicando o método em questão a um problema rígido e não linear. Em seguida o mesmo método é combinado com um método de Monte Carlo matemático para que se obtenha uma extensão estocástica do problema linear. Os resultados obtidos em cada uma das situaçõe propostas (determinística e estocástica) são comparados com resultados estabelecidos na literatura. / In this thesis we aim to develop a semi-analytical representation for the ECPN, considering not only six groups of delayed neutron precursors, but also temperature feedback. This representation is obtained using the decomposition with diagonalization, developed and used in previous works. Then applying the method in question to a stiff and non-linear problem. Then the same method is combined with a mathematical Monte Carlo model to obtain a stochastic extension of the linear problem. The results obtained in each of the proposed situations (deterministic and stochastic) are compared with results established in the literature.

A presente discussão e uma extensão do modelo de cinética pontual de nêutrons, onde a reatividade e decomposta em termos de contribuição de curtas e longas escalas de tempo. A primeira representa o controle operacional do reator, enquanto a segunda e devido a alteração da composição química do combustível nuclear, como consequência do burn-up. E um primeiro passo em uma nova direção, uma vez que considera os efeitos dos principais venenos na cinética de nêutrons, ou seja, Xenônio-135 e Sam ario-149. O modelo proposto consiste em um sistema de equações não-lineares acoplado para a densidade de nêutrons, para os precursores de nêutrons atrasados e para as cadeias de decaimento dos venenos produtos de fissão. O sistema de equações e resolvido através de um método de decomposição, que expande os termos não-lineares em uma série infinita, obtendo um sistema recursivo, onde a inicialização da recursão e uma equação linear homogênea e os passos de recursão subsequentes consideram contribuições não-lineares como termo fonte constru dos em passos de recursão anteriores. A construção hierárquica do modelo também e realizada, onde graus espaciais de liberdade são considerados. São apresentados casos de estudos com várias estruturas temporais afim de mostrar a robustez da abordagem atual para este tipo de problema. / The present discussion is an extension to Neutron point kinetics models, where the reactivity is decomposed in a short and a long term contribution. The rst one represents operational reactor control, whereas the second one is due to the change of the chemical composition of the nuclear fuel as a consequence of burn-up. This is a rst step into a new direction where we consider only the e ects of the principal neutron poisons on neutron kinetics, i.e, Xenon-135 and Samarium-149. The proposed model consists in a system of coupled nonlinear equations for the neutron density, the delayed neutron precursors and the neutron poison decay chains. The equation system is solved using a decomposition method, which expands the non-linear terms in an in nit series, obtaining a recursive system, where the recursion initialization is a homogeneous linear equation and the subsequent recursion steps consider the non-linear contributions as source terms constructed from previous recursion steps. A hierarchical construction of the model is also performed, where spatial degrees of freedom are considered. We present case studies with severe time structure in order to show the robustness of the present approach for this kind of problems.

Orientador: Cristian Favio Coletti. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Matemática, 2012.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Atualmente, a tecnologia celular està presente em todos os aspectos da vida cotidiana: lares, escritÃrios, indÃstrias, etc. Tal tecnologia teve um rÃpido crescimento durante as duas Ãltimas dÃcadas tentando acompanhar o aumento do volume de trÃfego nas redes de comunicaÃÃo sem-fio. Naturalmente, ao propor modelos mais realistas possÃveis, com o propÃsito de caracterizar fenÃmenos que afetam a qualidade do sinal ou o desempenho do sistema, novas ideias, concepÃÃes e outras ferramentas surgem para descrever tais situaÃÃes. Este à o caso da Geometria EstocÃstica ou, particularmente, o processo pontual de Poisson, o qual vem sendo frequentemente utilizado como um modelo de rede celular, a partir da localizaÃÃo aleatÃria dos nÃs na rede. Diante desta ferramenta matemÃtica, à possÃvel implantar estaÃÃes rÃdio base na rede externa celular, bem como pontos de acesso baseados em picocÃlulas, femtocÃlulas, etc. AlÃm disso, permite-se quantificar a interferÃncia, Ãrea de cobertura, probabilidade de outage, dentre outros. Estes resultados tambÃm levam em consideraÃÃo o impacto de mobilidade no desempenho de tais redes. Nesse contexto, este trabalho analisarà redes ad-hoc sem-fio propondo expressÃes analÃticas para as seguintes mÃtricas de caracterizaÃÃo de desempenho: interferÃncia e conectividade de transmissÃo. Essas mÃtricas levam em consideraÃÃo tanto a razÃo sinal-ruÃdo mais interferÃncia (signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR)) como a razÃo sinal-interferÃnca (signal-to-interference ratio (SIR)), em que neste caso, a potÃncia de ruÃdo à considerada nula. Especificamente, o fenÃmeno interferÃncia serà caracterizado via modelo shot-noise segundo um processo pontual chamado de processo pontual marcado (marked point process (MPP)), sendo este mais realista do que o tradicional modelo de Poisson. AlÃm disso, este tipo de modelo incorpora os efeitos de propagaÃÃo de rÃdio de pequena e larga escala e sobretudo as diferentes tecnologias de detecÃÃo e tratamento de sinal. Paralelamente, adotaremos um canal de rÃdio com desvanecimento Nakagami-m. Por fim, o tratamento matemÃtico para o modelo proposto torna-se um fator desafiador deste trabalho, visto que, tais resultados generalizam alguns jà publicados na literatura, os quais adotam alguns parÃmetros menos realistas. / Currently, cellular technology is present in all aspects of everyday life: homes, offices, industries, etc. Such technology had grown rapidly over the last two decades trying to follow up with the increased traffic volume on the networks of wireless communication. Naturally, to propose possible more realistic models, with the purpose of characterizing phenomena that affect the signal quality or performance system, new ideas, concepts and other tools to describe such situations arise. This is the case of Stochastic Geometry or, particularly, the point process Poisson, which has been often used as a model for cellular network from the random node locations in the network. Faced with this mathematical tool, it is possible deploy base stations in cellular external network and access points based picocells, femtocells, etc. Moreover, it allows to quantify the interference, coverage area, outage probability, among others. These results also consider the impact of mobility on the performance of such networks. In this context, this thesis will analyze ad-hoc wireless networks offering analytical expressions for the following metrics of performance characterization: interference and transmission connections. These metrics take into account both signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) and signal-to-interference ratio (SIR), in which case, the noise power is considered null. Specifically, the interference phenomena will be characterized via shot-noise model according to a point process called marked point process (MPP), this being more realistic than the traditional Poisson model. Furthermore, this type of model incorporates effects of radio propagation small and large scale, mainly the different technologies for the detection and signal processing. In parallel, we will adopt a radio channel with Nakagami-m fading. Finally, the mathematical treatment for the proposed model becomes a challenging factor in this work, since such results generalize some already published in the literature, which adopt some less realistic parameters.

O estudo da microbacia de drenagem do córrego Barra Bonita, (S: 22º 25\' 53,9\" ; O: 48º 32\' 34,8\") objetivou a caracterização de seus parâmetros hidrogeoquímicos utilizando-se os modelos de transporte de materiais nas fases dissolvida e particulada para identificar as relações entre os processos de ocupação do solo e qualidade da água. Pelo fato de não existir um zoneamento ambiental no município, este estudo foi pioneiro investigação da qualidade ambiental da microbacia, contribuindo diretamente em futuros planos de conservação e utilização de suas águas superficiais para abastecimento público. O estudo foi conduzido de setembro de 2005 a dezembro de 2006 em quatro córregos principais formadores da microbacia, sendo selecionados oito pontos de amostragem de montante a jusante para coletas de água durante as diferentes fases da hidrógrafa. Além disso, uma amostragem intensiva foi realizada durante um evento de chuva para melhor acompanhamento dos mecanismos de transporte de materiais dissolvidos e particulados. O protocolo analítico empregado neste estudo possibilitou a determinação de variáveis hidrogeoquímicas como vazão, concentração de sedimentos em suspensão e sua caracterização isotópica quanto ao carbono e nitrogênio orgânico particulado, concentração de íons maiores dissolvidos, transporte de material dissolvido e particulado, concentração de metais em solução, sua biodisponibilidade nos sedimentos aquáticos, separação das componentes superficial e subterrâneo no escoamento total da microbacia e mecanismos de aporte difuso e pontual da carga dissolvida e particulada em escalas espaciais e temporais. Com relação ao material dissolvido na microbacia, as espécies químicas apresentaram comportamento de diluição com o aumento das vazões, predominando, portanto os aportes pontuais de carga dissolvida na microbacia. Por outro lado, durante o evento de chuva estudado as concentrações apresentaram aumento em função das vazões, destacando-se a origem superficial das espécies química nestas condições. As espécies químicas predominantes foram o HCO3-, Na+ e Ca2+, as quais estiveram relacionadas tanto à formação geológica da região quanto à aportes pontuais por meio de aplicação de insumos agrícolas como gesso, calcário e vinhaça. A parte agrícola da microbacia apresentou maior contribuição à carga dissolvida transportada durante o período considerado como chuvoso, enquanto os aportes pontuais de efluentes domésticos e de águas urbanas sobressaíram-se durante o período de seca. O material particulado em suspensão apresentou correlacionamento significativo com o incremento das vazões, sendo a parte agrícola a principal responsável pela carga transportada pela microbacia. A caracterização isotópica do material orgânico particulado para o carbono e nitrogênio evidenciou os processos de fracionamento da assinatura isotópica da matriz de plantas C4 (cana de açúcar) presente na microbacia, estando tais processos mais relacionados à degradação do material orgânico presente no solo, bem como do aporte de poluição originado da parte urbana. Apenas durante eventos de maior escoamento rápido superficial, o carbono orgânico particulado do sedimento em suspensão se aproximou do \"delta\"% das plantas C4. As concentrações de metais dissolvidos foram bastante baixas conforme o esperado, destacando-se o Fe e Al que estiveram mais relacionados ao tipo de solo da região. A biodisponibilidade de metais nos sedimentos aquáticos também foi baixa em relação a bacias hidrográficas mais industrializadas. / The study in the Barra Bonita stream small watershed (S: 22o 25\' 53,9\" and W: 48o 32\' 34,8\") aimed to characterize its hydrogeochemical parameters by dissolved and particulate material transport models to identify the relations between soil use and water quality. Because there was no longer an environmental zoning in the municipality of Barra Bonita, this study was pioneer on the watershed environmental investigation, which may contribute directly to future conservation plans for the utilization of this water source as public supplying. The study was conducted from September 2005 to December 2006 in four main watershed tributaries where eight sampling points were established, upstream to downstream, for water sampling along with the hidrogram phases. Besides that, an intensive sampling excursion was carried out during a storm event in order to achieve better data about the dissolved and particulate material transport. In this study were analyzed the following hydrogeochemical parameters: discharge, major dissolved ions, suspended sediments concentrations and their isotopic characterization for particulate carbon and nitrogen, dissolved and particulate transport, dissolved metals concentration and the biodisponibilty of metal from the bottom aquatic sediments, superficial and sub superficial components of the total discharge and the punctual and diffuse input mechanisms of dissolved and particulate load for spatial and time scales. For the dissolved material in the watershed the major chemical species presented decreased concentrations with the discharge, showing the dominance of punctual input processes in the watershed. On the other hand during the storm flow event the ions concentrations increased with the discharge, showing their superficial origins in this condition. The dominant chemical species were HCO3-, Na+ and Ca2+, which were related to the regional geological formation and punctual input by agriculture like gypsum, liming and stillage. The agricultural area of the watershed presented the major contribution to the transported dissolved load in thee rainy period while the punctual inputs of domestic sewage and urban waters more important in the dry period. The suspended particulate material showed significant correlation with the discharge increasing and the agricultural part was source of the total transported load in the watershed. The isotopic characterization of the particulate organic carbon and nitrogen showed the fractioning processes of the isotopic signature from the C4 plants (sugarcane) matrix presented in the watershed, which were more related to the soil organic matter mineralization as well as with the pollution input from the urban area Only at high flows periods the particulate organic carbon was to the C4 \"delta\"% values. The dissolved metals concentrations were low as previewed, except for Fe and Al that were related to the regional soil types. The metals biodisponibility in the bottom aquatic sediments were also low in relation to more industrialized regions

As equações da cinétiica pontual de um reator nuclear térmico são integradas numericamente, utilizando um método matricial de continuação analitica. Essas equações são essencialmente não-negativas e possuem um autovalor dominante vinculado à reatividade do sistema. Também, descrevem-se os métodos de Hansen e Porsching.

A presente discussão e uma extensão do modelo de cinética pontual de nêutrons, onde a reatividade e decomposta em termos de contribuição de curtas e longas escalas de tempo. A primeira representa o controle operacional do reator, enquanto a segunda e devido a alteração da composição química do combustível nuclear, como consequência do burn-up. E um primeiro passo em uma nova direção, uma vez que considera os efeitos dos principais venenos na cinética de nêutrons, ou seja, Xenônio-135 e Sam ario-149. O modelo proposto consiste em um sistema de equações não-lineares acoplado para a densidade de nêutrons, para os precursores de nêutrons atrasados e para as cadeias de decaimento dos venenos produtos de fissão. O sistema de equações e resolvido através de um método de decomposição, que expande os termos não-lineares em uma série infinita, obtendo um sistema recursivo, onde a inicialização da recursão e uma equação linear homogênea e os passos de recursão subsequentes consideram contribuições não-lineares como termo fonte constru dos em passos de recursão anteriores. A construção hierárquica do modelo também e realizada, onde graus espaciais de liberdade são considerados. São apresentados casos de estudos com várias estruturas temporais afim de mostrar a robustez da abordagem atual para este tipo de problema. / The present discussion is an extension to Neutron point kinetics models, where the reactivity is decomposed in a short and a long term contribution. The rst one represents operational reactor control, whereas the second one is due to the change of the chemical composition of the nuclear fuel as a consequence of burn-up. This is a rst step into a new direction where we consider only the e ects of the principal neutron poisons on neutron kinetics, i.e, Xenon-135 and Samarium-149. The proposed model consists in a system of coupled nonlinear equations for the neutron density, the delayed neutron precursors and the neutron poison decay chains. The equation system is solved using a decomposition method, which expands the non-linear terms in an in nit series, obtaining a recursive system, where the recursion initialization is a homogeneous linear equation and the subsequent recursion steps consider the non-linear contributions as source terms constructed from previous recursion steps. A hierarchical construction of the model is also performed, where spatial degrees of freedom are considered. We present case studies with severe time structure in order to show the robustness of the present approach for this kind of problems.

In dieser Dissertation wollen wir eine semi-analytische Darstellung für das ECPN entwickeln, unter Berücksichtigung nicht nur sechs Gruppen von verzögerten Neutronenvorläufern, sondern auch Temperaturrückkopplung. Diese Darstellung wird unter Verwendung der Separeriung mit Diagonalisierung, entwickelt und verwendet in früheren Arbeiten. Anschließend wird das betreffende Verfahren auf ein steifes und nichtlineares Problem angewendet. Dann wird die gleiche Methode mit einem mathematischen Monte Carlo kombiniert, um eine stochastische Erweiterung des linearen Problems zu erhalten. Die Ergebnisse, die in jeder der vorgeschlagenen Situationen (deterministisch und stochastisch) erhalten werden, werden mit Ergebnisse in der Literatur verglichen. / Nesta tese temos por objetivo desenvolver uma representação semi-analítica para as ECPN, considerando não somente seis grupos de precursores de nêutrons atrasados, como também retroalimentação de temperatura. Essa representação é obtida utilizando o método da decomposição com diagonalização, desenvolvido e utilizado em trabalhos anteriores. Dessa forma, aplicando o método em questão a um problema rígido e não linear. Em seguida o mesmo método é combinado com um método de Monte Carlo matemático para que se obtenha uma extensão estocástica do problema linear. Os resultados obtidos em cada uma das situaçõe propostas (determinística e estocástica) são comparados com resultados estabelecidos na literatura. / In this thesis we aim to develop a semi-analytical representation for the ECPN, considering not only six groups of delayed neutron precursors, but also temperature feedback. This representation is obtained using the decomposition with diagonalization, developed and used in previous works. Then applying the method in question to a stiff and non-linear problem. Then the same method is combined with a mathematical Monte Carlo model to obtain a stochastic extension of the linear problem. The results obtained in each of the proposed situations (deterministic and stochastic) are compared with results established in the literature.

As equações da cinétiica pontual de um reator nuclear térmico são integradas numericamente, utilizando um método matricial de continuação analitica. Essas equações são essencialmente não-negativas e possuem um autovalor dominante vinculado à reatividade do sistema. Também, descrevem-se os métodos de Hansen e Porsching.