O coeficiente de reaeração constitui-se no principal parâmetro usado em modelos de qualidade na avaliação preventiva do efeito da descarga de resíduos orgânicos sobre a concentração do oxigênio dissolvido (OD) em cursos de água naturais. Na literatura os valores observados para a concentração de saturação de OD em procedimentos experimentais para a determinação das taxas de reaeração superficial são, geralmente, reportados como inferiores aos valores calculados para as condições de temperatura, salinidade e pressão em que os experimentos foram realizados. Esse fato interfere significativamente na determinação do coeficiente de reaeração superficial, K2. Avalia-se neste trabalho a hipótese de que nessas situações a água é exposta a uma fonte de OD, que é a superfície em contato com a atmosfera, mas também a um sumidouro de OD, criado pelo próprio sistema de movimentação do fluido. O modelo matemático amplamente utilizado para estes fins não considera essa última possibilidade. Neste estudo foi comparada a eficácia deste modelo com um que considera a existência sumidouros do OD, o que justifica a baixa estimativa da concentração de saturação deste gás. Observou-se uma forte correlação entre a pressão na linha de sucção do sistema de recirculação e o valor do coeficiente de desoxigenação K*3 , que quantifica a intensidade do sumidouro. / The reaeration coefficient constitutes the main parameter used in models for the quality assessment of the preventive effect of the discharge of organic wastes on the concentration of dissolved oxygen (DO) in natural waterways. In the literature the values observed for the saturation concentration of DO in experimental procedures for determining the surface reaeration rates are generally reported as lower than the values calculated for the conditions of temperature, salinity and pressure at which the experiments were performed. This interferes significantly in the determination of surface reaeration coefficient, K2. In this work the following hypothesis is evaluated: that in these situations the water is exposed to a source of DO, which is the surface in contact with the atmosphere, as well as an DO sink, created by the pumping system. The mathematical model widely used does not consider this possibility. In this study the two kind of models were compared and the reasons for divergence were looked upon. There was a strong correlation between the pressure drop in the suction line of the recirculation system and a pseudo-coefficient of deoxygenation K*3 , which quantifies the sink intensity.

O coeficiente de reaeração constitui-se no principal parâmetro usado em modelos de qualidade na avaliação preventiva do efeito da descarga de resíduos orgânicos sobre a concentração do oxigênio dissolvido (OD) em cursos de água naturais. Na literatura os valores observados para a concentração de saturação de OD em procedimentos experimentais para a determinação das taxas de reaeração superficial são, geralmente, reportados como inferiores aos valores calculados para as condições de temperatura, salinidade e pressão em que os experimentos foram realizados. Esse fato interfere significativamente na determinação do coeficiente de reaeração superficial, K2. Avalia-se neste trabalho a hipótese de que nessas situações a água é exposta a uma fonte de OD, que é a superfície em contato com a atmosfera, mas também a um sumidouro de OD, criado pelo próprio sistema de movimentação do fluido. O modelo matemático amplamente utilizado para estes fins não considera essa última possibilidade. Neste estudo foi comparada a eficácia deste modelo com um que considera a existência sumidouros do OD, o que justifica a baixa estimativa da concentração de saturação deste gás. Observou-se uma forte correlação entre a pressão na linha de sucção do sistema de recirculação e o valor do coeficiente de desoxigenação K*3 , que quantifica a intensidade do sumidouro. / The reaeration coefficient constitutes the main parameter used in models for the quality assessment of the preventive effect of the discharge of organic wastes on the concentration of dissolved oxygen (DO) in natural waterways. In the literature the values observed for the saturation concentration of DO in experimental procedures for determining the surface reaeration rates are generally reported as lower than the values calculated for the conditions of temperature, salinity and pressure at which the experiments were performed. This interferes significantly in the determination of surface reaeration coefficient, K2. In this work the following hypothesis is evaluated: that in these situations the water is exposed to a source of DO, which is the surface in contact with the atmosphere, as well as an DO sink, created by the pumping system. The mathematical model widely used does not consider this possibility. In this study the two kind of models were compared and the reasons for divergence were looked upon. There was a strong correlation between the pressure drop in the suction line of the recirculation system and a pseudo-coefficient of deoxygenation K*3 , which quantifies the sink intensity.

O sistema óptico baseado em Visão Computacional, consiste em dispositivos de geração, aquisição e processamento das imagens da incidência de um feixe laser sobre a superfície de um escoamento e reflexão sobre uma tela horizontal. Com função de medição da turbulência na superfície do fluxo, os dispositivos de geração e aquisição de imagens foram condicionados sobre um tanque de produção hidrodinâmica de turbulência, acionado por grades oscilantes. Um software, com interface gráfica, foi desenvolvido para processamento das imagens e obtenção de dados geométricos do escoamento. Com até 30 quadros por segundo é possível visualizar a oscilação turbulenta e também as superfícies 3D, equivalentes ao escoamento real, geradas numa malha de diferenças finitas. Obtêm-se velocidades verticais, ampliações superficiais e velocidades angulares, entre outros parâmetros, em diversas situações de turbulência. No mesmo tanque foram procedidas, previamente, medidas de concentração de oxigênio dissolvido segundo uma técnica que permite determinar o coeficiente de reaeração K2. Em modelo gráfico foram reunidos dados de turbulência e coeficientes K2 de forma a possibilitar a previsão desse coeficiente em escoamentos naturais, com aplicação na estimativa da capacidade de autodepuração nos corpos d\'água receptores de efluentes, que sofrem rebaixamento do nível de oxigênio. / The optical system based on machine vision consists on generation, acquisition and processing devices of the images of a laser beam incidence on a flow surface and reflection on a horizontal screen. To measure the turbulence in the surface flow, the generation and acquisition of images devices were conditioned on a tank of hydrodynamic turbulence production by oscillating grids. Software, with graphic interface, was developed for processing the images and obtaining geometric data of the flow. With up to 30 pictures per second it is possible to visualize the turbulent oscillation and also the 3D surfaces, equivalent to the real flow, generated in a mesh of finite differences. Vertical velocities, surface enlargements and angular velocities are obtained, among other parameters, in several turbulence situations. In the same tank were proceeded, previously, measures of concentration of dissolved oxygen according to a technique that allows to determine the reaeration coefficient K2. Turbulence data and coefficients K2 were gathered in a graphic model to make possible the forecast of this coefficient in natural flows, with application on the estimation of the natural depuration capability in the receiving water bodies of inflows, that suffer lowering of the oxygen level.

Este trabalho apresenta a calibração e o desenvolvimento de um tanque de reaeração, equipamento que gera turbulência com intensidade controlável por meio de grade oscilante. Foram realizadas adequações ao projeto inicial de construção do tanque, idealizado por ROMA, onde se buscou o equilíbrio e as limitações de funcionamento para que, em futuros trabalhos, o tanque possa ser utilizado sob condições adequadas sem a presença de \"ruídos\" que venham a interferir nos resultados. A calibração do tanque foi realizada levantando-se o coeficiente de reaeração \'K IND.2\' para dois tipos de grades, 256 malhas/\'M POT.2\' e 1024 malhas/\'M POT.2\' constituídas por barras de seção medindo 10 x 10 mm, em diversas freqüências de oscilações sob condições controladas de temperatura e umidade relativa do ar. Com auxílio de um medidor eletroquímico de oxigênio dissolvido e de um contador de rotação, pôde-se acompanhar a reoxigenação da água e avaliar a freqüência de oscilação das grades. A desaeração da massa de água, necessária para a calibração do tanque, foi promovida por Stripping provocado por cavitação forçada à temperatura ambiente com injeção de nitrogênio. A taxa de reaeração \'K IND.2\' foi calculada por medidas da variação do oxigênio dissolvido em função do tempo provocada por agitação mecânica para determinada freqüência de oscilação da grade. Os resultados obtidos forneceram as curvas de reaeração em função da freqüência de oscilação e do tipo de grade utilizada em cada ensaio que, através do uso de planilha eletrônica, determinaram-se os valores de concentração de saturação (Cs) e coeficiente de reoxigenação (\'K IND.2\') com o uso de regressão não linear. / This work presents a reaeration tank development and its calibration, equipment that generates controlled intensity turbulence produced by oscillating grid. An adaptation on the original design idealized by Roma was made improving the equilibrium of the oscillating grid mechanism and defining the limits of functionality of the device. These are important aspects for future research on experimental turbulence generation since that the use of equipment free of undesirable disturbing noise are of fundamental importance. Tank calibration was obtained through the evaluation of the reaeration coefficient \'K IND.2\' using two types of oscillating grids, 256 and 1024 meshes/\'M POT.2\', constructed with 10 x 10 \'MM POT.2\' square section bars. Experimental runs were conducted under controlled conditions of air temperature and humidity, for several oscillating frequencies for each grid. The necessary water mass desaeration was obtained by ambient temperature stripping, induced by forced cavitation and nitrogen injection. Reaeration coefficients were calculated from data obtained from dissolved oxygen concentration measurements as function of time for each grid size and oscillating frequency combination. As results, reaeration curves with reaeration coefficients as function of oscillating frequency and grid type are presented.

This dissertation presents the experimental determination of the two most important coefficients in modeling of dissolved oxygen in water bodies: the reaeration-rate coefficient K2 and the deoxygenation coefficient K1. The deoxygenation coefficient was determined in three representative sections of the considered basin: the first with urban characteristics, the second mixed and the third rural characteristics. Three experiments were conducted, featuring different flows in the Vacacaí Mirim River. K1 was determined by constructing the oxygen depletion versus time curve, in a 20 days period. K1 ranged from 0.15 day-1 to 0.27 day-1. An increase in K1 value was observed due to flow increment, in mixed and rural characteristics areas, reflecting the major contribution of diffuse organic load in those areas. It was not possible to observe a significant variation of flow in the urban feature section, due to damping of the flow by the upstream reservoir. This section is considered to present a decrease in the K1 value as liquid discharge increases, since it is noticeable the sewage contribution. The reaeration-rate coefficient was determined using inert tracer technique, applying propane as gas tracer and Rhodamine WT as dye tracer. Two experiments were conducted in two reaches, both in the highest urbanization areas of the Vacacaí Mirim basin. In the first experiment, K2 value was 30.30 day-1 for the first reach, and 24.77 day-1 for the second. In the second test, K2 obtained was 14.91 day-1 and 12.73 day-1, respectively. An approach was made about alternative methods for experimental determination of the reaeration-rate coefficient and the predictive equations of K2. The results obtained in tests were compared with those predicted by the most important equations in literature. The predictive equations presented large discrepancy between them, and the latest formulas, derived from K2 measurements obtained by the gas tracer methods, presented the lowest variation, ranging from -32.95% to 14.51%. Based on results, an equation was proposed to estimate K2 restricted to the studied sites, adapting from the equations of Melching and Flores. / Esta dissertação apresenta a determinação experimental dos dois coeficientes mais importantes na modelagem do oxigênio dissolvido em corpos d‟água: o coeficiente de reaeração superficial K2, e o coeficiente de desoxigenação K1. O coeficiente de desoxigenação foi determinado em três seções representativas da bacia em estudo, sendo uma com característica urbana, uma mista e uma rural. Três experimentos foram conduzidos, caracterizando diferentes vazões no rio Vacacaí Mirim. O coeficiente K1 foi determinado por meio da construção da curva de decaimento de oxigênio versus tempo, num período total de 20 dias. Os valores de K1 variaram de 0,15 dia-1 a 0,27 dia-1. Observou-se um aumento de K1 com o aumento da vazão, nas seções de característica mista e rural, evidenciando a maior contribuição da carga orgânica de maneira difusa nessas áreas. Não foi possível observar uma variação de vazão significativa na seção de característica urbana, devido ao amortecimento do escoamento pelo reservatório situado a montante da seção. Nesta seção, possivelmente, um aumento na descarga líquida acarreta uma diminuição no valor do coeficiente de desoxigenação, já que é visível a contribuição pontual de esgoto doméstico. O coeficiente de reaeração superficial foi determinado utilizando a metodologia dos traçadores inertes, com o emprego de propano como traçador gasoso e Rodamina WT como traçador de referência. Dois experimentos foram conduzidos em dois trechos, na região de maior urbanização da bacia hidrográfica do rio Vacacaí Mirim. No primeiro experimento, o valor de K2 foi de 30,30 dia-1, para o primeiro trecho, e 24,77 dia-1, para o segundo. No segundo ensaio, o K2 obtido foi de 14,91 dia-1 e 12,73 dia-1, respectivamente. Aborda-se a respeito de outras metodologias de determinação experimental do coeficiente de reaeração, bem como sobre as equações de estimativa de K2. O valor obtido nos ensaios foi comparado com aqueles previstos pelas principais equações presentes na literatura. O valor estimado pelas equações apresentou grande discrepância entre as mesmas, sendo que as equações mais recentes, propostas a partir da regressão de dados de K2 obtidos pela própria metodologia dos traçadores inertes, apresentaram as menores variações, entre -32,95% e 14,51%. Baseado nos resultados propôs-se uma equação para estimativa de K2 exclusiva para os trechos estudados, adaptada a partir das equações de Melching e Flores.

Este trabalho apresenta a calibração e o desenvolvimento de um tanque de reaeração, equipamento que gera turbulência com intensidade controlável por meio de grade oscilante. Foram realizadas adequações ao projeto inicial de construção do tanque, idealizado por ROMA, onde se buscou o equilíbrio e as limitações de funcionamento para que, em futuros trabalhos, o tanque possa ser utilizado sob condições adequadas sem a presença de \"ruídos\" que venham a interferir nos resultados. A calibração do tanque foi realizada levantando-se o coeficiente de reaeração \'K IND.2\' para dois tipos de grades, 256 malhas/\'M POT.2\' e 1024 malhas/\'M POT.2\' constituídas por barras de seção medindo 10 x 10 mm, em diversas freqüências de oscilações sob condições controladas de temperatura e umidade relativa do ar. Com auxílio de um medidor eletroquímico de oxigênio dissolvido e de um contador de rotação, pôde-se acompanhar a reoxigenação da água e avaliar a freqüência de oscilação das grades. A desaeração da massa de água, necessária para a calibração do tanque, foi promovida por Stripping provocado por cavitação forçada à temperatura ambiente com injeção de nitrogênio. A taxa de reaeração \'K IND.2\' foi calculada por medidas da variação do oxigênio dissolvido em função do tempo provocada por agitação mecânica para determinada freqüência de oscilação da grade. Os resultados obtidos forneceram as curvas de reaeração em função da freqüência de oscilação e do tipo de grade utilizada em cada ensaio que, através do uso de planilha eletrônica, determinaram-se os valores de concentração de saturação (Cs) e coeficiente de reoxigenação (\'K IND.2\') com o uso de regressão não linear. / This work presents a reaeration tank development and its calibration, equipment that generates controlled intensity turbulence produced by oscillating grid. An adaptation on the original design idealized by Roma was made improving the equilibrium of the oscillating grid mechanism and defining the limits of functionality of the device. These are important aspects for future research on experimental turbulence generation since that the use of equipment free of undesirable disturbing noise are of fundamental importance. Tank calibration was obtained through the evaluation of the reaeration coefficient \'K IND.2\' using two types of oscillating grids, 256 and 1024 meshes/\'M POT.2\', constructed with 10 x 10 \'MM POT.2\' square section bars. Experimental runs were conducted under controlled conditions of air temperature and humidity, for several oscillating frequencies for each grid. The necessary water mass desaeration was obtained by ambient temperature stripping, induced by forced cavitation and nitrogen injection. Reaeration coefficients were calculated from data obtained from dissolved oxygen concentration measurements as function of time for each grid size and oscillating frequency combination. As results, reaeration curves with reaeration coefficients as function of oscillating frequency and grid type are presented.

O sistema óptico baseado em Visão Computacional, consiste em dispositivos de geração, aquisição e processamento das imagens da incidência de um feixe laser sobre a superfície de um escoamento e reflexão sobre uma tela horizontal. Com função de medição da turbulência na superfície do fluxo, os dispositivos de geração e aquisição de imagens foram condicionados sobre um tanque de produção hidrodinâmica de turbulência, acionado por grades oscilantes. Um software, com interface gráfica, foi desenvolvido para processamento das imagens e obtenção de dados geométricos do escoamento. Com até 30 quadros por segundo é possível visualizar a oscilação turbulenta e também as superfícies 3D, equivalentes ao escoamento real, geradas numa malha de diferenças finitas. Obtêm-se velocidades verticais, ampliações superficiais e velocidades angulares, entre outros parâmetros, em diversas situações de turbulência. No mesmo tanque foram procedidas, previamente, medidas de concentração de oxigênio dissolvido segundo uma técnica que permite determinar o coeficiente de reaeração K2. Em modelo gráfico foram reunidos dados de turbulência e coeficientes K2 de forma a possibilitar a previsão desse coeficiente em escoamentos naturais, com aplicação na estimativa da capacidade de autodepuração nos corpos d\'água receptores de efluentes, que sofrem rebaixamento do nível de oxigênio. / The optical system based on machine vision consists on generation, acquisition and processing devices of the images of a laser beam incidence on a flow surface and reflection on a horizontal screen. To measure the turbulence in the surface flow, the generation and acquisition of images devices were conditioned on a tank of hydrodynamic turbulence production by oscillating grids. Software, with graphic interface, was developed for processing the images and obtaining geometric data of the flow. With up to 30 pictures per second it is possible to visualize the turbulent oscillation and also the 3D surfaces, equivalent to the real flow, generated in a mesh of finite differences. Vertical velocities, surface enlargements and angular velocities are obtained, among other parameters, in several turbulence situations. In the same tank were proceeded, previously, measures of concentration of dissolved oxygen according to a technique that allows to determine the reaeration coefficient K2. Turbulence data and coefficients K2 were gathered in a graphic model to make possible the forecast of this coefficient in natural flows, with application on the estimation of the natural depuration capability in the receiving water bodies of inflows, that suffer lowering of the oxygen level.

A reaeração superficial é um importante fenômeno físico responsável pela transferência de massa do oxigênio atmosférico para o curso de água, através da interface ar-água. Esse fenômeno é caracterizado quantitativamente pelo coeficiente de reaeração superficial (K2). O K2 pode ser influenciado por diversos fatores naturais, em especial, a turbulência, que é afetada pelas características físicas, hidrológicas e hidráulicas do escoamento da água. Este coeficiente é comumente utilizado em modelos ambientais de qualidade da água, o que implica na necessidade da sua correta estimativa. A estimativa do K2 pode ser realizada por meio de métodos e modelos de predição, entre os métodos destacam-se o traçador gasoso e a sonda solúvel flutuante. O objetivo principal desta pesquisa foi verificar a variabilidade espacial e temporal do K2 em cinco trechos de quatro riachos tropicais localizados no município de São Carlos-SP, em um ano de amostragem. Nesses trechos foram mensuradas as principais variáveis químicas, físicas, hidrológicas e hidráulicas do escoamento da água, além do K2 e a velocidade de dissolução de uma sonda solúvel flutuante (VS). A estimativa do K2 ocorreu pelo método do traçador gasoso, sendo o SF6 e o NaCl os traçadores utilizados. A estimativa do VS ocorreu pelo método da sonda solúvel flutuante, confeccionada com ácido oxálico dihidratado e no formato esférico. Análises estatísticas de correlação (Spearman, r) e variância (Kruskal-Wallis) foram realizadas, e modelos de regressão linear simples (RLS) e múltipla (RLM) foram desenvolvidos. Os trechos apresentaram profundidades e larguras médias inferiores a 0,42 m e 3,27 m, respectivamente. A vazão e a velocidade (U) média variaram de 0,001 m3.s-1 a 0,110 m3.s-1 e de 0,01 m.s-1 a 0,33 m.s-1, respectivamente. Os números de Reynolds e Froude (Fr) foram inferiores a 34070 e 0,36, respectivamente. Os K2 variaram de 16,90 dia-1 a 373,80 dia-1 e os VS, de 0,08 mm.min-1 a 0,77 mm.min-1. Os resultados demonstraram variação espacial significativa e temporal não significativa para as variáveis físicas, hidrológicas, hidráulicas, e também para o K2 e VS. U e Fr foram as principais variáveis que se correlacionaram com o K2 (r > 0,68). Um adequado modelo RLM de predição do K2 (R² = 0,75), baseado em todas as variáveis físicas, hidrológicas e hidráulicas e no VS, foi obtido. O modelo RLS, baseado apenas na relação entre K2 e VS, não foi adequado (R² = 0,43) para a predição do K2. A razão entre os fenômenos da reaeração superficial e dissolução da sonda solúvel flutuante não foi constante, e foi afetada pela turbulência na interface ar-água, o que indicou que o método da sonda solúvel flutuante ainda precisa ser aprimorado. Espera-se que, além de gerarem dados sobre um método (sonda solúvel flutuante) e tema (reaeração superficial) ainda relativamente pouco estudados em riachos tropicais, as informações apresentadas sobre as principais variáveis intervenientes no fenômeno de reaeração superficial e dissolução em riachos possam oferecer direcionamentos a estudos ambientais, especialmente àqueles que versam sobre a qualidade dos recursos hídricos. / Surface reaeration is an important physical phenomenon responsible for the transfer of atmospheric oxygen mass into the water course through the air-water interface. This phenomenon is quantitatively characterized by the surface reaeration coefficient (K2). K2 can be influenced by several natural factors, especially turbulence, which is affected by the physical, hydrologic and hydraulic characteristics of the watercourse. This coefficient is commonly used in environmental models of water quality, which implies the need for its correct estimation. The estimation of K2 can be performed by models of prediction and methods, among the methods the gas tracer and the floating soluble probe stand out. The aim of this research was to verify the spatial and temporal variability of K2 in five stretches of four tropical streams located in the city of São Carlos-SP, in a year of sampling. In these stretches the main chemical, physical, hydrological and hydraulic variables of the watercourse were measured, besides K2 and the dissolution rate of the floating soluble probe (VS). The estimation of K2 occurred by the gas tracer method, with SF6 and NaCl being the tracers used. The VS estimation was carried out by the floating probe method, made with oxalic acid dihydrate and in spherical format. Statistical analyzes of correlation (Spearman, r) and variance (Kruskal-Wallis) were performed, and simple linear regression (SLR) and multiple linear regression models (MLR) were developed. The stretches presented mean depths and widths of less than 0.42 m and 3.27 m, respectively. The flow rate and average velocity (U) ranged from 0.001 m3 s-1 to 0.110 m3s-1 and from 0.01 m.s-1 to 0.33 m.s-1, respectively. The Reynolds and Froude (Fr) numbers were less than 34070 and 0.36, respectively. The K2 ranged from 16.90 day-1 to 373.80 day-1 and the VS, from 0.08 mm.min-1 to 0.77 mm.min-1. The results showed significant spatial variation and a non-significant temporal variation for the physical, hydrological and hydraulic variables, as well as for K2 and VS. U and Fr were the main variables that correlated with K2 (r > 0.68). A suitable MLR prediction model of K2 (R² = 0.75), based on all physical, hydrological and hydraulic variables and VS, was obtained. The SLR model, based only on the relationship between K2 and VS, was not adequate (R² = 0.43) for K2 prediction. The ratio between the phenomena of surface reaeration and dissolution of the floating soluble probe was not constant and was affected by turbulence at the air-water interface, which indicated that the floating soluble probe method still needs to be improved. It is expected that, in addition to generating data on a method (floating soluble probe) and surface (surface reaeration) that are still relatively little studied in tropical streams, the information presented on the main variables involved in the phenomenon of surface reaeration and dissolution in streams may offer environmental studies, especially those dealing with the quality of water resources.

A importância dada aos parâmetros de qualidade da água, principalmente nas últimas décadas justifica a realização desse trabalho, que investiga a relação de alguns parâmetros turbulentos com o coeficiente de reaeração, 'K IND.2', através de duas técnicas distintas de medida: o método ótico e a técnica fotográfica. O método ótico relaciona a intensidade de luz recebida por um diodo imerso na água com a velocidade vertical no ponto onde é realizada a medida; os dados coletados pelo método ótico constituem um sinal elétrico que contém a informação da deformação da superfície. A partir desse sinal determinam-se os seguintes parâmetros: valor RMS da tensão, função de autocorrelação, macroescala e espectro. Os resultados obtidos por esse método são funções temporais. O método fotográfico consiste em obter fotografias de partículas iluminadas sobre a superfície livre da água, com tempo de exposição conhecido. O método foi melhorado pela adição de dois disparos de flash, para permitir a determinação da variação da velocidade. As fotos são digitalizadas em um software gráfico e os valores obtidos são interpolados através do método Kriging de interpolação. O método fotográfico é uma função espacial. A partir do método fotográfico são determinados os seguintes parâmetros: valor RMS, função de autocorrelação e espectro. Os resultados obtidos permitem a comparação quantitativa entre as funções de autocorrelação e espectros, e a relação entre o coeficiente de reaeração, 'K IND.2' e o valor RMS obtidos pela sonda e pela foto / The importance given to the parameters of quality of the water, mainly in the last decades, it justifies the accomplishment of this work, that it investigates the relation of some turbulent parameters with the re-aeration coefficient, 'K IND.2', through two different techniques of measure: the optic method and the photographic technique. The optic method relates the intensity of the light received by a immersed diode in the water with the vertical speed at the point where the measure is accomplished; the data collected by the optic method are electric signs that contains the information of the deformation of the surface. Thereafter this signs, the following parameters are determined: RMS value of tension, self-correlation function, macro-scale and spectrum. The results obtained for this method they are temporal functions. The photographic method consists of obtaining pictures of illuminated particles on the free surface of the water, with time of exhibition known. The method was improved by addition of two shots of flashes, to allow the determination of the variation of the speed. The pictures, then, are digitized in a graphic software and the values obtained are interpolated through the Kriging interpolation method. The photographic method is a spatial function. With the photographic method may be determined the following parameters: RMS value, self-correlation function and spectrum. The results obtained may provide the quantitative comparison between the self-correlation function and spectrum; and also the relation between the re-aeration coefficient, 'K IND.2', and the RMS value, that are obtained through the probe and the picture

A reaeração superficial é um importante fenômeno físico responsável pela transferência de massa do oxigênio atmosférico para o curso de água, através da interface ar-água. Esse fenômeno é caracterizado quantitativamente pelo coeficiente de reaeração superficial (K2). O K2 pode ser influenciado por diversos fatores naturais, em especial, a turbulência, que é afetada pelas características físicas, hidrológicas e hidráulicas do escoamento da água. Este coeficiente é comumente utilizado em modelos ambientais de qualidade da água, o que implica na necessidade da sua correta estimativa. A estimativa do K2 pode ser realizada por meio de métodos e modelos de predição, entre os métodos destacam-se o traçador gasoso e a sonda solúvel flutuante. O objetivo principal desta pesquisa foi verificar a variabilidade espacial e temporal do K2 em cinco trechos de quatro riachos tropicais localizados no município de São Carlos-SP, em um ano de amostragem. Nesses trechos foram mensuradas as principais variáveis químicas, físicas, hidrológicas e hidráulicas do escoamento da água, além do K2 e a velocidade de dissolução de uma sonda solúvel flutuante (VS). A estimativa do K2 ocorreu pelo método do traçador gasoso, sendo o SF6 e o NaCl os traçadores utilizados. A estimativa do VS ocorreu pelo método da sonda solúvel flutuante, confeccionada com ácido oxálico dihidratado e no formato esférico. Análises estatísticas de correlação (Spearman, r) e variância (Kruskal-Wallis) foram realizadas, e modelos de regressão linear simples (RLS) e múltipla (RLM) foram desenvolvidos. Os trechos apresentaram profundidades e larguras médias inferiores a 0,42 m e 3,27 m, respectivamente. A vazão e a velocidade (U) média variaram de 0,001 m3.s-1 a 0,110 m3.s-1 e de 0,01 m.s-1 a 0,33 m.s-1, respectivamente. Os números de Reynolds e Froude (Fr) foram inferiores a 34070 e 0,36, respectivamente. Os K2 variaram de 16,90 dia-1 a 373,80 dia-1 e os VS, de 0,08 mm.min-1 a 0,77 mm.min-1. Os resultados demonstraram variação espacial significativa e temporal não significativa para as variáveis físicas, hidrológicas, hidráulicas, e também para o K2 e VS. U e Fr foram as principais variáveis que se correlacionaram com o K2 (r > 0,68). Um adequado modelo RLM de predição do K2 (R² = 0,75), baseado em todas as variáveis físicas, hidrológicas e hidráulicas e no VS, foi obtido. O modelo RLS, baseado apenas na relação entre K2 e VS, não foi adequado (R² = 0,43) para a predição do K2. A razão entre os fenômenos da reaeração superficial e dissolução da sonda solúvel flutuante não foi constante, e foi afetada pela turbulência na interface ar-água, o que indicou que o método da sonda solúvel flutuante ainda precisa ser aprimorado. Espera-se que, além de gerarem dados sobre um método (sonda solúvel flutuante) e tema (reaeração superficial) ainda relativamente pouco estudados em riachos tropicais, as informações apresentadas sobre as principais variáveis intervenientes no fenômeno de reaeração superficial e dissolução em riachos possam oferecer direcionamentos a estudos ambientais, especialmente àqueles que versam sobre a qualidade dos recursos hídricos. / Surface reaeration is an important physical phenomenon responsible for the transfer of atmospheric oxygen mass into the water course through the air-water interface. This phenomenon is quantitatively characterized by the surface reaeration coefficient (K2). K2 can be influenced by several natural factors, especially turbulence, which is affected by the physical, hydrologic and hydraulic characteristics of the watercourse. This coefficient is commonly used in environmental models of water quality, which implies the need for its correct estimation. The estimation of K2 can be performed by models of prediction and methods, among the methods the gas tracer and the floating soluble probe stand out. The aim of this research was to verify the spatial and temporal variability of K2 in five stretches of four tropical streams located in the city of São Carlos-SP, in a year of sampling. In these stretches the main chemical, physical, hydrological and hydraulic variables of the watercourse were measured, besides K2 and the dissolution rate of the floating soluble probe (VS). The estimation of K2 occurred by the gas tracer method, with SF6 and NaCl being the tracers used. The VS estimation was carried out by the floating probe method, made with oxalic acid dihydrate and in spherical format. Statistical analyzes of correlation (Spearman, r) and variance (Kruskal-Wallis) were performed, and simple linear regression (SLR) and multiple linear regression models (MLR) were developed. The stretches presented mean depths and widths of less than 0.42 m and 3.27 m, respectively. The flow rate and average velocity (U) ranged from 0.001 m3 s-1 to 0.110 m3s-1 and from 0.01 m.s-1 to 0.33 m.s-1, respectively. The Reynolds and Froude (Fr) numbers were less than 34070 and 0.36, respectively. The K2 ranged from 16.90 day-1 to 373.80 day-1 and the VS, from 0.08 mm.min-1 to 0.77 mm.min-1. The results showed significant spatial variation and a non-significant temporal variation for the physical, hydrological and hydraulic variables, as well as for K2 and VS. U and Fr were the main variables that correlated with K2 (r > 0.68). A suitable MLR prediction model of K2 (R² = 0.75), based on all physical, hydrological and hydraulic variables and VS, was obtained. The SLR model, based only on the relationship between K2 and VS, was not adequate (R² = 0.43) for K2 prediction. The ratio between the phenomena of surface reaeration and dissolution of the floating soluble probe was not constant and was affected by turbulence at the air-water interface, which indicated that the floating soluble probe method still needs to be improved. It is expected that, in addition to generating data on a method (floating soluble probe) and surface (surface reaeration) that are still relatively little studied in tropical streams, the information presented on the main variables involved in the phenomenon of surface reaeration and dissolution in streams may offer environmental studies, especially those dealing with the quality of water resources.