Este estudo avaliou a eficiência de reatores biológicos aeróbios de leito fluidizado inverso na remoção de matéria orgânica quando submetidos a diferentes condições operacionais (vazão de recirculação e carga orgânica aplicada). O experimento, em escala de laboratório, foi realizado em três reatores cilíndricos (R1, R2 e R3) com altura total de 2,00 m, diâmetro interno de 0,10 m e volume útil de 15,70 L. Como meio suporte para o desenvolvimento do biofilme foram utilizadas partículas de polipropileno (PP) em volume equivalente a 40% do volume útil do reator. O afluente entrava nos reatores pelo topo e saía pelo fundo e o oxigênio era fornecido através de um aerador poroso. Os reatores R1, R2 e R3 foram operados com vazão de recirculação de 2,50 L/min, 4,00 L/min e 5,50 L/min, respectivamente, durante todo período experimental. Os reatores foram alimentados com esgoto sintético caracteristicamente doméstico e o experimento consistiu de três etapas, conforme a carga orgânica aplicada: Etapa de Menor Carga – 0,70 Kg DQO/m3.dia; Etapa de Carga Intermediária – 1,70 Kg DQO/m3.dia e Etapa de Maior Carga – 3,90 Kg DQO/m3.dia. A vazão de alimentação foi mantida constante durante todo período experimental correspondendo ao TDH de 12 horas.O acompanhamento dos reatores foi realizado com medidas de DQO, sólidos livres (suspensão) e aderidos (biofilme). Foi determinada também a velocidade ascensional das biopartículas no meio líquido, tendo como motivo a identificação das possíveis causas da expansão excessiva ocorrida durante a realização do experimento. Os resultados obtidos demonstraram elevada eficiência de remoção carbonácea em termos de DQO, com médias superior a 93% na etapa de Carga Intermediária e em torno de 90% para a etapa de Maior Carga. Conforme avaliação estatística, não houve evidências de que a vazão de recirculação tenha efeito sobre a eficiência de remoção carbonácea. O aumento da carga orgânica afluente reduziu de forma significativa a eficiência de remoção carbonácea apenas no reator de menor vazão de recirculação. Em relação à quantidade de sólidos voláteis, o aumento da vazão de recirculação resultou em aumento dos sólidos voláteis aderidos, porém não foi identificado efeito sobre a quantidade de sólidos voláteis livres.O aumento de carga aplicada resultou em aumento significativo na quantidade média de sólidos voláteis livres nos reatores. Quanto aos sólidos voláteis aderidos, o acréscimo de carga afluente repercutiu de forma diferente nos três reatores: para a menor vazão de recirculação houve redução na massa de sólidos voláteis aderidos, para a vazão de recirculação intermediária ocorreu aumento da massa de sólidos voláteis aderidos e para a maior vazão de recirculação o aumento da carga aplicada não influenciou a quantidade de sólidos aderidos voláteis presentes no reator. A velocidade ascensional média das biopartículas diminuiu com o aumento da vazão de recirculação, significando que quanto maior a vazão de recirculação maior a densidade das biopartículas. / This study evaluated the efficiency of down flow aerobic fluidized bed reactors for the removal of organic mater submitted to different operational conditions (recirculation flow and applied organic load). The experiment was run on 3 cylindrical lab scale reactors (R1, R2 and R3) with 2 m total height, 0.10 m internal diameter and working volume of 15.70 L. Polypropylene particles were used as the support material for the development of the biofilm occupying 40% of the working volume of the reactors. The influent were applied at the top of the columns and withdraw from the bottom and the oxygen was supplied throughout a porous stone. The reactors R1, R2 and R3 were operated with recirculation flow of 2,50, 4.00 and 5.50 L. min-1, respectively, throughout the experimental work.The reactors were fed with synthetic wastewater similar to sanitary wastewater and the experiment was performed in 3 steps, according to the applied organic loading rate, namely: Lower Load - 0,70 Kg COD/m3.dia; Intermediate Load - 1,70 Kg COD/m3.dia; Higher Load - 3,90 Kg COD/m3.dia. The feeding flow was maintained constant throughout the experiment to obtain HDT equal to 12 hours. The reactors were monitored with conventional parameters such as COD, free suspended solids and attached suspended solids (biofilm). The upflow velocity of the bioparticles in the liquid phase was also determined with the purpose to identify the potential causes of the excessive expansion of the bed observed during the experimental work. The experimental results demonstrated high efficiency of carbonaceous COD removal, with average values above 93 % during the Intermediate Load step and around 90 % for the Higher Load. According to statistical evaluation, the recirculation flow did not provided significant effect upon the carbonaceous organic matter removal. The increase in applied organic load caused a significant decrease only to the reactor operated with the lower recirculation flow. Regarding the amount of volatile solids, the increase of the recirculation flow resulted in the increase of the attached volatile solids, however it was not identified any effect upon the amount of free volatile solids. The increase of applied organic load resulted in significant increase of the amount of the free volatile solids in the reactors. Regarding the attached volatile solids, the increase of applied organic load resulted in misleading behavior of the reactors, as follows: the lower recirculation flow resulted in a reduction of the amount of attached volatile solids; the intermediate recirculation flow resulted in an increase of the attached volatile solids, while it was not observed any significant variation in the amount of attached volatile solids inside the reactor operated with the higher recirculation flow. The average accession velocity of the bioparticles decreased with the increase of the recirculation flow, implying that the recirculation flow resulted in higher values of the bioparticles density.

O presente trabalho apresenta metodologias para aprimorar a estimativa de freqüências de vazões diárias máximas extremas na bacia de rio Quaraí e de 13 bacias do médio rio Uruguai, no Brasil e Uruguai. Inicialmente foram ajustados, para os dados de cada bacia, e utilizando máxima verossimilhança, os parâmetros da distribuição GEV e seu caso particular Gumbel. Utilizando a função de Deviança foi testada em cada caso, com um nível de significância de 95%, a conveniência de utilizar o modelo GEV (3 parâmetros) em lugar do modelo Gumbel (2 parâmetros). Também foram analisados os valores e as incertezas de vazões de 25, 50 e 100 anos de período de retorno calculados com as duas distribuições. O resultado obtido foi que é satisfatório utilizar o modelo de Gumbel. Posteriormente, foi proposto um novo modelo a partir da distribuição de Gumbel. Este modelo supõe uma dependência linear do parâmetro de posição μ com as temperaturas de superfície do oceano SST (μ(t)=a+b.SST(t)). Novamente os parâmetros a, b e σ foram estimados mediante máxima verossimilhança. Foram utilizados os dados de reconstrução das SST dos oceanos disponíveis desde o ano 1854 para todo o planeta em células de 2 graus. Para cada célula de temperaturas de superfície do oceano Pacífico foi testada, para cada bacia, utilizando a função de Deviança, a significância de supor b≠0. A região compreendida entre os 14ºN, 12ºS, 79ºO e 149ºO, é a que apresenta maior significância de que o modelo proposto (supondo b≠0) consiga um melhor ajuste dos dados. O seja a probabilidade calculada de ocorrer as vazões observadas é maior se são consideradas as SST, além disso, pode se dizer que o teste efetuado indica que é maior o ganho de incorporar as SST do que agregar um novo parâmetro ao modelo. Em 12 bacias o modelo ajustado prevê que com o aumento da SST os períodos de retorno de vazões extremas diminuem, resultado coerente com o obtido por diversos autores para as precipitações e vazões médias e extremas em escala de tempo mensal ou anual. No trabalho foram analisadas três técnicas para determinar os intervalos de confiança dos parâmetros e as vazões ajustadas: a técnica que utiliza a curvatura do logaritmo da função de máxima verossimilhança e duas técnicas de bootstrap. As técnicas de bootstrap foram implementadas para determinar intervalos de confiança nos parâmetros ou diretamente nas vazões. As duas técnicas resultaram similares, mas no modelo proposto com as SST os intervalos de confiança somente puderam ser obtidos a partir da técnica de bootstrap diretamente nas vazões. / This work presents methods for improving estimates of the frequency of occurrence of extreme values of annual daily flows in the basin of the R. Quaraí and 13 other basins in the middle of the R. Uruguai catchment. For each basin, the three parameters of the Generalized Extreme Value (GEV) distribution were estimated by maximum likehood, together with the two parameters of the Gumbel distribution, a special case of the GEV distribution. Using the Deviança function, the hypothesis that the Gumbel distribution (2 parameters) gave an adequate fit to the distribution was tested against the alternative GEV (3 parameters), using a 5% significance level. Values of annual maxima with return periods 25, 50 and 100 years, and their errors, were then analyzed for the two distributions. Results showed that the Gumbel distribution fitted adequately. A new model was then tested using the Gumbel distribution, in which the position parameter was a linear function of sea surface temperature SST (μ(t)=a+b.SST(t)). The parameters a, b and the dispersion parameter σ were again estimated by maximum likelihood. The reconstructed series of global SST extending back to 1854 was used with a grid size of 2 degrees. For each cell in the Atlantic Ocean, a Deviança function was calculated and the hypothesis b=0 was tested for each basin. The ocean region showing strongest evidence against the hypothesis b=0 lay between 14ºN, 12ºS, 79ºW and 149ºW, showing that the fit of the Gumbel distribution to the observed annual maxima is better when they are related to SST, so that is then preferable to use the Gumbel with SSTs than to use the extra parameter of the GEV distribution. In 12 basins the fitted model showed that as SST increases, the return period of extreme flows decreases. This agrees with results obtained by other authors for rainfall and mean and extreme flows at the monthly and annual time scales. Three methods were compared for evaluating confidence intervals for model parameters and fitted flows: these were a method using curvature of the log-likehood function, and two bootstrap methods. The bootstrap methods were used to determine the confidence intervals of parameters or of flows directly. The two methods gave similar results, but in the model which includes SST, confidence intervals could only be calculated by the bootstrap method directly for flows.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Humanas, Departamento de Geografia, Programa de Pós-graduação, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-10-18T19:33:05Z No. of bitstreams: 1 2017_RenanSmithPenidoLouzada.pdf: 3762557 bytes, checksum: 783e4361a1a8749bb71e4094845a40b4 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-10-19T13:03:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_RenanSmithPenidoLouzada.pdf: 3762557 bytes, checksum: 783e4361a1a8749bb71e4094845a40b4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-19T13:03:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_RenanSmithPenidoLouzada.pdf: 3762557 bytes, checksum: 783e4361a1a8749bb71e4094845a40b4 (MD5) Previous issue date: 2017-10-19 / O objetivo do trabalho consiste em realizar levantamento de descargas líquida e sólida em suspenção durante eventos pluviométricos de diferentes intensidades próximo na foz da bacia hidrográfica do ribeirão do Gama, Brasilia-DF entre os meses de dezembro de 2015 e março de 2016, período chuvoso, a fim de compreender o regime do canal e melhorar as estimativas de deposição de sedimentos pela bacia no lago Paranoá. A descarga líquida foi determinada com medições discretas a vau e em ponte com medição de velocidade pelo método acústico. O nível foi obtido com linígrafo digital e foi estabelecida curva chave com a equação exponencial. A Descarga sólida foi medida a vau e em ponte com amostradores manuais integradores e também com amostrador automático pontual, sendo obtida em mg/L pós filtragem à vácuo em laboratório. A turbidez foi medida automaticamente com a sonda Hydrolab DS5X. Foi calculado o tempo de concentração da bacia para os 11 eventos medidos e testadas as correlações entre chuva, vazão, carga sólida e turbidez. Os resultados indicam as histereses apresentadas em dois comportamentos figure eight e counterclockwise loop. / The work aims to monitorate the water and solid suspended discharge during High intensity rainfall events on Gama basin/DF, from Dezember 2015 to March 2016, rainy season, to understand the fluvial regime and improve the channel depositon estimates on the Paranoá lake. We used the accoustic doppler method to determine the velocity in discrete measurements. The level was monitorated with a digital linigraph and the rating curve was obtained by the exponential method. The suspend solid discharge was monitorated with manual and automatic samplers, resulting mg/L measures after filtration in laboratory. The Hydrolab DS5X probe was used to determinate turbidity in the field. We calculated the time of concentration to 11 High intensity rainfall events and tested the correlation between rainfall, water discharge, solid discharge and turbidity. The results show two forms of hysteresis on the channel: figure eight e counterclockwise loop.

Impactos sócio-ambientais negativos têm colocado a gestão do meio ambiente e dos recursos hídricos em cheque. Produção econômica intensiva, especialmente onde existem hidrelétricas, tem conduzido à perda de abundância e riqueza de espécies e conseqüente diminuição de produção de serviços ambientais à sociedade. Em contrapartida, avanços científicos em ecologia têm demonstrado que a conservação de regimes hidrológicos é o caminho para conservação de ecossistemas e para manutenção da produção de serviços ambientais. É neste contexto que cresce em importância a ferramenta de vazões ambientais, que tem como propósito compatibilizar interesses dos diferentes setores de produção, ao manter em corpos d’água regimes hidrológicos que produzam melhores resultados sócio-econômicos com menores impactos ambientais. O objetivo desta pesquisa é propor um método para a escolha de vazões ambientais, especialmente em regiões com escassez de informações ecológicas. O método proposto fundamenta-se na relação de influência direta entre conservação de regimes hidrológicos, conservação de ecossistemas e produção de serviços ambientais. Para isto, as alterações de regimes hidrológicos são quantificadas para qualificar o grau de conservação do ambiente e de produção econômica por serviços ambientais. O método consiste em diagnosticar alterações hidrológicas, elaborar potenciais regras de vazões ambientais, simular numericamente sua aplicação e prognosticar seus impactos via estudos de alteração hidrológica e de produção econômica por atividades antrópicas. A aplicação da metodologia foi dividida em dois estudos de casos. No primeiro, foram analisadas vazões ambientais para o projeto de aproveitamento hidrelétrico de Belo Monte, no rio Xingu, que ainda não sofre de alterações significativas do regime hidrológico. O segundo estudo consistiu do estudo do grau e da extensão de alteração do regime hidrológico pelo aproveitamento múltiplo da Usina de Manso, no rio Manso, afluente ao rio Cuiabá que drena ao Pantanal. Como resultado, o método mostrou ser flexível a diferentes configurações de disponibilidade de informação, além de possibilitar a escolha de vazões ambientais de forma transparente, colaborativa e participativa. A confiabilidade do método, no entanto, depende da representatividade das informações hidrológicas e do grau de incertezas quanto à relação entre alteração hidrológica, degradação de ecossistemas e perda de produção econômica, quando dados ecológicos são escassos. / The natural flow paradigm has not been considered in the Brazilian water resources and environmental management systems yet. Environmental flows studies have just been considered by Brazilian scientific community with too few, if any, experimental studies being undertaken. However, such a tool needs to be considered urgently, once environmental flows sustain ecosystem and their environmental services, which are of great importance to society. This thesis aims to propose a method to subsidize environmental flows selection, especially in regions where ecological data is scarce. We have based such method on the direct influential relation between flow regime alteration, ecosystem degradation and environmental services loss, applying hydrologic alteration indices as proxies of ecosystems degradation and environmental services loss. This new method consists on diagnosing hydrologic alteration, developing potential environmental flows rules, numerically simulate them and assessing theirs impacts on hydrologic alteration and economic production by human activities. The method application was split in two case studies in order to use different sets of its techniques. The former study consisted on assessing environmental flows downstream the projected UHE Belo Monte, located in the Xingu river, a tributary to the Amazon river. In this study only one flow station was applied with its “naturalized” flows as a benchmark. The latter study consisted on assessing the degree and extension of APM Manso dam hydrological impacts, located in a tributary to the Brazilian Pantanal. In this study, data from different stations where used as benchmarks. As a result, this hydrological method showed flexibility to work with different information settings, while it could be applied in a transparent, participative and collaborative approach. However, its confidence relies on hydrological data representativity and on the uncertainty over the relation between hydrological alteration, ecosystems degradation and loss of environmental services, when ecological data are scarce.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-08-31T18:16:03Z No. of bitstreams: 1 2016_CarlaRamosRodriguesMori.pdf: 2159946 bytes, checksum: 2d31bcb49a93af11a44683641446685b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-09-05T21:29:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_CarlaRamosRodriguesMori.pdf: 2159946 bytes, checksum: 2d31bcb49a93af11a44683641446685b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-05T21:29:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_CarlaRamosRodriguesMori.pdf: 2159946 bytes, checksum: 2d31bcb49a93af11a44683641446685b (MD5) / A utilização de diversos modelos de previsão de estimativas futuras torna-se necessária para realização de antecipação do conhecimento de vazões e níveis d’água em um reservatório. Estas grandezas operativas estão diretamente associadas ao atendimento da programação de geração e de diversas restrições operativas hidráulicas como, por exemplo, os níveis máximos operativos dos reservatórios, as vazões defluentes máximas e mínimas, restrições à segurança de barragem (volume de espera, nível máximo operativo, nível máximo maximorum, defluência máxima) e os limites existentes para vazões defluentes, níveis de montante e de jusante. Esta dissertação tem como objetivo o estudo de caso relacionado com a regularização dinâmica dos reservatórios de hidrelétricas. O principal alvo é a antecipação do rebaixamento de um reservatório e obter um espaço vazio no reservatório, a fim de alocar um volume elevado de água. O software HydroExpert é utilizado para realizar todas a simulações necessárias para o estudo. O problema é modelado de acordo com as características de um sistema prático e simuladas para algumas condições operacionais. As experiências com o estudo são avaliadas por meio de simulações considerando usinas da bacia do rio Iguaçu. Os resultados dos estudos indicam a eficácia da metodologia para melhorar as ações de períodos hidrológicos críticos que possam ocorrer em condições operacionais. Através das simulações, ficam demonstradas as diversas aplicações de um modelo de simulação da operação hidráulica de reservatórios, baseadas no aplicativo HydroExpert. Verifica-se a eficácia deste aplicativo para realização de rebaixamento dinâmico e, portanto, como importante suporte, principalmente, para ações que envolvam operação em tempo real. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Several prediction models for future estimates are usually used as a tool to anticipate adequate flow and water levels in reservoirs. This operational quantities are directly associated with customer service of the generation schedule and to various hydraulic operating restriction. We can cite for instance, the maximum operating level of the reservoirs, maximum and minimum flowing downs rates, maximum and minimum restrictions on the safety of dam (say expected volume, maximum operative level, maximum maximorum level, maximum flowing down rate) and existing limits for flowing down rates, levels of upstream and downstream. This dissertation presents a case study related to the dynamic regularization of hydropower reservoirs. The main purpose is to anticipate the drawdown of a reservoir and obtain an empty space in the reservoir in order to allocate a high water volume. The software HydroExpertis used to perform all simulations required for the study. The problem is modeled according to the characteristics of a practical system and simulated for some operational conditions. The experiments on the study are assessed for two Iguaçu river basin hydropowers. The study results indicate the efficacy of the methodology to improve actions for critical hydrological periods which are feasible of occurring under operational conditions. Finally, thereby demonstrating, applications of a simulation model of the hydraulic operation of the reservoirs, which is used by the system HydroExpert to support generation agents and ONS (Brazilian System Operator), giving support mainly for realtime operation actions.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-20T20:21:36Z No. of bitstreams: 1 2016_PlácidoSousaBeserra.pdf: 9472878 bytes, checksum: 99266e4d35dd251702db679b3038b06c (MD5) / Approved for entry into archive by Ruthléa Nascimento(ruthleanascimento@bce.unb.br) on 2017-03-21T13:30:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_PlácidoSousaBeserra.pdf: 9472878 bytes, checksum: 99266e4d35dd251702db679b3038b06c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-21T13:30:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_PlácidoSousaBeserra.pdf: 9472878 bytes, checksum: 99266e4d35dd251702db679b3038b06c (MD5) / Este estudo foi realizado na bacia do Rio Grande, afluente do Rio São Francisco, no Oeste Baiano, região que é a maior produtora de grãos do estado Bahia e uma das maiores do país. A área de estudo foi escolhida por ter tido ocupação recente, a partir da segunda metade dos anos 1970, quando já se tem a disponibilidade de imagens de satélite, que viabilizaram o histórico de evolução da cobertura e uso do solo. A avaliação dos efeitos das mudanças na cobertura e uso do solo sobre as vazões foi realizada com a utilização do modelo MGB-IPH. Na avaliação foram consideradas as incertezas do modelo e dos parâmetros, para isso, ao invés de se considerar que há um único conjunto de parâmetros que represente a bacia, foi considerado que diversos parâmetros podem representar a bacia. Foram avaliadas as mudanças nas vazões mensais, anuais e nas vazões mínimas, no período de 1969 a 2005, dividido em 3 períodos: P1, de 1969 a 1985, com o uso do solo de 1980; P2, de 1986 a 1995, com o uso do solo de 1990; e P3, de 1996 a 2005, com uso do solo 2000. A detecção de ocorrência de alterações nas vazões em função das mudanças no uso do solo foi realizada pela comparação dos resíduos entre as vazões observadas e simuladas obtidos do período de referência, anterior à mudança no uso do solo, e nos períodos posteriores. Também foram comparados os conjuntos de parâmetros obtidos de calibrações realizadas nos diferentes períodos e, por fim, foram comparadas as respostas da bacia aos diferentes conjuntos de parâmetros obtidos na calibração de cada período. O modelo se mostrou eficiente em representar a hidrologia da bacia e capaz de detectar efeitos da mudança no uso do solo sobre o escoamento superficial. Em todas as comparações, os resultados indicam que houve redução das vazões devido à substituição da vegetação natural por pastagem e culturas agrícolas. / This study is about the Rio Grande Basin, a São Franscisco River tributary, in the West of the State of Bahia, the region is the biggest grain producer of the State and one of the biggest of the country. This area was chosen for its recent occupation, starting from the latest 70’s, when satellite images became available, which enable the register of land-use or land-cover – LULC. The evaluation of LULC changes effects on streamflow was made using the MGB-IPH model. This evaluation considered model and parameter uncertainty, for this instead of using one parameter set that represents the watershed, was considered that various parameter sets can represent the watershed. Effects on the monthly, annual and minimal streamflow was evaluated between 1969 and 2005, divided in three periods: P1, from 1969 to 1985, using LULC from 1980; P2, from 1986 to 1995, using LULC from 1990; and P3, from 1996 to 2005, using LULC from 2000. The changes detection in streamflow due to changes in LULC was performed by comparing the residuals between observed and simulated streamflow obtained from the reference period prior to the change in land-use, and in subsequent periods. The sets of calibration parameters obtained for each period was also compared, and finally, the simulations obtained with different parameter sets were compared between each other. The MGB-IPH was able to reproduce the watershed hydrology and to detect the LULC changes effects on the runoff. Results have indicated that there was streamflow decrease due to natural cover substitution for pasture and crops.

This research had as an objective to verify the usage aplicability of the regionalization of the parameters about rain flow model, in order to synthesize flows at poorly places on hydrometereologicals data. The methodology had three phases: data acquisition, model adjusting and hydrologic regionalization. The adjust model chosen was the rain-flow hydrologic model MOPH, developed by Silveira (1974). This model has a simple structure, that works with precipitation datas and potential evapoperspiration rates, also it has an algorithm of the escapement separation and of the propagation about them. The model has nine parameters: SMAX, UMIDL, UMIDS, CODIS, DISTR, EXPO, Ktanque, KSUB and KSUP. The model parameters regionalization process used five explanation variables: drainage area (A), principal river length (L), principal river declivity (D), drainage density (DD) and compacity coefficient (CC). The results demonstrated that UMIDL, UMIDS, CODIS and Ktanque parameters had a few sensibility on the adjusts, on this way these parameters was considered constant for all region of this study. The others parameters showed promising results when they formed continual regions hydrologicaly homogeneous. / Este estudo teve por objetivo verificar a aplicabilidade de uso de regionalização de parâmetros de modelo chuva-vazão para sintetizar vazões em locais carentes de dados hidrometeorológicos. A metodologia teve três fases: Aquisição de dados, Ajuste do modelo e Regionalização Hidrológica. O modelo de ajuste escolhido foi o modelo hidrológico chuva-vazão MOPH, desenvolvido por Silveira (1974), que possui uma estrutura bastante simples, opera com dados de precipitação e taxa de evapotranspiração potencial e possui um algoritmo de separação de escoamentos e de propagação dos mesmos. O modelo possui nove parâmetros: SMAX, UMIDL, UMIDS, CODIS, DISTR, EXPO, Ktanque, KSUB e KSUP. O processo de regionalização dos parâmetros do modelo utilizou cinco variáveis explicativas: Área de Drenagem (A), Comprimento do Rio Principal (L), Declividade do Rio Principal (D), Densidade de Drenagem (DD) e Coeficiente de Compacidade (CC). Os resultados demonstraram que os parâmetros UMIDL, UMIDS, CODIS e Ktanque foram de pouca sensibilidade nos ajustes, de modo que foram considerados constantes para toda a região do estudo. Os demais parâmetros apresentaram resultados promissores quando formaram regiões contíguas hidrologicamente homogêneas.

O objetivo desta tese foi avaliar os impactos decorrentes das mudanças de uso da terra e da variabilidade climática nos recursos hídricos (vazão e fluxo de sedimentos), em mesoescala (bacia do rio Piracicaba) e em pequena escala (microbacia do Ribeirão das Posses), através de um estudo de modelagem numérica com o modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool). Foram utilizados dados de modelo numérico de terreno, mapas de solo e uso da terra, temperatura, precipitação, vento, radiação solar e umidade relativa para forçar o modelo SWAT. O modelo mostrou resultados satisfatórios de desempenho na comparação com dados observados, conforme mostram os índices estatísticos na bacia do rio Piracicaba (COE entre 0,97 e 0,99 para vazão e de 0,90 para fluxo de sedimentos) e no Ribeirão das Posses (COE de 0,53 para a vazão e 0,7 para fluxo de sedimentos). Nas simulações de modificações de uso da terra os resultados indicam que em ambas as bacias as maiores vazões ocorrem nos cenários de desflorestamento, sendo o cenário de pastagem o de valores mais expressivos. O modelo correspondeu às evidências de que as vazões máximas, por exemplo os eventos de inundações, podem ser mitigados com o reflorestamento e que o cenário de antropização com gramíneas, no caso das pastagens e cana-de-açúcar, os eventos extremos tendem a ser aumentados ainda mais. Na avaliação da simulação dos fluxos de sedimentos, o cenário de reflorestamento por eucalipto mostra redução na perda do solo, porém ainda abaixo do cenário de reflorestamento por vegetação nativa, que apresentou os menores valores de fluxo de sedimentos, em ambas as bacias. Na simulação levando-se em consideração as mudanças climáticas, os resultados mostram aumento de vazão para o futuro (2078-2098) e consequente aumento de fluxo de sedimento, sendo um aumento médio de 12 % nas vazões do Piracicaba e de 19 % no fluxo de sedimentos. No Ribeirão das Posses este padrão de resposta também ocorreu, com aumento de 46% na vazão e 40 % no fluxo de sedimentos. / The aim of this thesis was to evaluate the impacts of changes in land use and climate variability on water resources (discharge and sediment fluxes), into mesoscale (Piracicaba River basin) and small-scale (watershed Ribeirão das Posses) processes throughout a study of numerical modeling with SWAT model (Soil and Water Assessment Tool). Data of numerical model of terrain, soil maps and land use, temperature, precipitation, wind speed, solar radiation and relative humidity forced the SWAT model. The model showed a satisfactory performance in comparison with the observed data, as showed by the statistical indices of the Piracicaba River Basin (COE between 0.97 and 0.99 to 0.90 for flow and sediment fluxes) and Ribeirão das Posses (COE of 0.53 to 0.7 for flow and sediment fluxes). In simulations of changes in land use the results indicate that in both basins larger flows occur in the case of deforestation scenarios, being the scene of the pasture the highest values. The model corresponded to the evidence that peak flows, for example the events of flooding can be mitigated with reforestation and the scenario of anthropogenic with grasses for grazing land and sugar cane, extreme events tend to be further enhanced too. In assessing the simulation of sediment flows, the scenario of reforestation with eucalyptus shows reduction in soil loss, but still below the scenario reforestation with native vegetation, which presented the lowest values of sediment flux in both basins. In the simulation taking into account climate change, the results show increased flow to the future (2078-2098) and consequent increase in stream sediment, with an average 12% increase in the flows of Piracicaba and 19 % in the flow sediment. In Ribeirão das Posses this response pattern also occurred with a 46% increase in throughput and 40 % in the stream sediments.

Impactos sócio-ambientais negativos têm colocado a gestão do meio ambiente e dos recursos hídricos em cheque. Produção econômica intensiva, especialmente onde existem hidrelétricas, tem conduzido à perda de abundância e riqueza de espécies e conseqüente diminuição de produção de serviços ambientais à sociedade. Em contrapartida, avanços científicos em ecologia têm demonstrado que a conservação de regimes hidrológicos é o caminho para conservação de ecossistemas e para manutenção da produção de serviços ambientais. É neste contexto que cresce em importância a ferramenta de vazões ambientais, que tem como propósito compatibilizar interesses dos diferentes setores de produção, ao manter em corpos d’água regimes hidrológicos que produzam melhores resultados sócio-econômicos com menores impactos ambientais. O objetivo desta pesquisa é propor um método para a escolha de vazões ambientais, especialmente em regiões com escassez de informações ecológicas. O método proposto fundamenta-se na relação de influência direta entre conservação de regimes hidrológicos, conservação de ecossistemas e produção de serviços ambientais. Para isto, as alterações de regimes hidrológicos são quantificadas para qualificar o grau de conservação do ambiente e de produção econômica por serviços ambientais. O método consiste em diagnosticar alterações hidrológicas, elaborar potenciais regras de vazões ambientais, simular numericamente sua aplicação e prognosticar seus impactos via estudos de alteração hidrológica e de produção econômica por atividades antrópicas. A aplicação da metodologia foi dividida em dois estudos de casos. No primeiro, foram analisadas vazões ambientais para o projeto de aproveitamento hidrelétrico de Belo Monte, no rio Xingu, que ainda não sofre de alterações significativas do regime hidrológico. O segundo estudo consistiu do estudo do grau e da extensão de alteração do regime hidrológico pelo aproveitamento múltiplo da Usina de Manso, no rio Manso, afluente ao rio Cuiabá que drena ao Pantanal. Como resultado, o método mostrou ser flexível a diferentes configurações de disponibilidade de informação, além de possibilitar a escolha de vazões ambientais de forma transparente, colaborativa e participativa. A confiabilidade do método, no entanto, depende da representatividade das informações hidrológicas e do grau de incertezas quanto à relação entre alteração hidrológica, degradação de ecossistemas e perda de produção econômica, quando dados ecológicos são escassos. / The natural flow paradigm has not been considered in the Brazilian water resources and environmental management systems yet. Environmental flows studies have just been considered by Brazilian scientific community with too few, if any, experimental studies being undertaken. However, such a tool needs to be considered urgently, once environmental flows sustain ecosystem and their environmental services, which are of great importance to society. This thesis aims to propose a method to subsidize environmental flows selection, especially in regions where ecological data is scarce. We have based such method on the direct influential relation between flow regime alteration, ecosystem degradation and environmental services loss, applying hydrologic alteration indices as proxies of ecosystems degradation and environmental services loss. This new method consists on diagnosing hydrologic alteration, developing potential environmental flows rules, numerically simulate them and assessing theirs impacts on hydrologic alteration and economic production by human activities. The method application was split in two case studies in order to use different sets of its techniques. The former study consisted on assessing environmental flows downstream the projected UHE Belo Monte, located in the Xingu river, a tributary to the Amazon river. In this study only one flow station was applied with its “naturalized” flows as a benchmark. The latter study consisted on assessing the degree and extension of APM Manso dam hydrological impacts, located in a tributary to the Brazilian Pantanal. In this study, data from different stations where used as benchmarks. As a result, this hydrological method showed flexibility to work with different information settings, while it could be applied in a transparent, participative and collaborative approach. However, its confidence relies on hydrological data representativity and on the uncertainty over the relation between hydrological alteration, ecosystems degradation and loss of environmental services, when ecological data are scarce.

Este estudo avaliou a eficiência de reatores biológicos aeróbios de leito fluidizado inverso na remoção de matéria orgânica quando submetidos a diferentes condições operacionais (vazão de recirculação e carga orgânica aplicada). O experimento, em escala de laboratório, foi realizado em três reatores cilíndricos (R1, R2 e R3) com altura total de 2,00 m, diâmetro interno de 0,10 m e volume útil de 15,70 L. Como meio suporte para o desenvolvimento do biofilme foram utilizadas partículas de polipropileno (PP) em volume equivalente a 40% do volume útil do reator. O afluente entrava nos reatores pelo topo e saía pelo fundo e o oxigênio era fornecido através de um aerador poroso. Os reatores R1, R2 e R3 foram operados com vazão de recirculação de 2,50 L/min, 4,00 L/min e 5,50 L/min, respectivamente, durante todo período experimental. Os reatores foram alimentados com esgoto sintético caracteristicamente doméstico e o experimento consistiu de três etapas, conforme a carga orgânica aplicada: Etapa de Menor Carga – 0,70 Kg DQO/m3.dia; Etapa de Carga Intermediária – 1,70 Kg DQO/m3.dia e Etapa de Maior Carga – 3,90 Kg DQO/m3.dia. A vazão de alimentação foi mantida constante durante todo período experimental correspondendo ao TDH de 12 horas.O acompanhamento dos reatores foi realizado com medidas de DQO, sólidos livres (suspensão) e aderidos (biofilme). Foi determinada também a velocidade ascensional das biopartículas no meio líquido, tendo como motivo a identificação das possíveis causas da expansão excessiva ocorrida durante a realização do experimento. Os resultados obtidos demonstraram elevada eficiência de remoção carbonácea em termos de DQO, com médias superior a 93% na etapa de Carga Intermediária e em torno de 90% para a etapa de Maior Carga. Conforme avaliação estatística, não houve evidências de que a vazão de recirculação tenha efeito sobre a eficiência de remoção carbonácea. O aumento da carga orgânica afluente reduziu de forma significativa a eficiência de remoção carbonácea apenas no reator de menor vazão de recirculação. Em relação à quantidade de sólidos voláteis, o aumento da vazão de recirculação resultou em aumento dos sólidos voláteis aderidos, porém não foi identificado efeito sobre a quantidade de sólidos voláteis livres.O aumento de carga aplicada resultou em aumento significativo na quantidade média de sólidos voláteis livres nos reatores. Quanto aos sólidos voláteis aderidos, o acréscimo de carga afluente repercutiu de forma diferente nos três reatores: para a menor vazão de recirculação houve redução na massa de sólidos voláteis aderidos, para a vazão de recirculação intermediária ocorreu aumento da massa de sólidos voláteis aderidos e para a maior vazão de recirculação o aumento da carga aplicada não influenciou a quantidade de sólidos aderidos voláteis presentes no reator. A velocidade ascensional média das biopartículas diminuiu com o aumento da vazão de recirculação, significando que quanto maior a vazão de recirculação maior a densidade das biopartículas. / This study evaluated the efficiency of down flow aerobic fluidized bed reactors for the removal of organic mater submitted to different operational conditions (recirculation flow and applied organic load). The experiment was run on 3 cylindrical lab scale reactors (R1, R2 and R3) with 2 m total height, 0.10 m internal diameter and working volume of 15.70 L. Polypropylene particles were used as the support material for the development of the biofilm occupying 40% of the working volume of the reactors. The influent were applied at the top of the columns and withdraw from the bottom and the oxygen was supplied throughout a porous stone. The reactors R1, R2 and R3 were operated with recirculation flow of 2,50, 4.00 and 5.50 L. min-1, respectively, throughout the experimental work.The reactors were fed with synthetic wastewater similar to sanitary wastewater and the experiment was performed in 3 steps, according to the applied organic loading rate, namely: Lower Load - 0,70 Kg COD/m3.dia; Intermediate Load - 1,70 Kg COD/m3.dia; Higher Load - 3,90 Kg COD/m3.dia. The feeding flow was maintained constant throughout the experiment to obtain HDT equal to 12 hours. The reactors were monitored with conventional parameters such as COD, free suspended solids and attached suspended solids (biofilm). The upflow velocity of the bioparticles in the liquid phase was also determined with the purpose to identify the potential causes of the excessive expansion of the bed observed during the experimental work. The experimental results demonstrated high efficiency of carbonaceous COD removal, with average values above 93 % during the Intermediate Load step and around 90 % for the Higher Load. According to statistical evaluation, the recirculation flow did not provided significant effect upon the carbonaceous organic matter removal. The increase in applied organic load caused a significant decrease only to the reactor operated with the lower recirculation flow. Regarding the amount of volatile solids, the increase of the recirculation flow resulted in the increase of the attached volatile solids, however it was not identified any effect upon the amount of free volatile solids. The increase of applied organic load resulted in significant increase of the amount of the free volatile solids in the reactors. Regarding the attached volatile solids, the increase of applied organic load resulted in misleading behavior of the reactors, as follows: the lower recirculation flow resulted in a reduction of the amount of attached volatile solids; the intermediate recirculation flow resulted in an increase of the attached volatile solids, while it was not observed any significant variation in the amount of attached volatile solids inside the reactor operated with the higher recirculation flow. The average accession velocity of the bioparticles decreased with the increase of the recirculation flow, implying that the recirculation flow resulted in higher values of the bioparticles density.