A bacia hidrográfica do rio da Prata (BHP) é a quinta maior bacia hidrográfica do mundo em termos de área de drenagem e a segunda maior da América do Sul. Os recursos hídricos da bacia têm um papel fundamental em termos de economia, produção de energia hidrelétrica, navegação, agropecuária dos países que a compõe e está fortemente relacionado com problemas relacionados à eventos extremos. Apesar da importância hidrológica da BHP para a América do Sul, poucas pesquisas estudaram o seu comportamento hidrológico de forma integrada e utilizando representações mais físicas dos processos hidrológicos. Essas pesquisas, por exemplo, possuem limitações relacionadas a representação do processo de propagação de vazão, escoamento na planície de inundação do modelo hidrológico utilizado e ao fato de não considerar o efeito da operação dos reservatórios, que é um aspecto importante na hidrologia da BHP. Diante disso, o objetivo dessa tese foi desenvolver bases técnicas para a modelagem hidrológica integrada da bacia do rio da Prata, e mais especificamente, o aperfeiçoamento de um modelo hidrológico para esta bacia que possa servir como ferramenta comum para o apoio à gestão integrada de recursos hídricos. Nesse contexto, foi utilizado o Modelo Hidrológico de Grandes Bacias, MGB-IPH, com um aperfeiçoamento do modulo de propagação de vazões, que corresponde a utilização do modelo Inercial e a representação da planície de inundação. Além disso, a tese também apresentou um avanço nas técnicas de discretização da bacia hidrográfica em unidades menores, visando a possibilidade de representação de regiões muito planas e com drenagem complexa. Essa tese também apresentou uma análise acerca do impacto da operação dos reservatórios do Alto Paraná em algumas vazões de referência do baixo rio Paraná. Os resultados da tese foram divididos em cinco partes: Calibração e verificação; efeito do modelo de propagação utilizado nas vazões; verificação das áreas inundadas; Avaliação do impacto dos reservatórios nas vazões do Baixo Paraná; análise de sensibilidade. Os resultados dessa Tese mostraram que é possível, através de uma modelagem integrada, utilizando a versão aperfeiçoada do modelo MGB-IPH, representar os processos hidrológicos da Bacia do Prata. Apesar das incertezas apresentadas, o modelo conseguiu representar vazões, níveis e áreas inundadas de forma satisfatória na maioria dos pontos analisados. Os resultados da tese também mostraram que o impacto da operação dos reservatórios pode ser significativo, principalmente nas vazões extremas. / The La Plata River Basin (LPB) is the fifth largest basin in the world and the second one largest in South America in terms of drainage area. The water resources of LPB have an important role for the economy, hydroelectric power, navigation, agriculture of the countries that compose the basin and they are strongly related with hydrologic extreme events. Despite the importance of LPB’s hydrology to South America, there are few researches that have studied the hydrologic behavior in an integrated manner and using more physical representations of hydrologic processes. These researches have limitations related to representation of the flow propagation processes, floodplain representation and no consideration of the effect of reservoir operation, which is an important aspect of LPB. Thus, the aim of this research was developing technical basis for the integrated hydrologic modeling of the LPB improving a hydrologic and hydraulic model for this basin. This model can be useful as common tool to support the integrated management of LPB’s water resources. We used the Large Scale Hydrologic Model, MGB-IPH, with an improvement of the flow propagation module, that include the use of Inertial flow propagation model and a simplified scheme to floodplain representation. Moreover, the research also introduced an advance in techniques of river basin discretization into smaller units, aiming at the possibility of representation of very flat regions with complex drainage. This research also presented an analysis of the impact of reservoirs’ operation of Alto Paraná river basin. The results were divided into five parts: calibration and verification; effect of flow propagation model; check the flooded areas; Impact of reservoirs in the Lower Paraná flows and sensitivity analysis. The results showed that it is possible through an integrated modeling, using the improved version of the MGB-IPH model, represent the hydrological processes of the Plata Basin. Despite the uncertainties presented, the model could represent flows, flooded areas and levels satisfactorily in most analyzed points. The results also showed that the impact of the reservoirs operation can be significant, especially in extreme flows.

Submitted by Flasleandro Oliveira (flasleandro.oliveira@cprm.gov.br) on 2014-04-07T13:59:18Z No. of bitstreams: 1 diss_fernando_rego.pdf: 2155362 bytes, checksum: ff9aaf3c2a3175791dbbf97de7567be2 (MD5) / Approved for entry into archive by Flasleandro Oliveira (flasleandro.oliveira@cprm.gov.br) on 2014-04-07T13:59:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 diss_fernando_rego.pdf: 2155362 bytes, checksum: ff9aaf3c2a3175791dbbf97de7567be2 (MD5) / Approved for entry into archive by Flasleandro Oliveira (flasleandro.oliveira@cprm.gov.br) on 2014-04-07T13:59:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 diss_fernando_rego.pdf: 2155362 bytes, checksum: ff9aaf3c2a3175791dbbf97de7567be2 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-04-07T13:59:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 diss_fernando_rego.pdf: 2155362 bytes, checksum: ff9aaf3c2a3175791dbbf97de7567be2 (MD5) / A regionalização de vazões visa suprir a carência de informações hidrológicas em locais com pouca ou nenhuma disponibilidade de dados, sendo o conhecimento e o aprimoramento dessa técnica de grande importância para estimativas mais seguras das vazões. Esse trabalho teve como objetivo aperfeiçoar o procedimento de regionalização de vazões mínimas e média, considerando uma variável explicativa que representa a evapotranspiração real no processo de formação de vazões. O estudo foi realizado em duas bacias do rio São Francisco: uma sub-bacia do rio Paracatu, onde foram avaliados a vazão média de longa duração (Qmld), a vazão mínima com permanência de 95% do tempo (Q95) e a vazão mínima com sete dias de duração associada a um período de retorno de dez anos (Q7,10); e a bacia do rio Pará, na qual foi avaliado apenas a Q7,10. As variáveis independentes utilizadas foram a área de drenagem, a vazão equivalente ao volume precipitado (Peq), a vazão equivalente ao volume precipitado menos 750 mm (Peq750) e a vazão equivalente ao volume precipitado menos a média estimada da evapotranspiração real na bacia (PeqETR). Avaliou-se o desempenho da regionalização por meio de três análises: estatística, comportamento físico e risco. A PeqETR proporcionou os melhores ajustes estatísticos para as três vazões analisadas na sub-bacia do rio Paracatu, contudo, enquanto essa variável foi a que representou o melhor comportamento físico e estimativas mais seguras das vazões mínimas, a Peq750 foi a que teve estimativas mais representativas da vazão média. Para a bacia do rio Pará, o uso da PeqETR como variável explicativa gerou os melhores ajustes estatísticos e uma melhor representação do comportamento físico e de risco da variável dependente analisada. Assim, o uso da variável explicativa que considera a evapotranspiração real proporciou, nas bacias estudadas, os melhores ajustes estatísticos e, com exceção da vazão média, uma análise física mais representativa e segura.

As diferentes formas de abordagem sistêmica no planejamento de sistemas de recursos hídricos podem ser divididas em simulação, otimização e análise multi-objetivo. Para a utilização e avaliação dessas abordagens, devem ser adotados critérios de desempenho distintos como é o caso dos índices de confiabilidade, elasticidade e vulnerabilidade. Devido então à complexidade da gestão, se busca o desenvolvimento de Sistemas de Apoio à Decisão – SAD – aplicados à área de recursos hídricos que devem ser interativos e adaptativos, de forma a superar a diferença existente entre o que se desenvolve em centros de pesquisa e o que se utiliza no dia-a-dia profissional. Para tanto, o paradigma da Modelagem Orientada a Objetos – MOO – apresenta uma série de vantagens em relação às técnicas procedurais utilizadas na programação tradicional. O SAD utilizado neste trabalho foi o Sistema de Apoio ao Gerenciamento de Bacias Hidrográficas – SAGBAH, com destaque para o modelo PROPAGARMOO que é voltado a simular a propagação de vazões em uma bacia submetida a decisões operacionais, relacionadas ao suprimento de demandas hídricas e descarga de reservatórios. Através da MOO, foram implementados e testados, no PROPAGARMOO, um editor de modelos de programação linear e dois algoritmos de otimização por procura direta denominados de algoritmos genéticos mono e multi objetivo. O PROPAGARMOO, então, foi utilizado para avaliar duas abordagens implicitamente estocásticas para a derivação e otimização de regras decisórias: a primeira promove o ajuste dos parâmetros de uma regra de decisão cuja morfologia é estabelecida previamente, usando para isso registros históricos de vazão; a segunda promove o ajuste de uma regra de decisão, cuja morfologia é estabelecida previamente ou posteriormente, tendo por base os registros históricos de vazão e as descargas ótimas, obtidas por modelagem. Toda a metodologia foi aplicada à bacia do rio Curu, no Ceará, cujo sistema possui 3 (três) reservatórios de grande porte considerados estratégicos para o atendimento às demandas hídricas existentes. Finalmente se comprovou as virtudes da MOO na implementação de ferramentas de otimização num SAD aplicado a recursos hídricos e o melhor desempenho da abordagem implicitamente estocástica na derivação de regras decisórias para operação de reservatórios, quando os parâmetros dessas regras são otimizados através de algoritmos genéticos. / The different ways of systemic approach in the planning of water resources systems, can be divided in simulation, optimization e multi-objective analysis. For the use and evaluation of them, it must be adopted some distinct criteria of performance as it is the case of the reability, resiliency and vulnerability indexes. Once that the water resources planning is each time more complex, it must be seek the development of Decision Support Systems – DSS – applied to the area of water resources must be interactive and adaptable in a way that overcomes the difference that exist between what is developed in the research centers and what it is used “in practice” in the professional day-by-day. One of the ways to be trailed for this says about the paradigm of the Object- Oriented Modeling – OOM – which has many advantages in relation to used procedural techniques in the traditional programming. The SAD used in this work was the System of Support to Management of Watershed – SAGBAH, in which, among its models, one makes it stand out is the PROPAGRAMOO related to the simulation and the propagation of outflows in the basin submitted to operational decisions, related to the supplies of the water demands and discharge of reservoirs. Through the OOM had been implemented and tested, in the PROPAGARMOO, a publisher of linear programming models and two algorithms of optimization for direct search called genetic algorithms, mono and multi objective. The PROPAGARMOO then was used to evaluate two implicitly stochastic approaches for the derivation and optimization of decision rules: the first one promotes the adjustment of the parameters of a decision rule whose morphology is established previously, using for that historical registers of outflows. The second one promotes the adjustment of a decision rules whose morphology is established previously or later, having for base, the historical registers of outflows and the optimum discharges, gotten from modeling. All the methodology was applied to the basin of Curu river in Ceará – Brazil, whose system has three big strategic reservoirs used to answer the existing water demands. Finally it was proved the virtues of the MOO in the implementation of tools of optimization in a water resources applied SAD and the optimum performance of the implicitly stochastic approach in the derivation of decide rules for operation of reservoirs, when the parameters of these rules are optimized through genetic algorithms.

A interdisciplinaridade aparece como um aspecto fundamental na atuação sobre a problemática ambiental, que vem sendo crescentemente entendida como parte das lutas democráticas pela consolidação de um novo modelo de cidadania. O discurso sobre participação da sociedade na formulação das políticas públicas está basicamente relacionado a três questões: democratização do processo, maior eficácia na resposta às demandas sociais e importante função pedagógica, viabilizando os processos de capacitação e de aprendizado coletivo. Este trabalho visa avaliar o processo de implementação da política de recursos hídricos no Rio Grande do Sul, enfocando o encontro entre Estado e sociedade, com base no novo paradigma da gestão participativa. A metodologia adotada partiu do levantamento da fundamentação teórica sobre a gestão integrada dos recursos hídricos e sobre o encontro Estado e sociedade na formulação de políticas públicas, buscando-se a integração entre estas duas áreas. A fundamentação prática deu-se através do desenvolvimento das seguintes atividades: análise da história da gestão gaúcha das águas, avaliação da composição dos comitês de bacias gaúchos, avaliação do perfil dos membros destes comitês, bem como da sua percepção sobre o processo, e estudo comparativo das agendas de dois comitês com diferentes tempos de funcionamento. Os métodos utilizados para desenvolver estas atividades foram a pesquisa bibliográfica, a pesquisa documental, a aplicação de questionários e a realização de entrevistas, além da experiência profissional da autora como técnica ambiental do Estado. Os resultados obtidos mostraram que este novo modelo de gestão foi gerado na interseção entre sociedade civil e administração estatal, com ênfase num forte componente técnico. Apesar dos representantes dos comitês gaúchos apresentarem um perfil diferenciado, indicando seu pertencimento a uma certa elite social e lembrando formas convencionais de relação Estado e sociedade; a observação do processo de implementação da política gaúcha das águas mostrou uma mobilização de base social mais ampla do que a encontrada nas instituições políticas tradicionais. Também foi observado que tem aumentado a capilaridade territorial e a diversidade profissional, reforçando a idéia de democratização do processo. Apareceu como fator possivelmente dificultador desta democratização a pouca participação do setor governamental, o que pode levar ao esvaziamento dos comitês. A análise sobre a eficácia das ações ficou prejudicada, tendo em vista o estágio inicial de implementação do sistema como um todo, refletindo-se na baixa capacidade deliberativa dos comitês. Até o momento, os comitês têm cumprido sua, não menos importante função, como vetor educacional na promoção da cidadania.

A bacia hidrográfica do rio da Prata (BHP) é a quinta maior bacia hidrográfica do mundo em termos de área de drenagem e a segunda maior da América do Sul. Os recursos hídricos da bacia têm um papel fundamental em termos de economia, produção de energia hidrelétrica, navegação, agropecuária dos países que a compõe e está fortemente relacionado com problemas relacionados à eventos extremos. Apesar da importância hidrológica da BHP para a América do Sul, poucas pesquisas estudaram o seu comportamento hidrológico de forma integrada e utilizando representações mais físicas dos processos hidrológicos. Essas pesquisas, por exemplo, possuem limitações relacionadas a representação do processo de propagação de vazão, escoamento na planície de inundação do modelo hidrológico utilizado e ao fato de não considerar o efeito da operação dos reservatórios, que é um aspecto importante na hidrologia da BHP. Diante disso, o objetivo dessa tese foi desenvolver bases técnicas para a modelagem hidrológica integrada da bacia do rio da Prata, e mais especificamente, o aperfeiçoamento de um modelo hidrológico para esta bacia que possa servir como ferramenta comum para o apoio à gestão integrada de recursos hídricos. Nesse contexto, foi utilizado o Modelo Hidrológico de Grandes Bacias, MGB-IPH, com um aperfeiçoamento do modulo de propagação de vazões, que corresponde a utilização do modelo Inercial e a representação da planície de inundação. Além disso, a tese também apresentou um avanço nas técnicas de discretização da bacia hidrográfica em unidades menores, visando a possibilidade de representação de regiões muito planas e com drenagem complexa. Essa tese também apresentou uma análise acerca do impacto da operação dos reservatórios do Alto Paraná em algumas vazões de referência do baixo rio Paraná. Os resultados da tese foram divididos em cinco partes: Calibração e verificação; efeito do modelo de propagação utilizado nas vazões; verificação das áreas inundadas; Avaliação do impacto dos reservatórios nas vazões do Baixo Paraná; análise de sensibilidade. Os resultados dessa Tese mostraram que é possível, através de uma modelagem integrada, utilizando a versão aperfeiçoada do modelo MGB-IPH, representar os processos hidrológicos da Bacia do Prata. Apesar das incertezas apresentadas, o modelo conseguiu representar vazões, níveis e áreas inundadas de forma satisfatória na maioria dos pontos analisados. Os resultados da tese também mostraram que o impacto da operação dos reservatórios pode ser significativo, principalmente nas vazões extremas. / The La Plata River Basin (LPB) is the fifth largest basin in the world and the second one largest in South America in terms of drainage area. The water resources of LPB have an important role for the economy, hydroelectric power, navigation, agriculture of the countries that compose the basin and they are strongly related with hydrologic extreme events. Despite the importance of LPB’s hydrology to South America, there are few researches that have studied the hydrologic behavior in an integrated manner and using more physical representations of hydrologic processes. These researches have limitations related to representation of the flow propagation processes, floodplain representation and no consideration of the effect of reservoir operation, which is an important aspect of LPB. Thus, the aim of this research was developing technical basis for the integrated hydrologic modeling of the LPB improving a hydrologic and hydraulic model for this basin. This model can be useful as common tool to support the integrated management of LPB’s water resources. We used the Large Scale Hydrologic Model, MGB-IPH, with an improvement of the flow propagation module, that include the use of Inertial flow propagation model and a simplified scheme to floodplain representation. Moreover, the research also introduced an advance in techniques of river basin discretization into smaller units, aiming at the possibility of representation of very flat regions with complex drainage. This research also presented an analysis of the impact of reservoirs’ operation of Alto Paraná river basin. The results were divided into five parts: calibration and verification; effect of flow propagation model; check the flooded areas; Impact of reservoirs in the Lower Paraná flows and sensitivity analysis. The results showed that it is possible through an integrated modeling, using the improved version of the MGB-IPH model, represent the hydrological processes of the Plata Basin. Despite the uncertainties presented, the model could represent flows, flooded areas and levels satisfactorily in most analyzed points. The results also showed that the impact of the reservoirs operation can be significant, especially in extreme flows.

Os programas de conservação da água e de gestão sustentável constituem-se em importantes ferramentas na busca pelo equilíbrio entre a demanda por água e a disponibilidade hídrica, por evitar o desperdício e racionalizar o uso. Porém, o uso da água nas edificações, nem sempre segue as práticas conservacionistas, podendo gerar perdas, desperdícios e impactos, refletindo no uso sustentável da mesma. O presente trabalho analisou esses impactos, no âmbito ambiental, social e econômico, e a situação de sustentabilidade do uso da água, de acordo com os cenários envolvidos, na forma de estudo de caso no campus I da Universidade de Passo Fundo. Os dados levantados no diagnóstico de uso da água foram aplicados em uma ACV atribucional na quantificação dos impactos e ao analisar cenários, com e sem reúso de águas, por exemplo. Em seguida, foi realizada a integração das dimensões obtidas através da avaliação da sustentabilidade do ciclo de vida (ASCV). O período de análise foi igual para todos os cenários. Em todos os cenários avaliados as categorias de impactos, mudanças climáticas e qualidade do ecossistema foram as que apresentaram os piores resultados para a dimensão ambiental. O cenário aproveitamento de águas pluviais foi o que apresentou melhores resultados dos impactos ambientais e sociais analisados. E o cenário reúso de águas foi o que apresentou os maiores impactos ambientais e econômicos analisados. Através da ASCV o estudo concluiu que o cenário aproveitamento de águas pluviais é aquele que apresenta melhor resultado no índice de sustentabilidade (IS), frente aos demais cenários analisados, em função de que os menores valores de IS indicam situação mais sustentável. O cenário com maior valor de IS foi o cenário reúso de águas, indicando situação mais insustentável. Sob este aspecto, a metodologia utilizada se mostrou válida como um ferramental de gerenciamento, planejamento e coordenação do uso sustentável da água para a concepção e gestão de outras edificações similares, pois pode facilitar a identificação dos problemas relacionados, sob os focos ambiental, social e econômico, subsidiar intervenções e auxiliar a gestão sustentável de programas de conservação de águas, bem como pode auxiliar técnicos e gestores nas soluções e decisões sobre sistemas hidráulicos mais sustentáveis. / The water conservation programs and the sustainable management ones are quite relevant tools once the balance between the demand for water and the availability of it avoid the waste and rationalizes its use. However, the use of water in buildings has not always followed the preservation practices and this can turn into losses, waste and impact, including the sustainable use of it. The present work has analyzed the environmental, social and economic impacts and the water sustainability, considering the available scenarios, in a case study at the University of Passo Fundo in which data were collected in attributional LCA in the impact quantification and scenarios analysis with and without reuse of water, for instance. Then, an integration of the dimensions gotten from the life cycle sustainability assessment (LCSA) was done as well. The analysis period was the same for all the scenarios and in all of them the impact categories climate changes and quality in the ecosystem have been the ones which presented the worst results in the environmental dimension. The rainwater use scenario showed the best results of the environmental and social impacts analyzed. And the water reuse scenario presented the highest environmental and economic impacts analyzed. Through the LCSA this study has concluded that the rainwater use scenario is the one that presents the best result in the Sustainability Index (SI), since the lowest values of SI demonstrate a better sustainable situation. The scenario with a bigger value of SI was the water reuse, showing a less sustainable situation. Therefore, the methodology used has been valid as a management, planning and coordination tool for the sustainable use of water for the conception and administration of other similar buildings, since it can enable the identification of some related environmental, social and economic issues, subsidize interventions and assist the sustainable management of water conservation as well as assist the technicians and managers in the solutions and decisions concerning more sustainable hydraulic systems.

A agricultura, o sector que mais água demanda no mundo, constitui a base de desenvolvimento e alavanca das economias de vários países, sobretudo os em via de desenvolvimento, dos quais, Moçambique faz parte. Entretanto, a continuidade e intensificação desta actividade socioeconómica encontra-se sobremaneira comprometida devido ao aumento disputado pela busca dos recursos hídricos, associado às incertezas futuras (crescimento populacional, ocorrência das mudanças climáticas), o que confere razão suficiente para gerar conflitos entre usuários. Como forma de garantir a sustentabilidade das actividades agrícolas, vê-se como indispensável o conhecimento do valor real e económico da água alocada para este sector. Com este trabalho, cujo objectivo é modelar o sistema hídrico da parte moçambicana da bacia do Limpopo para uma avaliação económica dentro da capacidade de suporte do sistema hídrico no atendimento das actuais e acomodação de futuras demandas, pretende-se contribuir e auxiliar aos usuários e gestores de água daquela bacia na sua melhor percepção sobre o valor real de água, os benefícios decorrentes do seu uso e os custos económicos relacionados com a disponibilidade restrita de água. Como procedimentos metodológicos, através do método Point Expansion, foram construídas curvas de demanda de água dos principais usuários na agricultura irrigada, para a determinação dos seus benefícios económicos através do Sistema de Suporte a Decisões Acquanet, que também permitiu a simulação de diferentes cenários, visando a avaliação das vazões de água fornecidas para cada usuário e seus volumes de déficits acumulados; análise dos impactos económicos decorrentes do atendimento ou não das quantidades de água necessárias entre os usuários. Com o Acquanet, foi ainda testada uma nova regra de operação alternativa da barragem de Massingir. Os resultados mostraram que o sistema hídrico estudado, dentro das disponibilidades de água e condições actuais de sua operação, consegue a 100% atender as demandas actuais de todos os usuários. Porém, possui uma capacidade não suficiente para acomodar e satisfazer na sua totalidade as futuras necessidades de água, o que consequentemente geraria um acúmulo de perdas económicas por parte dos agricultores. Com isto, a alternativa de operação do reservatório de Massingir testada, figurou-se adequada e necessária para a definição de novas políticas de alocação de água baseadas em prioridades, o que tornaria a operação do sistema hídrico analisado flexível e mais eficiente. / Agriculture, the sector that more water demand in the world, is the basis of development and leverage the economies of many countries, especially developing ones, of which Mozambique is a part.. However, the continuity and intensification of this socio-economic activity is greatly compromised due to increased competition for water resources demand, associated to future uncertainties, (population growth, occurrence of climate change), that gives enough reason to generate conflicts between users. In order to ensure the sustainability of farming activities, it is seen as essential to the real value and economic knowledge of water allocated for this sector. With this work, whose aim is to model the water system of the Mozambican part of the Limpopo basin for an economic analysis and assessment of water-system support capacity in meeting the current and future demands accommodation, we intend to contribute and assist users and managers of that catchment basin in perception on the real value of water, the benefits arising from its use and economic costs related to the restricted availability of water. As methodological procedures, through the method Point Expansion, water demand curves were constructed of the main users in agricultural irrigation, for the determination of their economic benefits through the Acquanet decision support system, which also allowed the different simulation scenarios, aiming the evaluation of water flows supplied for each user and their volumes of accumulated deficits; analysis of the economic impacts arising from the availability or not of the quantities of water required between users. With the Acquanet, was even tested a new alternative Massingir dam operation. The results showed that the water system studied, inside water availabilities and current conditions of its operation, achieves 100% meet the current demands of all users. However, it has a capacity not enough to accommodate and satisfy all future needs of water, which consequently will generate an accumulation of economic losses for farmers. So, the alternative of Massingir reservoir operation tested figured suitable and necessary for the definition of new water allocation policies based on priorities, which will make the operation of the water system considered more efficient and flexible.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2006. / Submitted by Érika Rayanne Carvalho (carvalho.erika@ymail.com) on 2009-12-01T21:41:47Z No. of bitstreams: 1 2006_Jazielli Carvalho Sá.pdf: 1463821 bytes, checksum: e3e994bcbf3427a6c734f7e40e43eb81 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-01-13T00:08:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_Jazielli Carvalho Sá.pdf: 1463821 bytes, checksum: e3e994bcbf3427a6c734f7e40e43eb81 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-01-13T00:08:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_Jazielli Carvalho Sá.pdf: 1463821 bytes, checksum: e3e994bcbf3427a6c734f7e40e43eb81 (MD5) Previous issue date: 2006-04-12 / Esta pesquisa teve como objetivo avaliar o desempenho da filtração lenta no que se refere à remoção de células de M.aeruginosa e de microcistina extracelular, buscando a melhoria da eficiência por meio do estudo da influência de alguns parâmetros de projeto e operação. Para tanto, foi utilizada uma instalação piloto de filtração composta por três filtros lentos de areia, operados em paralelo, que foram alimentados com água do lago Paranoá (Brasília/DF), à qual foram adicionadas células cultivadas de M. aeruginosa e microcistina extracelular, em momentos distintos do experimento. O trabalho experimental foi dividido em quatro etapas: (1) variação do tamanho efetivo da areia (0,22mm, 0,28mm e 0,35mm); (2) variação da espessura da camada de areia (0,60m, 0,90m e 1,1m); (3) Variação da taxa de filtração (2m/d, 3m/d e 4m/d); e (4) variação das concentrações de M. aeruginosa e microcistina extracelular na água bruta. De acordo com os resultados obtidos, para uma concentração de 105cél/mL de M. aeruginosa na água bruta, o tamanho efetivo da areia parece não influenciar na qualidade da água filtrada. No entanto, os elevados valores de perda de carga podem desfavorecer o uso de tamanhos efetivos menores. O filtro com 0,60m de camada de areia apresentou maior ocorrência de traspasse de células de M.aeruginosa, enquanto que, para as outras espessuras avaliadas, não houve diferença entre a qualidade dos efluentes. Os resultados também sugerem que a taxa de filtração é um parâmetro de operação que influencia na remoção desses microrganismos. Os parâmetros de clorofila-a e microcistina intracelular indicaram que houve um arraste de parte das células que tinham sido previamente retidas no meio filtrante, fato esse mais evidente quando a concentração de M.aeruginosa na água bruta foi da ordem de 106cél/mL. Nas fases experimentais em que a água bruta continha microcistina essencialmente na fração intracelular, foram detectadas concentrações de microcistina extracelular nos efluentes dos filtros, em valores mais elevados do que os contidos na água bruta, confirmando que houve lise de parte das células retidas. Foi observado um impacto negativo da presença de microcistina na água bruta sobre a remoção de coliformes. A intensidade desse impacto parece depender da concentração dessa toxina na água bruta. A filtração lenta se apresenta como uma tecnologia de grande potencial para o tratamento de água contendo M. aeruginosa e microcistina. Entretanto, para uma remoção satisfatória desses organismos e de sua toxina, é imprescindível que seja assegurada a maturação dos filtros em relação à toxina, o que parece depender essencialmente de uma exposição prévia à toxina e das características da água afluente. Dessa forma, até que novos estudos indiquem limites seguros para a utilização da filtração lenta, alerta-se para o fato de que há risco de que as concentrações de microcistina na água filtrada ultrapassem o limite de potabilidade, principalmente quando a água bruta apresentar concentrações superiores a 105cél/mL de M.aeruginosa e a 20µg/L de microcistina extracelular. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The present work aimed to evaluate the performance of the slow filtration in the removal of M.aeruginosa cells and extracellular microcystins, searching for the improvement of the efficiency by studying the influence of some project and operational parameters. To accomplish the objective, pilot-scale experiments were performed using 3 slow sand filter columns. These filters were continuously and simultaneously operated, and were fed with raw water of the Paranoá Lake (Brasília/DF), that was periodically spiked during few days with a cultivated toxic strain M. aeruginosa or with dissolved microcystin. The experimental work was carried out in four stages to evaluate the influence of: (1) the effective size (0.22mm, 0.28mm and 0.35mm); (2) the filter bed depth (0.60m, 0.90m, 1.1m); (3) the filtration rate (2m/d, 3m/d, 4m/d); and (4) the concentration of M.aeruginosa cell as well as of dissolved microcystin. For a raw water concentration of 105cells/mL of M. aeruginosa, the effective size of the sand seems not to influence the quality of filtered water, however, high values of head loss may disfavor the use of smaller effective diameters. The shallower filter bed, 0.60m, presented more occurrence of M. aeruginosa breakthrough, but there was no significantly difference of filtered water quality for the others filters beds evaluated. The filtration rate seems to influence the removal of these microorganisms. The concentrations of chlorophyll-a and dissolved microcystins in the filtered water indicate that part of the cells previously retained in the filter was washed way in the following days of operation. This behavior was more evident when the concentration of M. aeruginosa in the raw water was about 106cells/mL. When the presence of microcystins in the raw water was mostly in the intracellular fraction, concentrations of extracellular microcystins in filtered water was, occasionally, higher than the observed in raw water, confirming that cells lyses was occurring in the filter bed. It was confirmed that the presence of microcystins in the raw water has a negative impact on the removal of coliforms, and it seems to be dependent of the concentration of this cyanotoxin. The slow sand filtration seems to be a technology with high potential for water treatment containing M. aeruginosa and microcystin. However, for a satisfactory removal of these organisms and its toxins, it is essential that a high degree of maturation is assured. Thus, until new studies indicate safe limits for the use of slow sand filtration, it is believed that when concentration of M. aeruginosa and extracellular microcystin in the raw water exceed, respectively, 105cells/mL and 20µg/L, there is a high risk that the concentrations of microcystins in filtered water exceeds 1µg/L.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2008. / Submitted by Luana Patrícia de Oliveira Porto (luana_porto_23@hotmail.com) on 2010-03-12T19:44:15Z No. of bitstreams: 1 2008_MicheleMitieArakeFragoso.pdf: 908454 bytes, checksum: d56d72b3678e2773cf7f8d616ce1e7a2 (MD5) / Approved for entry into archive by Carolina Campos(carolinacamposmaia@gmail.com) on 2010-05-03T15:57:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_MicheleMitieArakeFragoso.pdf: 908454 bytes, checksum: d56d72b3678e2773cf7f8d616ce1e7a2 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-05-03T15:57:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_MicheleMitieArakeFragoso.pdf: 908454 bytes, checksum: d56d72b3678e2773cf7f8d616ce1e7a2 (MD5) Previous issue date: 2008-03 / Para que o planejamento da gestão de recursos hídricos seja elaborado de forma adequada são necessários o conhecimento e a compreensão dos processos hidrológicos de uma bacia hidrográfica. Dessa forma torna-se essencial adensar o monitoramento em pequenas áreas de modo a permitir a sua extensão para escalas maiores. Pesquisas com modelos de simulação desenvolvidas em bacias experimentais e representativas são muito importantes devido ao fato de que seus parâmetros podem, em princípio, ser considerados válidos para as regiões das quais estas bacias são representativas. Dentro desse contexto, o presente trabalho teve por objetivo realizar um estudo do comportamento hidrológico da bacia do Córrego Capão Comprido – DF, inserida no Bioma Cerrado, a partir do monitoramento quantitativo e qualitativo da água, do transporte de sedimentos e por meio da utilização do modelo matemático AGNPS para sua simulação. Avaliou-se o desempenho do AGNPS mediante um levantamento de dados utilizando-se um método simplificado, baseado em observações de campo. Os resultados mostraram que esse tipo de levantamento permitiu realizar avaliações qualitativas dos parâmetros estudados. Para que haja melhor compreensão do comportamento hidrológico da bacia, aplicando-se o modelo AGNPS, constatou-se ser de grande importância o levantamento mais detalhado dos parâmetros de entrada do modelo, especialmente aqueles relacionados às características do solo. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT / For the planning of the management of water resources will be adequately prepared are necessary knowledge and understanding of the processes of a water basin. Thus it becomes essential to intensify tracking in small areas to enable its extension to larger scales. Researches with simulation models developed in experimental and representative basins are very important due to its parameters can , in principle, be considered valid for the regions from which these basins are representative. In this context, this study aimed to undertake a study of the behaviour of the hydrological basin of the Stream Capão Comprido – DF, inserted in the Cerrado Biome, from the quantitative and qualitative monitoring of the water, the transport of sediment and through the use of AGNPS mathematical model for simulation. It was evaluated the performance of the AGNPS through a survey of data using a simplified method, based on observations of field. The results showed that this type of survey has brought qualitative assessments of the output parameters. Better understanding of the hydrological behaviour of the basin, according to the AGNPS model, it was observed being very important more detailed survey of input parameters of the model, especially those related to the characteristics of soil.

Dissertação (Mestrado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos)-Universidade de Brasília, Brasília, 2007. / Submitted by Luiza Moreira Camargo (luizaamc@gmail.com) on 2011-07-06T14:03:35Z No. of bitstreams: 1 2007_WildeCardosoGontijoJunior.pdf: 7959481 bytes, checksum: 440b25cdd84d34d9d23d554a6e211f78 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-07-08T14:33:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_WildeCardosoGontijoJunior.pdf: 7959481 bytes, checksum: 440b25cdd84d34d9d23d554a6e211f78 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-07-08T14:33:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_WildeCardosoGontijoJunior.pdf: 7959481 bytes, checksum: 440b25cdd84d34d9d23d554a6e211f78 (MD5) / O conhecimento das características do regime hidrológico dos cursos d’água em uma bacia hidrológica é a base para que possam se desenvolver as ações de gestão dos recursos hídricos atendendo aos múltiplos usos aos quais devem servir. A formação desse conhecimento se faz a partir da coleta das informações relativas às vazões fluviais durante determinado período por intermédio da instalação de estações fluviométricas de monitoramento. A rede formada pelas estações deverá ser suficiente para a geração das informações que atendam aos diversos usos e ser ótima em sua locação. Os dados coletados devem permitir modelar adequadamente o comportamento hidrológico na bacia garantindo, independentemente da existência de pontos de monitoramento em uma seção específica, a informação desejada naquele ponto. A locação das estações, no entanto, tem sido realizada ao longo dos anos, no Brasil, de maneira majoritariamente empírica, sem o auxílio de métodos científicos que permitam o planejamento de suas instalação, operação e manutenção. Esse trabalho pretende reunir os conceitos que devem nortear a construção de uma rede de monitoramento fluviométrico assim como os métodos disponíveis na bibliografia especializada e, assim, propor um procedimento que, de maneira bastante expedita, possa ser aplicado às redes instaladas e a outras a serem propostas. Descritos e classificados tais métodos, optou-se pela proposição da aplicação do conceito de entropia tanto na locação de estações em bacias sem informações iniciais, utilizando-se o método Sharp, quanto na otimização de redes em bacias com dados coletados durante vários anos. Esse conceito e seus métodos associados permitem que, da análise da topologia da rede de drenagem e do comportamento estatístico das séries de dados, seja realizada uma rápida avaliação da rede a ser proposta ou otimizada. A aplicação do procedimento proposto a três regiões hidrográficas na bacia do rio São Francisco, no Brasil, permitiu analisar as pertinências e dificuldades dos métodos utilizados para a avaliação e o redimensionamento de redes de monitoramento de vazões além da proposição de novos estudos para o aprimoramento científico correlato. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Information of the hydrologic regime characteristics of the watercourses in a hydrologic basin are the starting point for developing water resources management actions taking its multiple uses into account. Setting up of such knowledge is carried out by means of information about the river discharges during certain period through the settlement of monitoring flow stations. The network composed by these stations should be enough for generating suitable information for giving support to the multiple purposes as well as being optimally located. The data generated should allow satisfactory modelling of the hydrologic behaviour of the basin, independently of the existence of monitoring points at specific sections, such as to ensure information at those points. Nevertheless, the location of the stations in Brazil has been almost always carried out in empirical fashion without help of scientific methods that could allow planning their installation, operation and maintenance. This work is aimed at joining up both the concepts that should guide the assembling of a flow monitoring network and the methodologies and methods available at the specialised bibliography in order to propose a procedure that, in a prompt way, could be applied to both the already existing networks and others to be suggested. After describing and classifying such methods, it was chosen to apply the concept of entropy both in locating stations within basins that are not endowed with initial information, using the Sharp method, and in optimising networks within basins in which data have been collected during several years. This concept and its associated methods allow a quick evaluation for the network to be either proposed or optimised, starting from a topological analysis of the drainage network and data series statistic behaviour. The procedure application proposed to the three hydrographic regions in the basin of the river São Francisco, in Brazil, allowed to analyze the relevancies and difficulties of the methods used for evaluation and readjusted of surface water monitoring networks beyond the proposal of new studies for respective scientific improvement.