O presente trabalho teve por objetivo avaliar o potencial do ensaio de ascensão capilar e de uma técnica de otimização de parâmetros para estimar os parâmetros hidráulicos dos solos. O ensaio de ascensão capilar é de execução simples e rápida e reflete um fenômeno condicionado pelas propriedades hidráulicas do solo. Na representação matemática da ascensão capilar, utilizou-se o modelo de Terzaghi (1943) que considerou tratar-se de uma condição de fluxo governada pela condutividade hidráulica saturada (ks), e o modelo de Lu & Likos (2004b), que utilizaram a equação de Gardner (1958) para representar a função condutividade hidráulica, considerando que o fluxo se dá em meio não saturado. O processo de otimização utilizou a rotina SOLVER componente do programa EXCEL, e foi testado utilizando-se os dados experimentais de Lane & Washburn (1946) e de Zhang & Fredlund (2009). Em seguida, resultados de ascensão capilar de oito amostras de solos típicos do Estado do São Paulo, Brasil, foram modelados com os parâmetros derivados da técnica. Observou-se que tanto o modelo de Terzaghi (1943) quanto o de Lu & Likos (2004b) conseguiram reproduzir os resultados experimentais de ascensão capilar, com melhores resultados associados ao modelo de Lu & Likos (2004b) para a maior parte dos solos analisados. A previsão da condutividade hidráulica saturada, de forma geral, diferiu menos de uma ordem de grandeza dos valores medidos experimentalmente, embora maiores discrepâncias tenham sido notadas para determinados tipos de solos. O parâmetro de Gardner da função condutividade hidráulica resultou em valores da mesma ordem de grandeza dos valores reportados na literatura para solos similares. Os resultados sobre a aplicação do ensaio de ascensão capilar e da técnica de otimização mostraram-se promissores para a determinação de parâmetros hidráulicos dos solos analisados, com a vantagem de ter-se um procedimento simples e rápido para a finalidade descrita. / This study evaluates the potential of capillary rise test and a parameter optimization technique to estimate soil hydraulic parameters. The capillary rise is a simple and expedite test that is conditioned by soil hydraulic properties. In the mathematical representation of the capillary rise we used the model of Terzaghi (1943), who considered that saturated hydraulic conductivity commands the phenomeno and the model of Lu & Likos (2004b) who used the Gardner equation (1958) to represent the hydraulic conductivity function, considering that the flow takes place in a non-saturated condition. The optimization process used the SOLVER routine, component of the EXCEL program, that was firstly tested using experimental data of Lane & Washburn (1946) and Zhang & Fredlund (2009). Then, results of capillary rise of eight samples of typical soils of the State of São Paulo, Brazil, were modeled with the parameters derived from the technique. It was observed that both the Terzaghi (1943) and Lu & Likos (2004b) models were able to reproduce the experimental results of capillarity, although the best results were yielded by the model Lu & Likos (2004b) for most soils. The prediction of saturated hydraulic conductivity, in general, differed less than one order of magnitude of experimentally measured values, although larger discrepancies have been noted for certain types of soils. The resulting Gardner parameter of the hydraulic conductivity function were of the same order of magnitude of the values reported in the literature for similar soils. The results on the application of capillary rise test and optimization technique proved promising for the determination of soil hydraulic parameters analyzed, with the advantage of having a simple and rapid procedure for the purpose described.

Neste trabalho, com objetivo de desenvolvermos dispositivos de limitação óptica, estudamos o processo de absorção de estado excitados em um grupo de tetrapiridil porfirinas com diferentes substituintes centrais (2H+, Zn2+, Ni2+, Cu2+). Para isso utilizamos a técnica de varredura – Z com pulsos de femto e picossegundos bem como com trem de pulsos. Desta forma, determinamos a dinâmica de absorção de estados excitados, para estas moléculas, obtendo parâmetros espectroscópicos tais como tempo de cruzamento intersistema, e as seções de choque de absorção dos primeiros estados excitados singleto e tripleto. Além disso, visando aproveitar os processos ópticos acumulativos de alguns materiais não lineares, em aplicação de limitação óptica, desenvolvemos uma nova geometria óptica denominada de limitador óptico de múltiplas passagens, a qual utiliza dois espelhos esféricos confocais e um espelho plano posicionado paralelamente a linha que une os espelhos esféricos. / In this work, aiming to develop optical limiting devices, we have studied excited state absorption process in a group of tetrapyridyl porphyrins with different central substitutes (2H+, Zn2+, Ni2+, Cu2+). We have employed Z-scan technique with femto and picosecond pulses as well as with pulse trains to determine the excited state absorption dynamics and obtain some spectroscopic parameters like intersystem crossing time and triplet and singlet excited state absorption cross-sections. Moreover, we have developed a new geometry for an optical limiter, named multipass optical limiter. It is formed by two confocal spherical mirrors together with a plane mirror placed in parallel with the line joining them.

La forma más habitual de modelar el transporte de solutos en la zona no saturada es considerar que se comportan de manera pasiva y utilizar la solución del movimiento de las fases fluidas como información de entrada. La presencia de algunas sustancias químicas puede afectar a las propiedades físicas de los fluidos, originando así procesos de transporte no pasivos. El objetivo principal de esta tesis ha sido formular un modelo detallado que describa el transporte no pasivo en la zona no saturada y en condiciones isotérmicas de compuestos orgánicos volátiles solubles en agua. El modelo propuesto incluye las dependencias de la densidad, la viscosidad, la tensión interfacial, el coeficiente de difusión molecular en fase líquida, y los coeficientes de distribución gas-líquido, con la composición de la mezcla acuosa. También se ha tenido en cuenta la reducción de los coeficientes de distribución gas-líquido debida a presiones capilares elevadas, de acuerdo a la ecuación de Kelvin válida para mezclas multicomponentes.Se ha implementado el modelo en dos códigos de simulación numérica: 1D y 2D con simetría cilíndrica. En 1D se ilustra la infiltración y redistribución de mezclas acuosas de alcoholes. La simulación de la infiltración de mezclas acuosas de butanol en arena estuvo de acuerdo con las simulaciones y datos experimentales que se reportan en la literatura. La simulación de la infiltración, redistribución y volatilización de mezclas acuosas de metanol en dos suelos diferentes, mostró que la composición afecta significativamente los perfiles de contenido volumétrico de líquido y concentración, al igual que los flujos normalizados de volatilización y evaporación. La dispersión en fase líquida fue el mecanismo de transporte predominante para una dispersividad longitudinal a saturación de 7.8 cm. El flujo de líquido estuvo gobernado principalmente por gradientes de presión capilar inducidos por cambios en el contenido de líquido. Sin embargo, considerando una dispersividad longitudinal a saturación de 0.2 cm, los cambios de la tensión interfacial debidos a variaciones en la composición indujeron un flujo importante de líquido, y la convección en fase líquida fue el mecanismo de transporte más activo. Al ignorar el efecto Kelvin dentro del suelo, la difusión en fase gaseosa se redujo significativamente, resultando en menores flujos de evaporación de agua y mayores contenidos volumétricos de líquido cerca de la superficie del suelo.En 2D, el modelo se aplicó a la simulación de la infiltración bidimensional de mezclas acuosas de metanol desde una fuente con forma de disco, su redistribución y volatilización, en suelo homogéneo y heterogéneo. Las simulaciones mostraron que para suelos homogéneos se obtienen resultados y conclusiones análogas que en 1D. La dependencia de la viscosidad con la concentración tuvo el impacto mayor sobre el flujo de líquido, actuando en el mismo sentido o contrarrestando los efectos de la tensión interfacial, dependiendo de la composición y de la magnitud de los gradientes de concentración desarrollados en el suelo. La heterogeneidad del suelo favoreció que se manifestaran los efectos no pasivos.Finalmente, se ha propuesto una función de retención capaz de describir coherentemente el movimiento del agua y la adsorción de solutos en condiciones de sequedad. Para ello, se utiliza la isoterma BET para describir la curva de retención de agua en la región más seca. Para cubrir todo el rango de contenidos de agua, se considera la función clásica de Brooks-Corey en el rango húmedo, mientras que la transición entre los mecanismos de capilaridad y adsorción se obtiene por medio de una generalización de la isoterma de adsorción de Bradley. Se obtuvo un buen ajuste entre el nuevo modelo de retención y sieteconjuntos de datos experimentales. Se evaluó el desempeño de la nueva función de retención dentro de un modelo de transporte de agua, observándose su validez para describir la dinámica de los flujos en todo el rango de condiciones de contenido en agua. Es bien conocido que la adsorción de compuestos orgánicos volátiles en los suelos casi secos se realiza de manera competitiva con el vapor de agua. La presente propuesta permite calcular estos procesos de adsorción competitiva de manera coherente con los procesos de flujo y evaporación de agua. / The presence of some chemicals in the vadose zone can affect the physical properties of the fluid phases leading to transport processes known as non-passive. Common numerical models do not account for the simultaneous interaction of various non-passive effects on unsaturated flow and transport. The main objective of this thesis was to develop a detailed model that describe the isothermal non-passive transport of water-soluble organic compounds in the unsaturated zone. The model includes the dependence of density, viscosity, surface tension, molecular diffusion coefficient in the liquid phase, and gas-liquid partition coefficient on the aqueous mixture composition. It also takes into account the decrease in the gas-liquid partition coefficient at high capillary pressures, in accordance with Kelvin's equation for multi-component mixtures.The model was implemented in two numerical codes: 1D and 2D with cylindrical symmetry. It was used to illustrate the one-dimensional infiltration and redistribution of alcohol-water mixtures. Simulation of butanol-water mixtures infiltration in sand was in agreement with the experimental data and simulations reported in the literature. Simulation of infiltration, redistribution and volatilization of aqueous mixtures of methanol in two different soils showed that composition significantly affects volumetric liquid content and concentration profiles, as well as the normalized volatilization and evaporation fluxes. Dispersion in the liquid-phase was the predominant mechanism in the transport of methanol when dispersivity at saturation was set to 7.8 cm. Liquid flow was mainly due to capillary pressure gradients induced by changes in volumetric liquid content. However, for dispersivity at saturation set to 0.2 cm, changes in surface tension due to variation in composition induced important liquid flow and convection in the liquid-phase was the most active transport mechanism. When the Kelvin effect was ignored within the soil, the gas-phase diffusion was significantly lower, leading to lower evaporation flux of water and higher volumetric liquid contents near the soil surface.The model was also applied to the simulation of two-dimensional infiltration of aqueous mixtures of methanol from a disk source, its redistribution and volatilization in both homogeneous and heterogeneous soils. Simulations showed that, for homogeneous 2D soils, results and conclusions are analogous to those obtained in 1D. Concentration-dependent viscosity had the major impact on the liquid flow, and acted in the same or opposite direction of surface tension effects, depending on the composition and the magnitude of the concentration gradients developed in the soil. Heterogeneity favored the non-passivity.Finally, in this work a full-range water retention function that takes advantage of the physical consistence of BET adsorption to describe the very dry end, and preserves the capillary behavior of the classical Brooks and Corey function in the wet range is proposed. The transition from capillary to adsorption mechanisms is accounted for by a generalization of the Bradley's isotherm. Tests on seven widely studied soil data sets show that the experimental water retention curves are well fitted by the proposed retention model. The proposed soil-water retention function was evaluated in a water transport model. Simulationswere compared to experimental data for water transport under very dry conditions, found in the literature. The comparison shows that the proposed retention model leads to predictions as good as those resulting from previous full-range soil-water retention functions, while using a physical-based description of the process in the dry region. It is well known that chemical sorption on soils is greatly influenced by relative humidity. Therefore, it is expected that a physically accurate description of the moisture behavior in a very dry soil could also help improve chemical transport and volatilization simulations.

Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-10-05T13:14:46Z No. of bitstreams: 1 DissNBD.pdf: 2471615 bytes, checksum: a8204662dfb8062a11f60b9f5723d468 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-13T20:17:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissNBD.pdf: 2471615 bytes, checksum: a8204662dfb8062a11f60b9f5723d468 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-13T20:18:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissNBD.pdf: 2471615 bytes, checksum: a8204662dfb8062a11f60b9f5723d468 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-13T20:18:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissNBD.pdf: 2471615 bytes, checksum: a8204662dfb8062a11f60b9f5723d468 (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Paspalum is the most important genus of Poaceae family in the Americas, with about 330 species and occurs throughout Brazil, Bolivia, Paraguay, Argentina and Uruguay. In Brazil, except for the Pampa Biome, the use of species of this genus as a cultivated forage is still very small. Species of the informal group Plicatula are among the most promising Paspalum genotypes for forage quality. The majority of Paspalum accessions is tetraploid and apomitic. The sexual cytotypes are rare in the Plicatula group. To add features located in different accessions, it is necessary to cross sexual species in tetraploid level with apomictic genotypes that are interesting to breeding programs and select those that have better agronomic characteristics. For the occurence of hybridization, the flowering synchronization betwemn parents is essencial. An interesting tool for this is the cryopreservation of pollen. P. notatum, popularly known as bahiagrass, is a species from Notata group and is widely used in the United States as forage. Diploid and tetraploid accessions are observed in this species and, it is easy to obtain large amounts of pollen. The purpose of this study was to evaluate the cryopreservation of pollen of P. notatum, as a model for future conservation and synchronization of flowering of other species that are interesting for breeding program. The P. notatum pollen grains were collected in the field at Embrapa Southeast Livestock. Four dehydrating agents were tested (LiCl, MgCl2, NaOH and Silica gel) with three distinct periods of exposion (30, 60 and 120 minutes). After slow thawing, pollen grains were evaluated for viability by staining with tetrazolium solution 0.25% and in vivo germination by fluorescence. The viability of fresh pollen grains was also evaluated as a control. For comparison, pollen grains were stored in freezer and refrigerator conditions for a period of 10, 60, 120 and 180 days. The data showed that the dehydration of Paspalum notatum pollen with lithium chloride during 30 minutes and silica gel during 120 minutes was adequated for the conservation in liquid nitrogen and freezer as the viability of pollen after this treatment remained equal to the control. The pollen preservation in the refrigerator without dehydration since 10 days may be an alternative for short-term storage situations. Dehydration results with dehydrated magnesium chloride for 30 and 60 minutes and dehydrated sodium hydroxide for 60 and 120 9 minutes were also statistically similar to the control. The use of the tetrazolium sollution and in vivo germination were an effective technique to evaluate the viability of pollen grains after liquid nitrogen conservation. The use of tetrazolium was also efficient for the evaluation of pollen grains after storage in freezer and refrigerator. / Paspalum é o mais importante gênero da família Poaceae nas Américas, com cerca de 330 espécies e ocorre em todo Brasil, Bolívia, Paraguai, Argentina e Uruguai. No Brasil, a exceção do Bioma Pampa, o uso deste gênero como forrageira plantada ainda é muito pequeno. As espécies pertencentes ao grupo informal Plicatula são consideradas entre as mais promissoras pela qualidade forrageira. A grande maioria dos acessos de Paspalum é tetraplóide e apomítico. São raros os citotipos de espécies do grupo Plicatula sexuais. Para agregar características localizadas em acessos distintos, é necessário cruzar espécies sexuais já em nível tetraplóide com genótipos apomíticos promissores e selecionar os que tem melhores características agronômicas. Para isso, há a necessidade de sincronização de florescimento entre os genitores. Uma ferramenta interessante para isso é a criopreservação de pólen. A espécie P. notatum, conhecida popularmente como grama-batatais, do grupo informal Notata, é muito usada nos Estados Unidos para produção de forragem. Já foram observados acessos diplóides e tetraplóides dessa espécie, sendo fácil a obtenção de grande quantidade de pólen. A proposta desse trabalho foi estudar a criopreservação de pólen de P. notatum, como um modelo, para futuramente conservar e sincronizar o florescimento de outras espécies com características de interesse para o melhoramento. Os grãos de pólen de P. notatum foram coletados em campo na Embrapa Pecuária Sudeste. Foram testados quatro agentes de desidratação (LiCl, MgCl2, NaOH e sílica gel) e um tratamento sem desidratação, todos por três tempos distintos (30, 60 e 120 minutos). Após descongelamento lento, os grãos de pólen foram avaliados quanto à viabilidade por coloração com solução de tetrazólio 0,25% e por germinação in vivo via fluorescência. A viabilidade de grãos de pólen recém-colhidos também foi avaliada como controle. Para efeitos de comparação, foram armazenados grãos de pólen em condições de freezer e geladeira, por um período de 10, 60, 120 e 180 dias. Os dados demonstraram que a desidratação de pólen de Paspalum notatum com cloreto de lítio por 30 minutos e sílica gel por 120 minutos foi adequado no armazenamento em nitrogênio liquido e em freezer, pois a viabilidade permaneceu igual aos grãos de pólen recém-colhidos 7 (testemunha). A conservação de pólen em geladeira sem desidratação por até 10 dias pode ser uma alternativa em situações de armazenamento a curto prazo. A conservação de pólen em freezer por até 60 dias também pode ser uma alternativa, já que além dos tratamentos citados acima, resultados de desidratação com cloreto de magnésio desidratado por 30 e 60 minutos e hidróxido de sódio desidratado por 60 e 120 minutos também foram estatisticamente iguais a testemunha. O uso do corante de tetrazólio e da técnica de germinação in vivo foram eficientes para a avaliação da viabilidade de grãos de pólen após o armazenamento de nitrogênio líquido. O uso do corante de tetrazólio também foi eficiente para a avaliação dos grãos de pólen após o armazenamento em freezer e em geladeira.

Nesta dissertação, propomos um método que combina a técnica de varredura-Z e a luz branca supercontínua gerada em uma fibra fotônica para caracterizar o espectro de não-linearidades de amostras. O espectro não-linear fornece informações cruciais a respeito da característica, da origem e do potencial da não-linearidade para aplicação em dispositivos. Neste sentido, a luz branca supercontínua aliada à técnica de varredura-Z vem permitir uma rápida determinação de espectros numa banda larga. Neste trabalho, a luz branca foi gerada numa fibra fotônica comercial bombeada por pulsos de femtossegundo de um oscilador laser de Ti:safira. Tanto os lasers de femtosegundo quanto as fibras fotônicas estão se tornando cada vez mais acessíveis. Ademais, a técnica de varredura-Z é um método bastante conhecido para a determinação de não-linearidades devido à sua simplicidade e precisão. Dessa forma, aliamos essas vantagens para fazer um aparato simples, compacto e de baixo custo. Em geral, a determinação do espectro de não-linearidades necessita de sistemas lasers complexos que possam sintonizar o comprimento de onda. O método de varredura-Z de luz branca desenvolvido aqui foi usado para medir o espectro não-linear do corante disperse red 13 (DR13) em metanol. Esse corante possui um efeito não-linear absortivo (absorção saturada) bem caracterizado, sendo um bom material não apenas para calibração, mas também para testar nosso sistema experimental. Os resultados experimentais comprovaram a viabilidade do sistema para caracterização de amostras com efeitos não-lineares absortivos intensos. / In this dissertation, we proposed a method that combines the Z-scan technique and the white-light continuum generated by a photonic crystal fiber to characterize the nonlinear spectrum of materials. The nonlinear spectrum provides crucial information on the characteristic, the origin and the potential of the nonlinearity for devices application. In this sense, the white-light continuum allied to the Z-scan technique allows fast spectra determination in a broad spectral range. In this work, the white light was generated in a commercial photonic crystal fiber pumped by femtosecond pulses from a Ti:sapphire laser oscillator. Both the femtosecond lasers and the photonic crystal fibers are becoming more accessible. In addition, the Z-scan technique is a well-known method for nonlinearities determination due to its simplicity and precision. In this way, we merged these advantages to make a simple, compact and low-cost apparatus for studying nonlinear samples. In general, the nonlinear spectrum determination requires complex laser systems which are able to tune the wavelength. The white-light Z-scan method we developed here was used to measure the nonlinear spectrum of disperse red 13 (DR13) dye in methanol. This dye presents a well-characterized absorcive nonlinear effect (saturable absorption), being a good material not only to calibrate, but also to test our experimental setup. The experimental results confirmed the viability of the setup for characterizing samples with strong nonlinear absorption effect.

O presente trabalho teve por objetivo avaliar o potencial do ensaio de ascensão capilar e de uma técnica de otimização de parâmetros para estimar os parâmetros hidráulicos dos solos. O ensaio de ascensão capilar é de execução simples e rápida e reflete um fenômeno condicionado pelas propriedades hidráulicas do solo. Na representação matemática da ascensão capilar, utilizou-se o modelo de Terzaghi (1943) que considerou tratar-se de uma condição de fluxo governada pela condutividade hidráulica saturada (ks), e o modelo de Lu & Likos (2004b), que utilizaram a equação de Gardner (1958) para representar a função condutividade hidráulica, considerando que o fluxo se dá em meio não saturado. O processo de otimização utilizou a rotina SOLVER componente do programa EXCEL, e foi testado utilizando-se os dados experimentais de Lane & Washburn (1946) e de Zhang & Fredlund (2009). Em seguida, resultados de ascensão capilar de oito amostras de solos típicos do Estado do São Paulo, Brasil, foram modelados com os parâmetros derivados da técnica. Observou-se que tanto o modelo de Terzaghi (1943) quanto o de Lu & Likos (2004b) conseguiram reproduzir os resultados experimentais de ascensão capilar, com melhores resultados associados ao modelo de Lu & Likos (2004b) para a maior parte dos solos analisados. A previsão da condutividade hidráulica saturada, de forma geral, diferiu menos de uma ordem de grandeza dos valores medidos experimentalmente, embora maiores discrepâncias tenham sido notadas para determinados tipos de solos. O parâmetro de Gardner da função condutividade hidráulica resultou em valores da mesma ordem de grandeza dos valores reportados na literatura para solos similares. Os resultados sobre a aplicação do ensaio de ascensão capilar e da técnica de otimização mostraram-se promissores para a determinação de parâmetros hidráulicos dos solos analisados, com a vantagem de ter-se um procedimento simples e rápido para a finalidade descrita. / This study evaluates the potential of capillary rise test and a parameter optimization technique to estimate soil hydraulic parameters. The capillary rise is a simple and expedite test that is conditioned by soil hydraulic properties. In the mathematical representation of the capillary rise we used the model of Terzaghi (1943), who considered that saturated hydraulic conductivity commands the phenomeno and the model of Lu & Likos (2004b) who used the Gardner equation (1958) to represent the hydraulic conductivity function, considering that the flow takes place in a non-saturated condition. The optimization process used the SOLVER routine, component of the EXCEL program, that was firstly tested using experimental data of Lane & Washburn (1946) and Zhang & Fredlund (2009). Then, results of capillary rise of eight samples of typical soils of the State of São Paulo, Brazil, were modeled with the parameters derived from the technique. It was observed that both the Terzaghi (1943) and Lu & Likos (2004b) models were able to reproduce the experimental results of capillarity, although the best results were yielded by the model Lu & Likos (2004b) for most soils. The prediction of saturated hydraulic conductivity, in general, differed less than one order of magnitude of experimentally measured values, although larger discrepancies have been noted for certain types of soils. The resulting Gardner parameter of the hydraulic conductivity function were of the same order of magnitude of the values reported in the literature for similar soils. The results on the application of capillary rise test and optimization technique proved promising for the determination of soil hydraulic parameters analyzed, with the advantage of having a simple and rapid procedure for the purpose described.

A previsão de áreas suscetíveis a escorregamentos translacionais rasos tem como fundamental etapa a investigação dos fatores condicionantes e dos mecanismos de ruptura. Algumas destas propriedades, como os parâmetros físicos e hidrológicos dos solos, são determinantes para a instabilização de encostas que estão sujeitas a eventos pluviométricos intensos. Uma destas propriedades é a condutividade hidráulica saturada, cujo comportamento pode influenciar no desenvolvimento de poro-pressão positiva ou levar à perda de sucção dos solos, ocasionando rupturas. Desta forma, o objetivo principal desta pesquisa foi analisar a distribuição lateral e vertical da condutividade hidráulica saturada (Ksat) dos solos e sua influência nos escorregamentos translacionais rasos na Serra do Mar (SP). Para tanto, foi selecionada uma bacia representativa da Serra do Mar e nela foram escolhidas três cicatrizes acessíveis e com limites bem preservados para a realização dos ensaios in situ. As profundidades onde foram realizados os ensaios foram definidas a partir da caracterização morfológica dos mantos de alteração nas trincheiras abertas no topo, no centro e na lateral das cicatrizes (0.25, 0.50, 1.00, 1.50, 2.00 e 2.50 m). Finamente, foram realizados os ensaios in situ utilizando-se o Permeâmetro de Guelph, utilizando-se duas cargas hidráulicas H para a que fosse possível calcular a Ksat empregando-se as equações de Richards, Laplace e a análise de Elricket al. (1989), embora tenha sido utilizada esta última para a análise da variação dos valores. A partir dos valores de Ksat, das propriedades físicas dos materiais (distribuição granulométrica, micro e macroporosidade, porosidade total. Além disso, foi analisada a tendência de variação entre 10-4 e 10-7 m/s, predominando da Ksat com a profundidade. Foram obtidos 41 valores de Ksat, os quais variaram entre as ordens de grandeza 10-5 e 10-6 m/s (82,5% dos valores), que mostraram a pequena variabilidade da Ksat nos perfis de alteração investigados, se comparada às diferenças observadas nas propriedades dos solos e corroboram com os trabalhos desenvolvidos na Serra do Mar. Quando confrontado com as propriedades físicas dos materiais (por exemplo, granulometria e porosidade total), observou-se, principalmente, a correlação positiva com a fração areia. De forma geral, foi possível identificar uma tendência de aumento da Ksat com a profundidade, assim como a existência de algumas descontinuidades hidráulicas significativas, tanto de redução quanto de aumento brusco da Ksat em uma pequena profundidade. / The prediction of landslides-prone areas has as fundamental step researching controlling factors and failure mechanisms. Some of these properties, such as the physical and hydrological soil properties are crucial to the instability of slopes subject to intense rainfall events. One of these properties is the saturated hydraulic conductivity, whose behavior can influence and lead to the development of positive pore-pressure or the loss of soil suction, causing failures. The main objective of this research was to analyze the lateral and vertical hydraulic conductivity (Ksat) of soils and their influence on shallow landslides in the Serra do Mar (SP). Therefore, we selected a representative basin in the Serra do Mar and there three accessible scars, well preserved, were chosen for in situ measurements. Was also performed the topographical characterization of the scars (slope angle, curvature and orientation and contributing area). The depths where the measurements were performed were defined from the morphological characterization of soil profiles in opened trenches at the top, at the lateral and inside the scars (0.25, 0.50, 1.00, 1.50, 2.00 and 2.50 m). At last, were performed the in situ measurements using the Guelph Permeameter, using two heads H for calculating Ksat using Richards equations, Laplace equations and Elrick et al. (1989) analysis, although the latter has been used to analyze the range of values. From the Ksat values and physical soil properties (e. g. grain size distribution, micro and macroporosity, total porosity) we discussed the role played by them in Ksat values. Moreover was analyzed the trend of Ksat variation with depth. We obtained 41 Ksat values, which varied between 10-4 e 10-7 m/s, mostly among the orders of magnitude 10-5 e 10-6 m/s (82.5% values), that showed the small variability of Ksat in the soil profiles if compared to the observed differences in soil properties, and corroborate with studies developed in the Serra do Mar. When confronted with the physical properties of materials (eg, grain size and total porosity), we observed mainly the positive correlation with the sand content. In general, we observed a tendency of increase of Ksat with depth, as well as the existence of some significant hydraulic discontinuities, both the sudden decrease as the increase in Ksat in a small depth.

Submitted by Edineia Teixeira (edineia.teixeira@unioeste.br) on 2018-04-24T17:51:41Z No. of bitstreams: 2 Mauricio_Pilatti2018.pdf: 1108083 bytes, checksum: aff96671c3a42eb0c582a45420612cac (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-24T17:51:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Mauricio_Pilatti2018.pdf: 1108083 bytes, checksum: aff96671c3a42eb0c582a45420612cac (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-03-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Soil management practices imply changes in their physical properties hydropower. The knowledge of the rate of water infiltration in the soil is of fundamental importance to define the soil conservation techniques. This work aims to evaluate the availability of water in Haplortox subjected to different cultures and soil management systems. The experiment was conducted in the experimental area of the Agronomic Institute of Paraná - IAPAR, regional center of Santa Tereza do Oeste, Paraná, Brazil. The experiment consisted of four soil management practices: Traditional Tillage System - SPDT - Scarified Tillage System - SPDE - Gypsum Agricultural Tillage System - SPDG - and Tillage System with Quality - SPDQ. The treatments were distributed in a manner entirely blocks in 12 plots of 20 m x 25 m. The Reclaimers species of soil structure are being deployed in no-tillage system, and consists of three species Reclaimers: Crotalaria juncea (Crotalaria juncea), Crotalaria spectabilis (Crotalaria spectabilis), guandú Bean (Cajanus he) and four species of winter: black Oats (Avena strigosa), Black Oats + forage Turnips (Avena strigosa + Raphanus sativus), black Oats + Lupin Oats (Avena strigosa + Lupinus albus), black Oats + field pea (Avena stringosa + Pisum sativum). Will be collected undisturbed soil samples with volumetric rings for the determination of the following attributes: particle size, soil density, total porosity, macro-and micropores. Laboratory evaluation of the hydraulic conductivity of the saturated soil will be used for the constant Permeâmetro. For the comparison of means of treatments, the Tukey test will be used at 5% of significance, which will be performed through the SISVAR version 5.3 program. For the generation of regression models and graphs, the statistical program R (R CORE TEAM, 2016) will be used. There was a higher correlation between macro and ksat in the soil cover species. In the 0.20 - 0.30 m layer the ksat values were higher due to higher macro volumes. The Ds, macro and ksat presented greater influence on the upper layers in the SPD and scarified SPD. Soya yield was influenced by Ds. The beneficial effects of soil scarification under no-tillage system were not higher than 12 months / As práticas de manejo do solo implicam em mudanças nas suas propriedades físico-hídricas. O conhecimento da taxa de infiltração da água no solo é de fundamental importância para definir as técnicas de conservação do solo. Este trabalho tem como objetivo avaliar a condutividade hidráulica do solo saturado em um Latossolo Vermelho distroférrico submetido a diferentes culturas de cobertura e sistemas de manejo do solo. A área experimental localiza-se junto ao Instituto Agronômico do Paraná - IAPAR, pólo regional de Santa Tereza do Oeste, Paraná, Brasil. Os tratamentos foram constituídos de quatro sistemas de manejo do solo, sendo estes: Sistema Plantio Direto Tradicional - SPDT, Sistema Plantio Direto Escarificado - SPDE -, Sistema Plantio Direto Gessado - SPDG e Sistema Plantio Direto com Qualidade – SPDQ, constituídos por espécies recuperadoras da estrutura do solo, sendo três espécies de verão: Crotalaria juncea (Crotalaria juncea), Crotalaria spectabilis (Crotalaria spectabilis), Feijão guandú (Cajanus cajan) e quatro espécies de inverno: Aveia preta (Avena strigosa), Aveia preta + Nabo forrageiro ( Avena strigosa + Raphanus sativus), Aveia preta + Tremoço (Avena strigosa + Lupinus albus), Aveia preta + Ervilha forrageira (Avena stringosa + Pisum sativum). Os tratamentos foram distribuídos de modo inteiramente casualizados com dez parcelas de 20 x 25 m. Foram coletadas amostras de solo indeformadas com os anéis volumétricos para a determinação dos seguintes atributos: densidade do solo, porosidade total, macroporosidade e microporosidade e condutividade hidráulica saturada. Para a condutividade hidráulica do solo saturado foi utilizado o permeâmetro de carga constante. Para a comparação de médias de tratamentos, foi utilizado o teste de Tukey a 5% de significância que foram executadas através do programa SISVAR versão 5.6. Para a geração dos modelos e gráficos de regressão, utilizou o programa estatístico R(R CORE TEAM, 2016). Houve maior correlação entre macro e ksat nas espécies de cobertura do solo. Na camada de 0,20 – 0,30 m os valores da ksat foram maiores devido aos maiores volumes de macro. A Ds, macro e ksat apresentaram maior influencia nas camadas superiores no SPD escarificado e SPD gessado. A produtividade da soja foi influenciada pela Ds. Os efeitos benéficos da escarificação do solo em área sob sistema plantio direto não foram superiores a 12 meses.

A função condutividade hidráulica é um dos parâmetros essenciais para o estudo do fluxo em solos não saturados, permitindo abordar, dentre outros, o avanço da frente de umedecimento e questões como a irrigação e drenagem de solos. Para determinar a condutividade hidráulica não saturada de um solo típico da região Centro-Oeste do Estado de São Paulo, utilizou-se o infiltrômetro de disco. Este equipamento permite conduzir a infiltração de água, estando esta sujeita a um potencial negativo. Com os dados de infiltração acumulada e tempo acumulado obtidos em cada ensaio, foi possível determinar os valores da condutividade hidráulica não saturada e sortividade. Os cálculos foram feitos por diferentes métodos para cada ensaio realizado com o infiltrômetro de disco e comparadas com resultados de ensaios utilizando o permeâmetro Guelph. Observou-se que as condutividades hidráulica não saturadas obtidas com o infiltrômetro de disco tenderam a valores próximos das fornecidas indiretamente por meio do permeâmetro Guelph, com dispersão de aproximadamente uma ordem de grandeza para cada sucção. Também se observou que a condutividade hidráulica não saturada tende a diminuir conforme aumenta a sucção imposta ao solo, mesmo considerando a estreita faixa de sucções usadas nos ensaios. Notou-se ainda pequena variação nas condutividades hidráulicas saturadas calculadas por meio do infiltrômetro de disco, por meio de medidas diretas utilizando o permeâmetro Guelph e ensaios de permeabilidade realizados em laboratório. / The hydraulic conductivity function is essential to the study of water flow in unsaturated soils. From function there can be derived the advancement of the humidification (saturation) front, among other parameters, which is essential to projects of irrigation and drainage of soils. A disk infiltrometer was used to determine the unsaturated hydraulic conductivity of a sample of typical soil from central São Paulo, Brazil. The disk infiltrometer apparatus conducts the infiltration water, which is held at negative potential. Data for cumulative infiltration and elapsed time for each test was used to determine values of unsaturated hydraulic conductivity and sorptivity. Different methodology was applied in the calculations. Data for each experiment carried out utilizing the disk infiltrometer was compared to data obtained utilizing the permeameter of Guelph. It was observed that the unsaturated hydraulic conductivity obtained through the disk infiltrometer yielded values near those obtained indirectly by the permeameter of Guelph, which showed dispersion approximately within one order of magnitude for each suctioning performed. Furthermore, it was observed that the unsaturated hydraulic conductivity tends to diminish in magnitude in an inverse relation to the suction pressure subjected by the soil, even after considering the narrow band of suction pressures carried out in the tests. It was further observed a small variation in the saturated hydraulic conductivities computed from data obtained directly from the infiltrometer disk, the permeameter of Guelph, and other permeability tests done in laboratory.

Analisa-se a influência da sucção matricial e da dimensão de sapatas na capacidade de carga e nos recalques de fundações rasas, assentes em areia não-saturada. Na primeira parte da pesquisa foram analisadas 14 provas de carga estática em placas metálicas rígidas assentes a 1,5 m de profundidade, com diâmetros de 0,20, 0,40 e 0,80m e em uma sapata circular de concreto com diâmetro de 1,50 m, no campo experimental de fundações da USP/São Carlos. Devido ao caráter colapsível do solo, a sucção matricial foi monitorada por meio de tensiômetros instalados no fundo da cava. Na segunda parte da pesquisa, foram realizados ensaios em centrífuga, na Universidade do Colorado em Boulder, utilizando-se placas metálicas de 30 mm, 50 mm e 100 mm, ensaiadas a 1 g, 5 g, 10 g, 15 g, 25 g, 50 g e 100 g. As placas foram assentes em maciço de areia em três condições de umidade: seca, inundada e não-inundada. A partir dos resultados obtidos, procedeu-se a análise da capacidade de carga levando-se em conta tanto o efeito da dimensão como o da sucção matricial. A influência da dimensão nos recalques também foi analisada. Ratificou-se que o aumento da sução matricial provoca um aumento substancial na capacidade de carga do sistema placa-solo e uma diminuição considerável nos recalques. Em relação à influência da dimensão no comportamento de fundações rasas, demonstrou-se que tanto a variação da capacidade de carga como a dos recalques não ocorre de forma linear e crescente como apresentado pelos métodos teóricos. Para pequenas dimensões da sapata, os valores de capacidade de carga e recalque aumentam / The influence of matric suction and size of footings in the bearing capacity and settlement of shallow foundations in unsaturated sandy soils are analyzed. Fourteen plate load tests were performed in the first part of the research. Rigid metallic plates with diameters 0,20, 0,40, 0,80 m and one concrete circular footing with 1,50 m were used in the tests. All plates and footing were positioned at 1,50 m depth. The tests were performed in the foundation experimental field of USP/São Carlos. Due to the soil collapsible character, the tests were performed with the monitoring of matric suction pressure through tensiometers installed in the bottom of the holes. Centrifuge tests were carried out at the University of Colorado at Boulder in the second part of the research. Metallic plates with 30 mm, 50 mm and 10 mm were used and the gravity levels were 1 g, 5 g, 10 g, 15 g, 25 g, 50 g e 100 g. The plates were positioned on top of a sandy soil with three moisture conditions: dry, flooded and non-flooded. Thus, the capacity will be analyzed taking into consideration both the geometry of the tested plates and the influence of the matric suction pressure. The footing size influence in the settlement was also analyzed. A substantial increase of the plate-soil system bearing capacity and a considerable decrease in the settlements, caused by matric suction increase, was confirmed. It was also demonstrated that the bearing capacity and settlements variations are not a linearly increasing function of the size as theoretical methods suggest. For small footings, the bearing capacity and settlement increase as the footing size decreases