Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Humanas, Departamento de Geografia, 2007. / Submitted by Bárbara Gomes (barbara.lrg@gmail.com) on 2010-02-04T17:05:41Z No. of bitstreams: 1 2007_PauloRobertodeSousaCarvalho.pdf: 8256857 bytes, checksum: 9dd65a076f64761589fb6416f8480ca1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2010-02-04T18:45:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_PauloRobertodeSousaCarvalho.pdf: 8256857 bytes, checksum: 9dd65a076f64761589fb6416f8480ca1 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-02-04T18:45:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_PauloRobertodeSousaCarvalho.pdf: 8256857 bytes, checksum: 9dd65a076f64761589fb6416f8480ca1 (MD5) Previous issue date: 2007 / A gestão dos recursos hídricos representa hoje uma das mais importantes vertentes no que tange à gestão ambiental. Tendo em vista os problemas de aumento das demandas localizadas por água e a degradação de sua qualidade, torna-se premente o desenvolvimento de estudos morfométricos de bacias hidrográficas, a fim de fornecer maiores subsídios para sua gestão. O alto curso do rio Preto, objeto da presente pesquisa, é caracterizado por uma forte presença de atividades agrícolas, o que confere um uso intensivo da água. O presente trabalho se propôs a analisar a melhor metodologia de delimitação automática de sub-bacias através de técnicas de geoprocessamento, utilizando os softwares TauDEM e Archydro na análise do Modelo Digital do Terreno (MDT), servindo de base para o desenvolvimento de estudos morfométricos. Os melhores resultados obtidos apontaram a importância do uso de procedimentos de construção de consistência hidrológica, como os representados pela construção de um canyon sobre a calha da drenagem e de um flow path, baseados na geração de produtos intermediários com aprimoramento na determinação das direções de fluxo da drenagem. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The management of the water resources, nowadays, represents one of the most important sides in the environmental management field. Considering the problems of the increasing of the demands for water and the degradation of its quality, the development of morphometric studies of watershed basins becomes imperious in order to provide more subsidies to its management. The high flow of the rio Preto, object of this research, is known by a large amount of agricultural activities, which attributes an intensive use of the water. This research intended to develop a methodology for automatic delimitation of sub-basins through geoprocessing techniques, using software TauDEM and Archydro in the analysis of the Digital Elevation Model (DEM), serving as a base for the development of morphometric studies. The best results aimed had pointed the importance of the use of procedures of construction of hydrological consistency, as represented by the construction of a canyon on the draining network and flow path, established on conception of intermediate products with improvement in the determination of flow directions of the draining.

A implementação dos instrumentos previstos na política de recursos hídricos representa um grande avanço para a modernização do setor. Porém, especialmente em relação à cobrança pelo uso da água, persistem muitas dúvidas, receios e inquietações. Os objetivos, inclusive estabelecidos na própria legislação, poderão ser alcançados com o uso da cobrança pelo uso da água? Efetivamente, qual será a destinação dos recursos obtidos com a cobrança? Quais serão os impactos da cobrança pelo uso da água nas diversas atividades econômicas? O uso da cobrança, como instrumento de gestão, aumentará a exclusão social? São questões que suscitam debates, muitas vezes apaixonados, e que tem inspirado a realização de diversos estudos teóricos e até mesmo conduzido a formulação de leis no nível de cada Estado. O objetivo central desta pesquisa é proceder a uma análise do arcabouço teórico-conceitual da cobrança pelo uso da água como um instrumento de gestão, discutir os limites da abordagem econômica, analisar a experiência internacional e, devido à grande influência da 'escola francesa' na definição do modelo brasileiro, avaliar a evolução do sistema naquele país. Como no Brasil, a instalação do sistema de gerenciamento de recursos hídricos está em marcha, particularmente no que se refere à cobrança pelo uso da água, também é objetivo desta pesquisa analisar a situação atual do processo de implementação no nível Federal e nas diversas unidades da federação. Para conectar as discussões das partes precedentes com a realidade, simulam-se diferentes critérios de cobrança pelo uso da água na bacia hidrográfica do rio dos Sinos, localizada no Rio Grande do Sul. O trabalho conclui que, apesar da cobrança pelo uso da água ter sua fundamentação conceitual assentada na economia, esse ramo da ciência deve, apenas de forma subsidiária, aportar informações para as definições do tipo quanto cobrar, de quem cobrar, etc. As definições que norteiam a cobrança são, antes de tudo, decisões políticas e por essa razão devem ser consideradas em um processo de negociação social, envolvendo os diversos atores da bacia hidrográfica. Além disso, apesar de ser um instrumento bastante poderoso, a cobrança pelo uso da água não deve ser vista como um instrumento de gestão isolado e capaz de resolver todas as questões relacionadas com o planejamento e gestão de recursos hídricos.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2017. / Submitted by Raiane Silva (raianesilva@bce.unb.br) on 2017-07-14T17:15:49Z No. of bitstreams: 1 2017_FredericChristopheSatge.pdf: 23122733 bytes, checksum: c58362d6dd306f2717a8f8852690c9dc (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-08-29T16:42:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_FredericChristopheSatge.pdf: 23122733 bytes, checksum: c58362d6dd306f2717a8f8852690c9dc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-29T16:42:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_FredericChristopheSatge.pdf: 23122733 bytes, checksum: c58362d6dd306f2717a8f8852690c9dc (MD5) Previous issue date: 2017-08-29 / Localizado a uma elevação média de 4.000 m, o sistema endorreico do Altiplano (190.000 km2), é delimitada pelas serras andinas com picos de mais de 6.000 m de altitude. A bacia inclui ecossistemas icônicos, como o lago Titicaca, o lago Poopó e os desertos de sal de Coipasa e de Uyuni na parte sul da bacia. Os recursos hídricos do Altiplano, estão sob pressão climática com um aumento de temperatura de 0,15 a 0,25 °C por década que contribuiu a diminuição de 43% da superfície dos glaciares entre 1981 e 2014. Além dos fatores climáticos, fatores antrópicos, tais como, as atividades agrícolas e industriais são conhecidas por contribuir na diminuição do recurso hídrico, mas não foram quantificadas na região. Nesse contexto, o monitoramento hidrometeorológico deve ajudar a prevenir e antecipar os diferentes impactos ocasionados pelas mudanças climáticas e pelas práticas agrícolas. No entanto, devido ao contexto geopolítico, dificuldades econômicas e de acesso, a bacia sofre de escassez de infraestrutura meteorológica, e assim, poucos dados estão disponíveis. Assim, os dados de sensoriamento remoto fornecem uma excelente alternativa para observar o comportamento hidrometeorológica regional. A primeira etapa do doutorado foi dedicada à avaliação de grupos de dados de sensoriamento remoto primordiais na hidrologia como (i) modelo digital de elevação (MDE) (descrições topográficas e caracterização do escoamento), (ii) estimativas de precipitações (entrada de água), (iii) estimativas da evapotranspiração (saída de água) e (iiii) imagens do visível (variação espaço-temporal da superfície dos lagos. Finalmente, foi realizado no lago Poopó o uso integrado dos dados previamente avaliados e validados para entender a seca completa do lago de dezembro 2015 em base (i) a variabilidade climática e (ii) o desenvolvimento agrícola na região. O estudo permitiu observar que o lago já secou duas vezes em 1994 e 1995. Por entanto esses eventos foram associados a fortes anomalias negativas de precipitações em quanto a seca de 2015 foi associada a fortes anomalias positivas de precipitações. O estudo revelou também um aumento significativo da evapotranspiração real (ETr) de aproximadamente 13%, independentemente da variabilidade climática. Esse aumento da ETr foi registrado nas zonas agrícolas sugerindo assim o papel significativo da agricultara no processo de desertificação da região. De fato devido ao aumento do preço da Chenopodium Quinoa (quinoa) no mercado externo, a superfície ocupada pelas plantações passou de 10.000 para 50.000 ha entre 1980 e 2011. O uso de métodos de irrigação aumentou a disponibilidade de água para a evaporação e diminui a quantidade das águas superficial e subterrânea. Este trabalho pioneiro no Altiplano, permite demonstrar a grande potencialidade da integração de dados de sensoriamento remoto em regiões áridas remotas para seguir e entender as problemáticas socioambiental relacionadas a pressões antrópicas e climáticas. / Located at an average elevation of 4000 m, the Altiplano (190.000 km2) is an endoreic system delimited by the Andean mountains with peaks higher than 6000 m. The basin includes iconic ecosystems such as Lake Titicaca, Lake Poopó and the salt deserts of Coipasa and Uyuni in the southern part of the basin. The water resource of the Altiplano is under climatic pressure with a temperature increase of 0.15°C and 0.25°C per decade, which decreased the glacier surface by 43% between 1981-2014. In addition to climatic variability, anthropic factors, such as agriculture and industrial activities, is known to contribute to the water resource decrease but remains unquantified in the region. In this context, hydro-meteorological monitoring should help to prevent and anticipate the different impacts of climate change and agricultural practices. However, given the geopolitical context, economic and access problems few stations are available. Therefore, remote sensing data provide an alternative to observe regional hydro-meteorological behavior. The first stage of the PhD was dedicated to the assessment of remote sensing data useful in hydrology such as (i) digital elevation model (topographic description, flows characterization), (ii) precipitation (water input), (iii) evapotranspiration (water output) and (iiii) visible images (water superficial dynamic) which is the first study of such remote sensing data potential over the region. Finally, an integrated use of the evaluated/validated remote sensing data was carried out to understand the lake Poopó drought of December 2015 considering (i) climate variability and (ii) agriculture increase. The study highlighted that the lake already drought in 1994 and 1995. However, these droughts events were associated to strong rainfall anomalies while the 2015 one was associated to positive rainfall anomalies. The study also highlighted an increase of real evapotranspiration (ETr) of approximately 13% independently to climate variability in the region. The ETr increase was observed over cropped areas suggesting a significate influence of agriculture to the regional desertification process. Indeed, between 1980 and 2011, quinoa's cultivated area increased from 10.000 to 50.000 ha, related to the increase of quinoa's price. The use of irrigation method increased the availability of water for evapotranspiration and, therefore, decreased the amount of water in the surface and underground reservoir. This work, a pioneer in the Altiplano, demonstrates the great potential of the integration of remote sensing data in remote arid regions subject to anthropic and climate pressures.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Humanas, Departamento de Geografia, Programa de Pós-Graduação em Geografia, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-09T14:03:48Z No. of bitstreams: 1 2016_FelippeDamiãoMellodiSilva.pdf: 2370647 bytes, checksum: 2eaeb2b6e4a10b3d28914a9f106a1e1d (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-09T20:04:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_FelippeDamiãoMellodiSilva.pdf: 2370647 bytes, checksum: 2eaeb2b6e4a10b3d28914a9f106a1e1d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-09T20:04:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_FelippeDamiãoMellodiSilva.pdf: 2370647 bytes, checksum: 2eaeb2b6e4a10b3d28914a9f106a1e1d (MD5) / A disponibilidade hídrica vem diminuindo gradativamente devido aos desordenados processos de urbanização, industrialização e expansão agrícola. Neste contexto, para a realização de uma gestão adequada dos recursos hídricos é imprescindível a utilização de bases de dados confiáveis. A aplicação de modelos vem sendo amplamente difundida com o objetivo de se reduzir o nível de incerteza e subjetividade, visto isto, esse trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho do modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool) na predição da vazão na bacia hidrográfica do Rio Preto. Foram realizadas 12 simulações, onde variou-se: Modelo Digital de Elevação (MDE), quantidade de unidade de resposta hidrológica (HRU), quantidade de iterações no processo de calibração, estações climatológicas e fluviométricas. Para as simulações foram utilizadas séries mensais que se estenderam de 1981 a 2000 para o período de calibração e de 2001 a 2010 para a verificação. Para a calibração, foram utilizados 8 parâmetros, sendo que os mais influentes foram: a capacidade de água disponível no solo (SOL_AWC) e a curva número (CN2). Para avaliação dos resultados foram aplicados 3 coeficientes de análise: Nash-Sutcliffe (NSE), porcentagem BIAS (PBIAS) e a padronização do Root Mean Square Error (RSR). O modelo apresentou melhores resultados para o período de calibração em relação ao período de verificação. Em praticamente todas as simulações o modelo superestimou os picos e apresentou um retardo sistêmico na fase de recessão das vazões. As variáveis do balanço hídrico (precipitação, evapotranspiração, escoamentos superficial e de base) apresentaram resultados coerentes considerando as características físicas da área de estudo (bioma Cerrado), embora, o escoamento superficial tenha sido superestimado e a evapotranspiração tenha sido subestimada em relação à trabalhos semelhantes. A partir dos resultados obtidos, foi possível concluir que o modelo SWAT é passível de ser utilizado como ferramenta de auxílio na elaboração de políticas públicas com foco na gestão dos recursos naturais. / The water availability is declining gradually due to disordered processes of urbanization, industrialization and agricultural expansion. In this context, to carry out proper management of water resources is essential to the use of reliable databases. The application of models has been widely disseminated in order to reduce the level of uncertainty and subjectivity, because this, this study aimed to evaluate the performance of the SWAT model (Soil and Water Assessment Tool) in predicting the flow in the Preto river basin. 12 simulations were performed, which was varied: Digital Elevation Model (DEM), amount of hydrologic response unit (HRU), number of iterations in the calibration process, climatological and gauged stations. For the simulations were used monthly series that extended from 1981 to 2000 for the calibration period and 2001-2010 for verification. For calibration, 8 parameters were used, and the most influential were the available water capacity in the soil (SOL_AWC) and the number curve (CN2). To evaluate the results were applied 3 analysis coefficients: Nash-Sutcliffe (NSE), percentage BIAS (PBIAS) and the standardization of the Root Mean Square Error (RSR). The model showed better results for the calibration period for verification period. In almost all the simulations the model overestimated the peaks and presented a systemic delay in the recession phase of the flow. The variables of the water balance (precipitation, evapotranspiration, surface runoff and base) showed consistent results considering the physical characteristics of the study area (Cerrado), although the runoff has been overestimated and evapotranspiration has been underestimated in relation to work like. From the results, it was concluded that the SWAT model is likely to be used as a tool in the development of public policies with a focus on natural resource management.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, 2018. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-25T17:38:17Z No. of bitstreams: 1 2018_AdrianoCesarPereiradePaula.pdf: 2201991 bytes, checksum: d19c4b9012413666bafe5eec7aa55933 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-31T19:07:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_AdrianoCesarPereiradePaula.pdf: 2201991 bytes, checksum: d19c4b9012413666bafe5eec7aa55933 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-31T19:07:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_AdrianoCesarPereiradePaula.pdf: 2201991 bytes, checksum: d19c4b9012413666bafe5eec7aa55933 (MD5) Previous issue date: 2018-07-25 / A evapotranspiração é uma das variáveis mais ativas do ciclo hidrológico e principal componente do balanço hídrico em ecossistemas agrícolas. O monitoramento da sua distribuição espacial e temporal tem relevante importância no gerenciamento da água demandada pelas culturas, seja para fins de irrigação ou em estudos de avaliação ambiental e manejo de bacias hidrográficas. O método da razão de Bowen é fundamentado no balanço de energia para a estimativa da evapotranspiração real (ETr) com alta precisão, frequentemente utilizado como critério no teste de outros métodos. Nas últimas décadas, modelos de sensoriamento remoto têm se mostrado promissores na determinação da ETr, principalmente pela possibilidade de estimativas em escalas regionais. Dessa forma, o propósito deste trabalho foi avaliar o desempenho do modelo SSEBop na estimativa da ETr das culturas de soja e de feijão, ambas irrigadas por pivô central na região da bacia hidrográfica do Rio Preto, subafluente do Rio São Francisco. As estimativas do modelo foram obtidas a partir de imagens digitais dos satélites Landsat 7 e 8 correspondentes aos períodos de cultivo das referidas culturas e comparadas à ETr obtida pelo método da razão de Bowen, provinda de estações micrometeorológicas instaladas no interior das áreas irrigadas. As estimativas do modelo foram avaliadas pelo coeficiente de correlação de Pearson (r) e pelos índices estatísticos de Willmott (dr), raiz do erro médio quadrático (RMSE) e erro absoluto médio (MBE). O desempenho do modelo foi classificado pelo índice de desempenho (Pi). As estimativas de ETr pelo modelo SSEBop para a cultura da soja apresentaram boa correlação (r = 0,87) e concordância (dr = 0,72) com o método da razão de Bowen, com erro médio quadrático de 0,82 mm d-1. O índice MBE apontou uma sobrestimativa do modelo SSEBop de 0,33 mm na escala diária. As estimativas da ETr na cultura do feijão também apresentaram boa correlação (r = 0,85) e concordância (dr = 0,71) com o método da razão de Bowen, além de um erro médio quadrático de 0,48 mm d-1. No entanto, o índice MBE apontou uma subestimativa de 0,25 mm na escala diária. Apesar das pequenas sobrestimativas e subestimativas, o desempenho do modelo SSEBop nas estimativas da ETr foi classificado como “muito bom” para as culturas de soja (Pi = 0,63) e de feijão (Pi = 0,60), comprovando sua utilidade no monitoramento da necessidade hídrica das referidas culturas e no gerenciamento dos recursos hídricos da região. / Evapotranspiration is one of the more actives variables of the hydrological cycle and major component of the water balance in agricultural ecosystems. The monitoring of its spatial and temporal distribution have relevant importance in management of the crop water demand, either for irrigation purposes or in environmental assessment studies and watershed management. The Bowen ratio method is based on energy balance for estimating actual evapotranspiration (ETr) with high accuracy, often used as a criterion for test other methods. In the last decades, remote sensing models have been shown to be promising in the determination of ETr, mainly due the possibility of estimates in regional scales. Thus, the purpose of this work was to evaluate SSEBop model performance in estimating ETr of soybean and bean crops, both irrigated by center pivot in the Rio Preto basin, sub basin of the São Francisco river. The estimates of the model were obtained from digital images of Landsat 7 and 8 satellites corresponding to periods of growing crops and compared to the ETr obtained by the Bowen ratio method, provided by micrometeorological stations installed within the irrigated areas. The model estimates were evaluated by the Pearson correlation coefficient (r) and by statistical indexes of Willmott (dr), root mean squared error (RMSE) and mean bias error (MBE). The model performance was rated by performance index (Pi). In the soybean crop, the SSEBop model estimates showed good correlation (r = 0.87) and concordance (dr = 0.72) to the Bowen ratio method, with root mean squared error of 0.82 mm day-1 . The MBE index pointed an overestimate of the SSEBop model of 0.33 mm in daily scale. ETr estimates for bean crop also showed good correlation (r = 0.85) and concordance (dr = 0.71) to the Bowen ratio method, in addition to a root mean squared error of 0.48 mm day-1 . However, the MBE index pointed an underestimate of 0.25 mm in daily scale. Despite the slight overestimates and underestimates, the performance of SSEBop model estimates was classified as "very good" for soybean (Pi = 0.63) and bean crop (Pi = 0.60), proving its usefulness in monitoring water needs of the irrigated crops and in the management of water resources in the region.

Orientador : Prof. Dr. José Junji Ota / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 10/04/2015 / Inclui referências : f.131-134 / Resumo: Em obras hidráulicas, o manejo do rio durante a construção é um fator importante com relação ao esquema geral da obra. A construção das ensecadeiras em água corrente com a função de controlar o rio e proporcionar área seca para que as obras permanentes possam ser construídas no leito, é frequentemente uma atividade complexa, envolvendo os principais problemas de construção. Apesar do custo do fechamento corresponder, geralmente, a uma pequena porcentagem do custo total da obra, deve ser estudado com cuidado, pois uma falha pode causar um atraso sério e custoso no cronograma. Os estudos disponíveis sobre as condições de estabilidade do enrocamento no fechamento de rios para a construção de obras hidráulicas são baseados em métodos aproximados, desenvolvidos por meio de considerações teóricas, observações experimentais de laboratório e de campo, e possibilitam que o projetista determine o diâmetro do material necessário para executar o fechamento do rio. Como objetivo geral para esta pesquisa, pretendeu-se estudar o comportamento hidráulico do escoamento no fechamento de rio pelo método lateral progressivo ou ponta de aterro, método bastante usual no Brasil. Como objetivos específicos, pretendeu-se avaliar como a curvatura do escoamento na ponta de aterro afeta o escoamento nessa região. Este efeito foi avaliado a partir da alteração de dois parâmetros geométricos da ensecadeira com a utilização de um modelo numérico tridimensional. Os dois parâmetros geométricos estudados foram: 1) largura da crista; e 2) inclinação do talude. Para possibilitar as respostas às perguntas feitas por esta dissertação, definiu-se outro objetivo especifico que consiste na avaliação da capacidade do modelo numérico escolhido para as simulações, o Flow 3D®, em reproduzir as características deste tipo de escoamento. Para atender a este objetivo, realizou-se uma primeira etapa de estudo chamada de Etapa 1 - Estudo de Caso na qual foram realizadas simulações em modelo numérico com o objetivo de reproduzir uma investigação experimental já realizada em modelo hidráulico reduzido. Após esta etapa de estudos e da análise comparativa dos resultados, concluiu-se que o modelo numérico escolhido é adequado para a resolução desse tipo de problema. Também são apresentados e avaliados os resultados para as três malhas de elementos utilizadas nas simulações em comparação aos resultados que se pretendia atingir da investigação experimental. Concluída a primeira etapa, realizou-se a análise da variação dos dois parâmetros geométricos da ensecadeira (Etapa 2). São apresentados e analisados além dos valores de velocidade e tensão tangencial, sua localização e distribuição em cada caso estudado e as linhas de corrente que dão um indicativo da curvatura do escoamento em cada caso. Essas análises permitiram chegar às conclusões principais de que o aumento da largura da crista e consequentemente do raio da ponta de aterro, bem como, a diminuição da inclinação do talude da ensecadeira afetam a curvatura do escoamento na ponta de aterro e resultam na diminuição das velocidades e tensão tangencial nessa região. Palavras-chave: fechamento do rio, ensecadeira, lançamento lateral progressivo, ponta de aterro. / Abstract: In hydraulic works, the management of the river during the construction is an important factor with respect to the general scheme of the work. The construction of cofferdams through running water to river control and to provide dry areas for the permanent works into the riverbed is often a complex activity, involving the main construction problems. Despite the cost of the river closure correspond generally a small percentage of the total cost of the work, must be carefully studied because a failure can lead to a serious and costly schedule delay. The available studies about the rock fill stability in the river closure for the construction of hydraulic works are based on approximated methods, developed through theoretical considerations, experimental observations at the laboratory and at the field, and enable the designer to determine the diameter of the material that is needed to guarantee the success of the river closure. As a general goal for this study, is intended to study the hydraulic behavior of the flow in the river closure by the end dumping method, quite usual method in Brazil. As specific goals, the purpose was to evaluate how the curvature of the flow in the cofferdam affects the flow behavior in this region. This effect was evaluated changing two geometric parameters of the cofferdam using a three-dimensional numerical model. The two geometric parameters studied were 1) width of the crest; and 2) embankment slope. To answer the questions asked by this dissertation, it was defined another specific goal that is to evaluate the ability of the numerical model chosen for the simulations, the Flow 3D®, to reproduce the characteristics of this type of flow. To achieve this goal, there was a first study stage called Stage 1 - Case Study in which it were performed numerical simulations in order to reproduce an experimental research already done in reduced hydraulic model. After this stage of studies and after the comparative analysis of the results it was concluded that the chosen numerical model is appropriate to solve this type of problem. It also are presented and evaluated the results of the three mesh elements that were used in the simulations in comparison with the results that it was intended to achieve of the experimental research. After the first stage was completed, it was done the analysis of the variation of the two geometric parameters of the cofferdam, the stage called Stage 2. It is presented and analyzed the values of velocity and shear stress, their location and distribution in each study case and the streamlines that indicates the flow curve in each case. These analysis allowed the mainly conclusions that increasing the width of the crest and therefore the radius of the cofferdam as well as the decreasing of the embankment slope affect the curvature of the flow and leads to the decreasing of the velocity and the shear stress in the cofferdam. Keywords: river closure; cofferdam; end dumping.

Orientador : Tobias Bleninger / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 17/03/2016 / Inclui referências : f.89-92 / Resumo: O aumento da população costeira ao longo dos anos trouxe também aumento de águas residuárias, por isso faz se necessário o aperfeiçoamento e a ampliação dos sistemas de saneamento. A disposição de efluentes no oceano é uma opção para essas regiões, o sistema consiste na coleta do esgoto para uma estação de tratamento e seu envio para o emissário submarino, uma tubulação que irá realizar a descarga do efluente por meio de um único difusor ou uma linha de múltiplos difusores. Para garantir a crescente demanda com qualidade é necessário progredir nos estudos sobre os processos de mistura e a caracterização dos campos próximo e afastado. Essas duas regiões não podem ser modeladas com um único modelo, o que requer o acoplamento entre eles. O presente estudo visa à aplicação de um modelo permanente (CORMIX) para a obtenção de resultados próximos a não permanentes, a partir de séries temporais, dentro do campo próximo. A ferramenta CorTime (disponível apenas na versão pesquisa) é utilizada, e os resultados do modelo são pós-processados em MatLab. Como resultados finais são obtidos vídeos com as variações das plumas ao longo da série temporal, avaliação da eficiência do emissário submarino (que pode ser estendida para diversas substâncias), identificação de áreas de risco e uma análise da qualidade dos resultados obtidos com o CorTime. Palavras-chave: Emissários submarinos.Saneamento. Disposição de Efluentes. Cartagena - Colômbia; Ilha de Santa Catarina - SC / Abstract: The increase of coastal population over the years drove to the increase of waste water and the necessity of sanitation systems improvement and extension. One option for these regions is the ocean disposal, which consists in gathering the effluent to a treatment station and its dispatch to a submarine outfall, a pipe that will discharge it into the ocean as single port or in a multiport diffuser. To comply the growing demand with quality it is necessary improve studies concerning the mixing processes and the characterization of near and far field. These two fields cannot be modeled by a single model, it is necessary its coupling. The present study aim for the application of a steady state model (CORMIX) to obtain quasi-unsteady results for the near field using time series, by a submodule CorTime (only available for research version), and its post-processing at MatLab. The results are animations that simulate the plume variation according to the time series, evaluations concerning submarine outfalls efficiency (which can be extended to several substances), identification of risk areas and analysis of the CorTime results quality. Key-words: Submarine outfalls. Sanitation. Effluent Disposal. Cartagena - Colômbia; Ilha de Santa Catarina - SC

Orientador : Prof. Dr. Alexandre Kolodynskie Guetter / Coorientador : Prof. Dr. Fernando Oliveira Andrade / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 04/04/2017 / Inclui referências : f.91-97 / Resumo: A energia eólica cresceu significativamente, porém a eficiência de geração da fonte eólica gira em torno de 30% da energia cinética disponível no vento. Por este motivo é de extrema importância que estudos sejam elaborados afim de aumentar a eficiência na geração de energia. Este estudo visa investigar odesempenho da geração de energia eólica em dois parques eólicos situadosna América do Norte, através da investigação dos dados de vento e modelagem da esteira turbulenta. Os dados analisados são provenientes da turbina, SCADA, e dados coletados pelo LiDAR. A partir das análises dos dados de vento foram estimados parâmetros como tensão de cisalhamento do vento, rosa dos ventos, perfil de velocidade do vento e intensidade de turbulência. Portanto, aumentando a intensidade de turbulência, a energia gerada é superestimada em moderadas velocidades do vento e subestimada em altas velocidades do vento. Enquanto isso, os coeficientes de cisalhamento do vento variaram entre 0 e 0.2 para altas velocidades. Além disso, coeficientes de cisalhamento com valores elevados, perto de 0.4, foram encontrados em baixas velocidades do vento. Este trabalho visou também comparar modelos de esteira turbulenta de PARK (Jensen), Frandsen, Larsen and Eddy Viscosity (Ainslie) com resultados obtidos pelo LiDAR, além disso foi realizado uma simulação numérica da esteira turbulenta utilizando Fluent CFD com as equações médias de Reynolds (RANS) que resolvem o modelos de duas equações diferenciais para obter a viscosidade turbulenta. A turbulência foi fechada pelo modelo ?????, sendo o modelo de esteira turbulenta desenvolvido para uma única turbina num terreno plano. O modelo de PARK obteve os melhores resultados para linha de centro longitudinal em relação as velocidades de 6 a 8 ms-1. Entretanto, para velocidade de 9 a 12 ms-1 , o modelo de EDDY VISCOSITY apresentou o melhor desempenho. As análises de seção transversal apresentaram o modelo de PARK como melhor resultado para 500 m. Enquanto isso, para 700 m de seção transversal, o melhor desempenho foi obtido pelo modelo de LARSEN. Palavras-chave: Energia Eólica, Modelo de Esteira Turbulenta, LiDAR, Análises do Vento. / Abstract: Wind power has gained significant share in the global power production. However, the wind power output efficiency is only about 30% of the wind kinetic energy. Because of that, it is essential to study the efficiency of these power generation systems by assessing the effects that wind parameters and wakes will have on the whole system. Hence, a complete assessment of wind resources is crucial to retain full advantage of wind power. This study aims to investigate the efficiency of wind energy generation in two North American Wind Farms, through wind data investigation and wake modeling. The data analyzed are the SCADA data and the data collected by LiDAR measurements. The wind data analysis has estimated parameters as wind shear, wind rose, wind speed profile and turbulence intensity. Therefore increasing turbulence intensity the power output is overestimated at moderate wind speeds and underestimated at higher wind speeds. Meanwhile, the wind shear coefficients were found to vary between 0 and 0.2 at higher inflow velocities. High wind shear values, close to 0.4, were recorded for lower inflow velocities. The goal of the wake models is to simulate the turbine induced wind speed deficits and the ratio of restoration to the free stream velocity. This work has compared the PARK (Jensen), Frandsen, Larsen and Eddy Viscosity (Ainslie) models with LiDAR wake measurements, besides that it has performed a numerical simulation of the wind turbine wake using the Fluent CFD with the Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) equations that solves two differential equation model to obtain turbulent viscosity. The turbulence was closed by the ????? model, where the wake modeling has been developed for a single turbine on a flat terrain. In terms of centerline wake analysis, the PARK wake model yielded the best velocity simulations for inflow winds from 6 to 8 ms-1. However, the EDDY VISCOSITY wake model yielded the best performance for wind speed bins from 9 to 12 ms-1. The cross section wake analysis presented for the 500 m cross section, the domination by the PARK model. Meanwhile, along the 700 m cross section, the LARSEN wake model produced the best simulations. Key-words: Wind Power, Wake Modeling, LiDAR, Wind Analysis.

Orientador : Ph.D. Daniel Costa dos Santos / Coorientador : Ph.D. Berry Gersonius / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 28/03/2016 / Inclui referências : p. 121-130 / Resumo: O desenvolvimento das áreas urbanas e a consequente impermeabilização dos solos são responsáveis por grandes alterações no ciclo hidrológico natural. Enquanto ocorre a diminuição das taxas de evapotranspiração e infiltração, há um aumento no volume de escoamento superficial além da diminuição do tempo de concentração das bacias hidrográficas. No Brasil, grande parte das áreas urbanas se desenvolveram sem o devido planejamento o que, aliado a cultura de projeto, contribuiu para a implementação de sistemas tradicionais de drenagem, os quais visam o lançamento da água de escoamento superficial o mais rápido possível em um corpo hídrico receptor. Tal abordagem vai de encontro às metas de sustentabilidade e constam de soluções inadequadas para o controle de poluição e das inundações. No entanto, o uso de soluções alternativas está longe de se tornar realidade no Brasil. Apesar disso, há um crescente desenvolvimento de ferramentas de gestão que visam auxiliar o processo de tomada de decisão e a implementação de abordagens mais sustentáveis para as áreas urbanas. Por outro lado, não há consenso quanto a melhor abordagem a se utilizar. Neste contexto, o presente trabalho objetivou adaptar o Urban Water Use (UWU) Model, no intuito de tornar viável a avaliação de medidas de drenagem urbana sustentável (SuDS) e auxiliar o processo de tomada de decisão, além de contribuir para o debate e modernização da infraestrutura de drenagem urbana no Brasil. A metodologia foi dividida em duas etapas principais: o desenvolvimento do módulo de drenagem (Etapa 1), e a aplicação do modelo (Etapa 2). Foram implementados sete indicadores e cinco medidas de SuDS. Não obstante, o método de formulação dos cenários foi adaptado. A seguir, o modelo foi aplicado em uma pequena bacia urbana (208;44 hectares) na Região Metropolitana de Curitiba (RMC), no norte da bacia do Rio Belém. Quatro cenários foram formulados para um horizonte de projeto de 30 anos e cinco diferentes grupos de medidas (GMm) foram propostos. As seguintes medidas foram utilizadas: trincheiras de infiltração, pavimentos permeáveis, utilização de águas pluviais nas edificações, bacias de detenção e bioretenções. As visions foram estabelecidas com base nas estimativas iniciais e seus atuais valores. Os resultados demonstraram a possibilidade de avaliação dos grupos de medidas de drenagem urbana sustentável considerando o atendimento ou não aos critérios estabelecidos por meio de indicadores e metas refletidas nas visions. Além disso, foi possível se estabelecer interfaces entre o sistema de drenagem urbana e o de abastecimento de água por meio do uso de água da chuva nas edificações e as tabelas de parametrização do consumo residencial. Excetuando-se os grupos de controle (GM0 and GM5), os resultados mostraram que a combinação de bacias de detenção, bioretenções e coleta de água de chuva (GM2) forma o melhor grupo de medidas para a área de estudo considerando os critérios avaliados. Portanto, o UWU Model se mostrou útil no processo de tomada de decisão para o planejamento de medidas de drenagem urbana. Nesse sentido, a principal contribuição do presente trabalho foi a adaptação do modelo, fornecendo um ambiente integrado para avaliação das medidas. Trabalhos futuros devem ser desenvolvidos no sentido de testar o modelo em outras áreas buscando a adição de novos indicadores e medidas. Palavras-chave: UWU Model; sistemas de drenagem sustentáveis; abordagem integrada, planejamento estratégico; tomada de decisão. / Abstract: It is well known that developed urban areas are characterized by alteration of the natural hydrologic cycle. Whereas evapotranspiration and infiltration decrease, there is an increase in the runoff volume. In Brazil, many urban areas have developed without any kind of planning. It has led to the implementation of drainage systems which primarily focus on collecting, transporting and disposing as quickly as possible the runoff into a receiving water body. These systems, called traditional systems, were not designed in agreement with the sustainability goals, and appears to be an inadequate solution to flood control since it has contributed to flooding downstream and to water body pollution. However, alternative solutions are still incipient in Brazil due to many issues that remain uncertain regarding the use of such technologies. Currently, some tools are being developed in order to assist the decision-making process and help planners to implement more sustainable approaches in cities, but the debate remains as the best approach. In this context, present work aimed at improving the Urban Water Use (UWU) Model and implement it as a decision-making support tool for sustainable urban drainage systems and contribute to the discussion and modernization of urban drainage infrastructure in Brazil. The methodology was divided into two main phases which were the drainage module development (Phase 1) and a case study application (Phase 2) in order to test the whole model. Seven indicators and five sustainable drainage measures were implemented. Notwithstanding, the scenarios formulation approach was adapted. Hereafter, the model was applied in a small study area (208:44 hectares) in the Curitiba Metropolitan Region (CMR), located within the Belém river basin. Four future scenarios were formulated considering a design period of 30 years and five different groups of measures (GMm) were tested. The groups of measures combined the following structural measures: infiltration trenches, permeable pavements, rainwater harvesting, stormwater detention basins, and bioretention. The visions were established based on current and initial estimates and six simulations were performed in order to test the model outcomes. The results demonstrate the possibility of evaluating groups of drainage measures as to meet the indicators' visions in the formulated scenarios by using the UWU Model structure. Notwithstanding, the simulations showed that drainage measures can be evaluated in an integrated context linking the rainwater harvesting devices and the water usage per appliance in the buildings. Disregarding the control groups (GM0 and GM5), the results showed that a combination of detention basins, bioretentions and rainwater harvesting devices (GM2) was the best group of measures to the study area considering the selected indicators. Therefore, the UWU Model could be useful in the decisionmaking process when planning the drainage measures for urban areas. In this sense, this work main contribution was to adapt the original model and provide an integrated environment for drainage measures evaluation. Further work could implement other indicators and measures and integrate the drainage measures with sewage system indicators. Key-words: UWU Model; sustainable drainage system; integrated approach, strategic planning; decision-making.

Orientador : Profª. Drª. Alice Marlene Grimm / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 13/09/2016 / Inclui referências : f.92-96 / Resumo: A estação chuvosa na América do Sul (AS) está associada com monções de verão e o mesmo ocorre no sudeste da África (SEA), em particular Moçambique. Em ambas as regiões as chuvas do verão são extremamente importantes para a agricultura e disponibilidade de recursos hídricos. Esta dissertação tem o objetivo de estudar as variações climáticas no SEA durante o verão e suas possíveis teleconexões com a AS. Este assunto é abordado em escala intrassazonal e interanual. Séries de dados de precipitação de 7.841 estações de Moçambique (1964-2005), África do Sul (1974-1999) e cerca de 10.000 estações da AS são utilizadas. Séries mensais de vazão referentes a 23 estações de alguns rios de Moçambique (1964-2005) também são utilizadas. A principal fonte de variabilidade intrassazonal é a Oscilação de Madden-Julian (OMJ). Estudos preliminares que avaliam o seu impacto sobre a África através de anomalias de Radiação de Onda Longa Emergente (ROLE) mostram anomalias convectivas significativas relacionadas com OMJ, principalmente entre 10°S e 20°S. Elas são mais fortes no SEA. As anomalias de precipitação são submetidas a um filtro de Lanczos, que retém oscilações intrassazonais com períodos na banda de 20-90 dias e composições foram feitas para cada fase da OMJ. As anomalias positivas mais fortes e extensivas no SEA são encontradas nas fases 8 e 1, enquanto as negativas são mais fortes na fase 5. Anomalias de convecção relacionadas com as fases 1 e 8 da OMJ sobre o Oceano Índico tropical contribuem para o aumento da precipitação sobre a parte sul do continente, ao passo que as da fase 5 da OMJ favorecem a seca. De igual modo, são importantes as anomalias de circulação produzidas pela convecção associada com a OMJ na AS, que constituem trens de ondas de Rossby conectando a AS e o SEA. Estas anomalias favorecem movimento ascendente ou subsidência no SEA e fluxo de umidade do Oceano Atlântico para o sul da África (ou vice-versa), favorecendo aumento ou diminuição da precipitação observada no SEA. Anomalias de precipitação de verão da AS e SEA foram correlacionadas com defasagens entre 0 e 6 dias, revelando significativas correlações entre a precipitação do verão no SEA e na AS 4-5 dias antes, o que sugere teleconexões intrassazonais entre AS e SEA durante o verão, como pode ocorrer nas fases citadas da OMJ. Quanto à variabilidade interanual, empregou-se o método de análise de componentes principais para estudar a variabilidade da precipitação e sua relação com a vazão. A precipitação exibe variabilidade significativa associada com o fenômeno El Niño Oscilação Sul (ENOS). Além de ENOS, há influência de várias oscilações climáticas sobre a variabilidade da chuva em Moçambique, como o Modo Anular Sul, o Dipolo Subtropical do Índico, a Oscilação Multidecadal do Atlântico, a Oscilação Interdecadal do Pacífico. Contudo, ENOS é a maior forçante. A influência do ENOS pode contribuir para o aumento das vazões em algumas bacias hidrográficas de Moçambique, mas também pode favorecer a ocorrência de estiagens. Há boa concordância entre modos de variabilidade da precipitação e da vazão. Palavras-Chave - Precipitação; Variabilidade intrassazonal; OMJ; Teleconexões; Variabilidade interanual; Vazões. / Abstract: The rainy season in South America (SA) is associated with the summer monsoon and the same occurs in southeastern Africa (SEA), particularly in Mozambique. In both regions summer rainfall is extremely important for agriculture and water resources availability. The objective of this dissertation is to study climate variations in SEA during summer and their possible teleconnections with SA. This subject is addressed on intraseasonal and interannual time scales. Rainfall data from 7,841 stations in Mozambique (1964-2005), South Africa (1974-1999) and about 10,000 South American stations are used. Monthly streamflow time series from 23 stations of some rivers of Mozambique (1964-2005) are also used. The main source of intraseasonal variability is the Madden-Julian Oscillation (MJO). Preliminary studies assessing its impact on Africa through outgoing long-wave radiation (OLR) show significant convective anomalies related to the MJO mainly between 10°S and 20°S. They are stronger in SEA. Precipitation anomalies are subjected to a Lanczos filter, which retains intraseasonal oscillations with periods in the range of 20-90 days, and compositions were made at each stage of the MJO. The strongest and most extensive positive anomalies in SEA are found in phases 8 and 1, while the negative ones are strongest in phase 5 of the MJO. Convective anomalies associated with phases 8 and 1 over the tropical Indian Ocean contribute to increased precipitation over the southern part of the continent, while MJO phase 5 favor droughts. Equally important are the circulation anomalies produced by convection associated with MJO in SA, which constitute Rossby wavetrains connecting SA and SEA. These anomalies favor convection or subsidence over SEA and moisture flow from the Atlantic Ocean to southern Africa (or vice versa), favoring increase or reduction of the precipitation observed in SEA. Summer precipitation anomalies of SA and SEA were correlated with lags between 0 and 6 days, disclosing significant correlations between summer precipitation in SEA and SA 4-5 days before, suggesting teleconnection between SA and SEA during the summer, on intraseasonal time scales, as can happen in the mentioned MJO phases. Regarding interannual variability, principal component analysis is used to study the variability of rainfall and its relation with streamflow. Rainfall exhibits significant variability associated with the El Niño Southern Oscillation (ENSO). Besides ENSO, there is connection between rainfall variability in Mozambique and various modes of climate variability, atmospheric and oceanic, such as the Southern Annular Mode, the Indian Ocean Subtropical Dipole, the Atlantic Multidecadal Oscillation, the Pacific Interdecadal Oscillation. Notwithstanding, ENSO is the most important forcing. The influence of ENSO can contribute to the increase of streamflow in some rivers basins in Mozambique, but may also favor the occurrence of droughts. There is good agreement between precipitation and streamflow modes of variability. Key-words - Precipitation; Intraseasonal variability; MJO; Teleconnection; Interannual variability; Streamflow.