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A erosão e os impactos relacionados a mesma ocorrem há muito tempo e tem influenciado de forma significativa o meio ambiente e os seres vivos. Além disso, a erosão além de causar impactos no solo, está relacionada ao transporte de sedimentos o que pode ocasionar o assoreamento e contaminação de corpos hídricos além de prejudicar a qualidade do solo e da água. O município de Francisco Beltrão possui ferramentas e equipamentos que propiciam boa estrutura para o monitoramento hidrossedimentológico que podem ser explorados de forma a fornecer apoio ao planejamento urbano em relação aos impactos relacionados às inundações, bem como, erosão e transporte de sedimentos na bacia do rio Marrecas. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo de determinar a curva-chave de sedimentos a partir de dados obtidos em campo e ferramentas de monitoramento fluviométrico, bem como, estimar a erosão laminar na bacia por meio de ferramentas de geoprocessamento e amostras coletadas em campo. Este trabalho foi conduzido considerando as seguintes etapas: determinação das perdas de solo, medição de sólidos em suspensão e elaboração da curva-chave de sedimentos. As perdas de solos encontradas na área de estudo para as diferentes datas monitoradas foram classificadas nas classes normal, leve, moderada, forte, muito forte e catastrófico, onde a classe de maior ocorrência foi a classe normal (200 ton.ha-1.ano-1). Verificou-se alta significância na relação de cota e descarga líquida determinada para o ponto de controle utilizado para obtenção de dados para elaboração da curva-chave de sedimentos. Porém, verificou-se baixa significância na relação descarga de sedimentos e descarga líquida. Por fim, o presente trabalho pretende contribuir na dinâmica que envolve a erosão e o transporte de sedimentos na bacia do rio Marrecas. Erosion and its related impacts have been taking place for a long time and have significantly influenced the environment and living beings. Furthermore, erosion, in addition to causing impacts on the soil, is related to the transport of sediments, which can cause siltation and contamination of water bodies, in addition to harming the quality of the soil and water. The city of Francisco Beltrão has tools and equipment that provide a good structure for hydrosedimentological monitoring that can be explored in order to provide support for urban planning in relation to impacts related to flooding, as well as erosion and sediment transport in the Marrecas river basin. In this context, the present study aimed to determine the key curve for sediments from data obtained in the field and fluviometric monitoring tools, as well as to estimate the laminar erosion in the basin through geoprocessing tools and samples collected in the field. This work was carried out considering the following steps: determination of soil losses, measurement of suspended solids and elaboration of the sediment key curve. The soil losses found in the study area for the different monitored dates were classified into the normal, mild, moderate, strong, very strong and catastrophic classes, where the class with the highest occurrence was the normal class (200 ton.ha-1.year-1). There was a high significance in the relation of quota and net discharge determined for the control point used to obtain data for the elaboration of the sediment key curve. However, there was low significance in the relation between sediment discharge and net discharge. Finally, the present work intends to contribute to the dynamics involving erosion and sediment transport in the Marrecas river basin.

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia Nature has been demonstrating, often and severely, the consequences of unplanned interventions and unduly enforced by man in natural systems. This dissertation discusses current techniques for exploring watercourses.This exploration takes place according to two aspects: the first focuses on the management of river flows, either through dams of different types and dimensions, or even through river regularization. The second relates to the use of aggregates that result from the natural erosion of the beds, such as the uncontrolled extraction of sand. Many of these interventions can have serious consequences for watercourse morphology and existing infrastructure.The few studies carried out on these consequences, the frequent lack of supervision and monitoring, as well as the negligence or ineffectiveness of government programs, has led to accidents with some seriousness, both in Portugal and in other countries.This dissertation analyzes in parallel some tragedies of this nature that have marked the recent history, such as the fall of the Hintze Ribeiro Bridge, in the Douro River in 2001, where 59 people lost their lives, the floods of Mondego in Coimbra, in 2001, 2016 and 2019, among other occurrences. In this context, the repercussions of the continuous settlement of the Mondego River in Coimbra and the lack of regularization of the flow of the Ceira River are also analyzed.It is also the object of this work, the study of a possible alternative solution to the current dredging of the Mondego River in Coimbra, namely a sedimentation basin near the Portela Bridge.The intention is thus to justify the need to carry out studies that reflect the morphodynamic changes resulting from anthropic interventions, regular monitoring and to keep up-to-date data on the status of watercourses in order to prevent recurrent disasters. A Natureza tem vindo a demonstrar, com frequência e de modo severo, as consequências de intervenções não planeadas e indevidamente executadas pelo Homem nos sistemas naturais. Na presente dissertação abordam-se as técnicas correntes de exploração dos cursos de água.Esta exploração ocorre segundo duas vertentes: a primeira incide na gestão dos caudais dos rios, seja através de barragens de diferentes tipos e dimensões, de pequenos açudes, ou ainda, de regularizações fluviais. A segunda recai sobre a utilização de inertes que resultam da erosão natural dos leitos, de que é exemplo a extração não controlada de areias. Muitas destas intervenções podem ter graves consequências na morfologia dos cursos de água e nas infraestruturas existentes.Os poucos estudos realizados sobre estas consequências, a frequente ausência de fiscalização e monitorização, bem como o desleixo ou ineficácia de programas governamentais, tem levado a acidentes com alguma gravidade, tanto em Portugal como noutros países.Nesta dissertação analisam-se paralelamente algumas tragédias desta natureza que marcaram a história recente, como é o caso da queda da Ponte Hintze Ribeiro, no Rio Douro em 2001, onde 59 pessoas perderam a vida, as cheias do rio Mondego em Coimbra, em 2001, 2016 e 2019, entre outras ocorrências. Neste contexto, são ainda analisadas as repercussões do contínuo assoreamento do rio Mondego em Coimbra e a ausência de regularização do caudal do rio Ceira. É ainda objeto deste trabalho, o estudo de uma possível solução alternativa à atual dragagem do rio Mondego em Coimbra, nomeadamente uma bacia de sedimentação localizada a montante da Ponte da Portela.Pretende-se assim justificar a necessidade de realizar estudos que reflitam as alterações morfodinâmicas provenientes de intervenções antrópicas, de proceder a regulares monitorizações e de manter atualizados os dados referentes ao estado dos cursos de água com o objetivo de evitar que catástrofes idênticas às assinaladas se repitam.

Resumo: A sub-bacia do Ribeirão das Posses, localizada no município de Extrema, MG, constitui exemplo de grande importância ambiental não só por estar inserida nos altiplanos da Serra da Mantiqueira, em local de grande fragilidade, mas também, e principalmente, por fazer parte do conjunto de nascentes que compõe os principais cursos d?água que abastecem o Sistema Cantareira, como também parte da Bacia do PCJ. O presente trabalho foi realizado na margem esquerda do Ribeirão das Posses, próximo à nascente principal, a partir de uma topossequência que contemplou dois tipos de cobertura vegetal (mata nativa e pastagem), em diferentes tipos de solo destacando-se os Cambissolos Húmicos, como também Argissolos Câmbicos e Neossolos Litólicos, de acordo com Santos et al. (2018). Nessa topossequência, com declividade variável entre 19% e 55%, a cobertura de mata corresponde a 10% da área e o restante (90%), a pastagem. A partir da topossequência descrita foram avaliadas perdas de água e de solo (sedimentos) no período compreendido entre maio e dezembro de 2016. Essas perdas foram comparadas entre as diferentes coberturas (mata e pastagem), como também entre os diferentes solos na mesma cobertura, como é o caso da pastagem que contempla cinco pontos (parcelas) do total de seis que compõe o esquema amostral adotado. Em função das perdas de água e de sedimentos avaliadas, o presente trabalho ressalta a importância dos serviços ambientais nesse cenário como mecanismos de ação e de manutenção da propriedade rural com bases sustentáveis. -- Abstract: The Ribeirão das Posses sub-basin, located in the municipality of Extrema/MG, is an example of great environmental relevance not only because it is inserted in the highlands of Serra da Mantiqueira in a place of high fragility, but also and, mainly, because it is portion of the set of springs that make up the main rivers that supply the Cantareira System, as well as part of the PCJ Basin. The present work was carried out on the left bank of Ribeirão das Posses, close to the main source, from a topossequence that contemplated two types of vegetation cover (native forest and pasture), in different types of soils, highlighting the Haplumbrepts as well as Ultisols and Leptosols, according Santos et al. (2018). In this topossequence, with a slope varying between 19 and 55%, the forest cover represents 10% of the area and the 90% cover pasture. From the topossequence described, losses of water and soil (sediments) were evaluated between May and December 2016. These losses were compared between coverages forest and pasture, as well as between different soils in the same cover, as is the case of pasture that includes five points of the total of six the make up the adopted sampling scheme. Due to the losses of water and sediments evaluated, the present work emphasizes the relevance of rural properties with sustainable bases. Made available in DSpace on 2021-03-01T21:22:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes-perdas-agua-2020.pdf: 2130316 bytes, checksum: d10a929c3fafe5ab920fcd7d5b37314f (MD5) Previous issue date: 2021

Orientadores: André Luís Sotero Salustiano Martim, José Gilberto Dalfré Filho Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: A dinâmica de transporte de sedimentos nos cursos d’água tem relação direta com sérios danos ambientais e econômicos. Medições da descarga de sedimentos são de extrema importância e necessárias para correta avaliação do impacto causado por esse processo. Porém, o monitoramento hidrossedimentométrico tradicional não é uma tarefa trivial e de baixo orçamento, fazendo com que tecnologias substitutas sejam empregadas atualmente. Entre estas, as medições de turbidez. Uma adaptação desta técnica foi desenhada e avaliada para a verificação do uso secundário de dados turbidimétricos realizados por uma empresa de tratamento de água potável na parte alta da bacia do rio Jundiaí, município de Campo Limpo Paulista, Estado de São Paulo, onde não existe um histórico de dados. Medições diretas com amostrador manual e automático, além da caracterização da distribuição do tamanho das partículas serviram para estabelecer correlações empíricas entre turbidez-concentração de sedimentos em suspensão (CSS) e para a construção da curva chave de sedimentos com dados de vazão tomados com molinete fluviométrico e dados fornecidos pela rede telemétrica do Sistema de Alerta a Inundações de São Paulo. A definição dos modelos mais adequados foi realizada com base na análise estatística dos parâmetros (R2, RMSE e PRESS) e estatística de resíduos. Quando comparadas a relação turbidez-CSS mostrou uma descrição mais precisa das concentrações em eventos de chuva do que as calculadas a partir das curvas chaves sendo a mais adequada para definir a série histórica de descarga de sedimentos solida em suspensão (DSS). Usando a equação de correlação de turbidez-CSS, aproximadamente 67,5% da carga total transportada em suspensão no rio Jundiaí para o período monitorado (novembro-2018/março-2021) ocorreu em apenas o 5% do tempo, sendo que a média anual de produção de sedimentos para 2019 e 2021 foi de 127 t/km2 . ano Abstract: The dynamics of sediment transport in water courses is directly related to serious environmental and economic damage. Sediment discharge measurements are extremely important and necessary for the correct assessment of the impact caused by this process. However, traditional hydrosedimentometric monitoring is not a trivial and low-cost task, causing substitute technologies to be used today, among these, the turbidity measurements. An adaptation of this technique was designed and evaluated to verify the secondary use of turbidimetric data carried out by a drinking water treatment company in the upper part of the Jundiaí river watershed, municipality of Campo Limpo Paulista, State of São Paulo, where there is no data history. Direct measurements with manual and automatic samplers, in addition to the characterization of the particle size distribution served to establish empirical correlations between turbidity- suspended sediments concentration (SSC) and to construct the sediment rating curve with flow data taken with current meter and data provided by the telemetric network of the São Paulo Flood Alert System. The definition of the most suitable models was performed based on the statistical analysis of the parameters (R2, RMSE and PRESS) and residual statistics. When compared, the turbidity-CSS relationship showed a more accurate description of the concentrations in rain events than those calculated from the sediment rating curves, being the most adequate to define the historical series of suspended sediment discharge (SSD). Using the turbidity-SSC correlation equation, approximately 67.5% of the total load transported in suspension in the Jundiaí River for the monitored period (November-2018/March-2021) occurred in only 5% of the time, with the average annual sediment yield for 2019 and 2021 was 127 t/km2. year Mestrado Recursos Hídricos, Energéticos e Ambientais Mestre em Engenharia Civil FAPESP 2017/09921-2

Submitted by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2021-05-12T22:41:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Viviane_Dorneles.pdf: 4243180 bytes, checksum: e744df9dcf5380e6c0dd6982886f01ad (MD5) Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2021-05-12T22:45:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Viviane_Dorneles.pdf: 4243180 bytes, checksum: e744df9dcf5380e6c0dd6982886f01ad (MD5) Made available in DSpace on 2021-05-12T22:45:52Z (GMT). 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Foram testados três cenários de manipulação dos dados e duas propostas de dados de entrada para o ajuste das curvas-chave de sedimento para o estado, ajustando analiticamente à uma função de potência: dados completos, subdivididos em período de 10 anos e subdivididos em intervalos de vazão; aplicando: dados de concentração de sedimentos em suspensão e descarga de sedimentos em suspensão. Na bacia hidrográfica do arroio Cadeia, a produção de sedimentos para eventos isolados de chuva foi estimada e comparada com os valores observados, em duas propostas de curva-chave, provenientes do conjunto de informações de monitoramento (pluviográfico, linimétrico e sedimentométrico). Essas informações também serviram para obter o volume de escoamento superficial direto e a vazão de pico. Os fatores de erodibilidade, topográfico e cobertura foram obtidos e os coeficientes a e b analisados em três diferentes cenários, i) Williams (1975); ii) Avanzi et al. (2008); e iii) calibrados para bacia. Os testes estatísticos de eficiência do coeficiente de determinação, Erro Relativo Percentual Médio e coeficiente de Nash Sutcliffe demonstraram que para os dados de concentração de sedimentos em suspensão maiores incertezas foram observadas e que os melhores resultados da estimativa foram observados quando o modelo da curva-chave testado foi aplicado aos dados completos de descarga de sedimentos em suspensão. Os resultados demostraram que a estimativa da produção de sedimentos pela Modified Universal Soil Loss Equation considerando o cenário i) é superestimada comparada com os valores observados para todos os eventos analisados. Por outro lado, para o cenário ii) parecem estar mais próximos dos valores observados, porém as características da bacia hidrográfica em que esses coeficientes foram calibrados devem ser consideradas. A Modified Universal Soil Loss Equation apresentou-se capaz de prever a produção de sedimentos quando os coeficientes a e b foram calibrados para a bacia hidrográfica do arroio Cadeia, apresentando estimativas aceitáveis de acordo com o coeficiente de Nash Sutcliffe, evidenciando a importância da calibração dos coeficientes para a bacia. The intense use of soil and water resources in watersheds can generate considerable impacts on the environment, being closely associated with erosive processes. In this way, consequently, knowledge and quantification of sediment transport becomes important. The main objectives of this research were to: i) evaluate the use of sediment curves in sedimentometric stations in Rio Grande do Sul; and ii) evaluate the ability of the Modified Universal Soil Loss Equation (MUSLE) to quantify sediment yield in the Cadeia river watershed (CRW), by using observed data (water level and streamflow) combined with sediment curves. The adjustment of the sediment curves to a power function were tested three analytical scenarios of data manipulation: complete data, subdivided into 10-year periods and subdivided into streamflow intervals, and two proposals of input data: data of suspended sediment concentration and suspended sediment load. In CRW, sediment yield for each rainfall event was estimated and compared with the respective observed value according to two proposed sediment curves, derived from the set of monitoring information (rainfall, water level and streamflow). This information also served to obtain the volume of direct surface runoff and the peak discharge. Erodibility, topographic and facing factors were obtained and coefficients a and b were analyzed for three different scenarios, i) Williams (1975); ii) Avanzi et al. (2008); and iii) calibration for the watershed. The coefficient of determination, Average Percent Relative Error and Nash Sutcliffe coefficient demonstrated that for the suspended sediment concentration data greater uncertainties were observed.The best results of the estimate were observed when the model of the tested sediment curve was applied to the complete suspended sediment load data. The results showed that the estimate of sediment yield through MUSLE considering scenario i) is overestimated compared with the values observed for all analyzed events. On the other hand, the scenario ii) seems to generate values closer to the observed values, however, the characteristics of the watershed where these coefficients were calibrated must be considered. MUSLE was able to predict sediment yield when coefficients a and b were calibrated for CRW, presenting acceptable estimates according to the Nash Sutcliffe coefficient, showing the importance of calibrating the coefficients for CRW.

A geração de energia elétrica por usinas hidrelétricas representa grande parte da matriz energética mundial. No Brasil, cerca de 65% da energia elétrica é gerada por hidrelétricas. A construção de barragens gera diversos efeitos no curso d’água, entre eles a retenção de sedimentos que antes eram transportados pelo rio. Estes sedimentos acumulados, dentre outros efeitos, podem levar ao assoreamento do reservatório e de tomadas d’água, diminuindo a vida útil. Devido a isso, estudos são feitos sobre técnicas de gestão de sedimentos, tanto para evitar a acumulação de sedimentos dentro dos reservatórios, quanto para recuperar volumes já perdidos Esta pesquisa visou avaliar as incertezas associadas aos parâmetros de entrada na modelagem de transporte de sedimentos no reservatório da UHE Aimorés e às diferentes técnicas de gestão de sedimentos em reservatórios, por meio de cenários com diferentes rebaixamentos de nível do reservatório, equações de transporte, granulometrias e camadas de sedimentos. Para isso, foi utilizado o estudo de caso da UHE Aimorés, utilizando o modelo Delft3D-FLOW, com modelagem bidimensional. Todos os parâmetros influenciaram significativamente no volume de sedimentos mobilizados, impactando os resultados de erosão e deposição. De todos, a camada inicial de sedimentos depositados foi o parâmetro que gerou maiores alterações. De maneira geral, os resultados mostram que as incertezas nos parâmetros de entrada superam as incertezas entre as técnicas (diferentes rebaixamentos), apresentando grandes variações quando avaliado o uso de diferentes equações de transporte. Power generation by hydroelectric plants represents a large part of the world's energy matrix. In Brazil, about 65% of electricity is generated by hydroelectric plants. The construction of dams generates various effects on the watercourse, among them the retention of sediments that were previously carried by the river. These accumulated sediments, among other effects, can lead to silting of the reservoir and water intakes, reducing their useful life. Due to this, studies are carried out on sediment management techniques, to avoid sediment accumulation within reservoirs and to recover volumes already lost. This research aimed to evaluate the uncertainties associated with the input parameters in the modeling of sediment transport in the reservoir of the Aimorés HPP and the different techniques of sediment management in reservoirs, through scenarios with different reservoir level lowering, transport equations, granulometry, and thickness of the initial sediment layer. The case study of Aimorés HPP was used, using the Delft3D-FLOW model (two-dimensional modeling). All parameters significantly influenced the volume of mobilized sediments, impacting the erosion and deposition results. Among all, the initial layer of deposited sediment was the parameter that generated the greatest changes. In general, the results show that the uncertainties in the input parameters outweigh the uncertainties between the techniques (different subsidence), presenting large variations when evaluating the use of different transport equations.

The study sought to estimate the average sediment transport induced by the waves coming from Lagoa dos Patos, RS. The sedimentological data (average D50 found equal to 0.1618 mm) and bathymetric data were acquired using the SWAN model calibrated by Lemke (2015), all with the objective of feeding the DELFT 3D - morphological module, which is capable of estimating the mean sedimentary transport of the region. The highest values ​​of mean sediment transport were for the regions nearer to the wave incidence, that is, with the wave incident from North direction, the highest transport value occurred downstream of the TECON quay. In spite of all the limitations of the data of the physical forcing, it was concluded that, in the cases considered, there is a rapid decay in the height of the wave along the channel, being almost imperceptible to its occurrence in the southern part. In the results of the transported volumes in the studied margin, because with the propagation of these cases of waves, there was not sufficient energy to mobilize sediments at the opposite end to the entrance of the waves. Also, it is not possible to consider the rates found as area erosion / accretion, because other important forcing was not included in the model., O estudo buscou estimar o transporte sedimentar médio induzido pelas ondas provenientes da Lagoa dos Patos, RS. Foram adquiridos, dados de ondas da Lagoa dos Patos, utilizando o modelo SWAN calibrado por Lemke (2015), dados sedimentológicos (D50 médio encontrado igual a 0,1618 mm) e dados batimétricos, tudo com o objetivo de alimentar o modelo DELFT 3D – módulo morfológico, que é capaz estimar o transporte sedimentar médio da região. Os maiores valores encontrados de transporte sedimentar médio foram para as regiões mais próximas da incidência da onda, ou seja, com a onda incidindo de direção Norte, o maior valor de transporte ocorreu à jusante do cais do TECON. Apesar de toda limitação de dados das forçantes físicas atuantes, concluiu-se que, nos casos considerados, há um rápido decaimento na altura da onda ao longo do canal, sendo quase que imperceptível a sua ocorrência na parte mais a Sul. Essa situação implicou diretamente nos resultados dos volumes transportados na margem estudada, pois com a propagação desses casos de ondas, não houve energia suficiente para mobilizar sedimentos na extremidade oposta à entrada das ondas. Ainda, cabe dizer que não é possível considerar as taxas encontradas como erosão/acreção de área, isto porque outras forçantes importantes não foram incluídas ao modelo.

Resumo A barragem de Porto Primavera provocou a diminuição da concentração da carga suspensa e a redução do porte das formas de leito do rio Paraná, mas os efeitos de sua construção sobre o transporte fluvial ainda não foram quantificados. Por esta razão, este trabalho tem como objetivo avaliar a influência da barragem sobre o transporte de sedimentos na seção de Porto São José. Para isso foram analisados os dados da série histórica da estação fluviométrica de Porto São José e as informações existentes na literatura. Foi utilizada análise de regressão para que a correlação entre a descarga fluvial e o transporte de sedimentos pudesse ser definida e as equações obtidas foram utilizadas para estimar o transporte em diferentes períodos de tempo. O transporte em suspensão antes da construção era de 214,1 kg/s, passou a ser de 222,2 kg/s durante a obra e diminuiu para 56,4 kg/s depois da barragem. O transporte de fundo era de 99,7 kg/s durante a construção, diminuiu para 86,2 kg/s em 1999 e 2000 e para 41,2 kg/s após 2001. O transporte total diminuiu de 321,9 para 177,8 e finalmente para 91,2 kg/s no mesmo período. Tais resultados permitiram concluir que a barragem reduziu o transporte em suspensão em 74,6%, o transporte de fundo em 58,7%, o transporte total em 71,7% e aumentou a proporção da carga de fundo de 33,9% para 44,5% do total. Résumé Le barrage Porto Primavera a causé la diminution de la concentration de charge suspendue et la réduction de la taille des formes du fond de la rivière Paraná, mais les effets de la construction sur le transport fluvial n'ont toujours pas été quantifiés. Pour cette raison, ce document vise à évaluer l'influence du barrage sur le transport de sédiments dans la section de Porto São José. Ainsi, les données la série temporelle de la station de jaugeage de Porto São José et les informations existantes dans la littérature ont été utilisés. L'analyse de régression a été utilisée pour s'assurer que la corrélation entre le débit de la rivière et le transport des sédiments pourraient être définis et les équations obtenues ont été utilisées pour estimer le transport au cours des différentes périodes de temps. Le transport en suspension avant la construction était de 214,1 kg/s, en est venu à être 222,2 kg/s pendant les travaux et a diminué à 56,4 kg/s après le barrage. Le transport par charriage a été de 99,7 kg/s au cours de la construction, a diminué à 86,2 kg/s au cours de l'année 1999 et 2000 et de 41,2 kg/s après 2001. Dans la même période, le transport solide total a diminué, passant de 321,9 kg/s à 177,8 et enfin à 91,2 kg/s. Ces résultats ont montré que le barrage a réduit le transport en suspension dans 74,6 % , le transport par charriage dans 58,7 % , le transport solide total de 71,7% et a augmenté la proportion de la charge de fond de 33,9 % pour 44,5 % du total. Abstract The Porto Primavera Dam caused the decrease of the concentration of suspended load and reduction of the size of the bed forms of Paraná River, but the effects of the construction on fluvial transport have not yet been quantified. In order to do that, this paper aims to evaluate the influence of the dam on the sediment transport in the section of Porto São José. Thus, data of Porto São José Fluviometric Station, field and orbital images information available in literature were used. The data were analyzed by linear regression to obtain significant correlation between sediment transport and river discharge. The equations with significant coefficient of determination were used to estimate the annual average transport for different time periods. The suspended transport before construction was 214.1 kg/s, increased to 222.2 kg/s during construction and decreased to 56.4 kg/s after completion of the dam. The bed load transport was 99.7 kg/s during the construction, decreased to 86.2 kg/s during 1999 and 2000 and to 41.2 kg/s after 2001. In the same period the total transport decreased from 321.9 kg/s to 177.8 and finally to 91.2 kg/s. These results indicated that the Porto Primavera Dam reduced 74.6% of the suspended transport, 58.7% of the bed load transport, 71.7% of the total transport and increased the proportion of the bed load of 33, 9% to 44.5% of total.

Submitted by ANDRE LUIS TONIATI (andre.toniati@unesp.br) on 2018-08-31T15:50:58Z No. of bitstreams: 1 mestrado_toniati_v_norm_final.pdf: 9769192 bytes, checksum: d8822015ff36f6a3b4743935a9fab421 (MD5) Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-08-31T17:17:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 toniati_al_me_ilha_par.pdf: 4929315 bytes, checksum: a76a1ec2a9f0d2340edf28d5a2b3dd9b (MD5) Made available in DSpace on 2018-08-31T17:17:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 toniati_al_me_ilha_par.pdf: 4929315 bytes, checksum: a76a1ec2a9f0d2340edf28d5a2b3dd9b (MD5) Previous issue date: 2018-07-30 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) No contexto de Desastres "Naturais", as corridas de lama têm sido objeto de estudo devido ao seu poder erosivo e, muitas vezes, destrutivo, acarretando perdas materiais vultosas e ceifando vidas. Nestes escoamentos, quando em condições favoráveis de vazão, inclinação e reologia do fluido, podem surgir instabilidades que se propagam em forma de trem de ondas na superfície, denominadas roll waves. A literatura acerca do assunto trata, geralmente, dos critérios de geração, estabilidade, e determinação das características principais do fenômeno, como amplitude, comprimento e celeridade de onda. Nesta dissertação buscou-se estudar a tensão de cisalhamento no fundo na presença de roll waves, em duas vertentes: a primeira apresenta as roll waves em água limpa, baseando-se no trabalho clássico de Dressler (1949); a segunda, dando continuidade aos trabalhos do Grupo de Pesquisa de Reologia de Materiais Viscosos e Viscoplástcos (Grupo RMVP), focou no estudo de roll waves desenvolvendo-se em fluidos do tipo Herschel-Bulkley, em duas situações - canal de fundo impermeável e fundo com condição de permeabilidade, grande contribuição desta dissertação. Os modelos matemáticos foram desenvolvidos com base nas equações de águas rasas, cuja implementação numérica permitiu confrontar resultados experimentais e numéricos, que apresentaram boa aderência. Para o modelo com condição de permeabilidade no fundo, verificou-se a influência do fator de porosidade nas características das roll waves (amplitude, comprimento e celeridade de onda), tendo sido constatado que a amplitude de onda geralmente aumenta, enquanto seu comprimento e celeridade diminuem quando da presença deste fator. Por fim, avaliou-se a tensão de cisalhamento no fundo, cujos resultados apontam, para fundos impermeáveis, incremento em relação ao escoamento base (sem presença de roll waves) de 12% a 27%, dependendo, respectivamente, da natureza laminar/turbulenta e da dinâmica (número de Froude) do escoamento. Quando levada em conta a porosidade do leito, o incremento de tensão de cisalhamento no fundo pode atingir valores bem mais significativos (60% a 100%). Mudflows have been the focus of studies because of their erosive ability and often destructive power, causing material losses and taking away lives. Under favorable conditions of discharge, slope, disturbance, and rheology, these flows can develop a specific type of instability that is propagated downstream as shock waves, called roll waves. Most of the roll waves literature provides information on generation criteria, stability, and information of amplitudes, wavelengths, and celerity. This works brings a study of bottom shear stress in pulsating flows (roll waves) in 2 parts. In the first part, we present roll waves in clean water, based on Dressler’s work. In the second part, we continue the works of research team about roll waves developing in Herschel-Bulkley fluid under 2 conditions: impermeable bottom and porous bed. The mathematical models developed were based on shallow water equations. The results of these models were compared to Fluent and experimental results, showing a good agreement. For the mathematical model with porous bed condition, we evaluated the effect of porosity factor in properties of roll waves, and we observed that the amplitude of the roll wave usually increases, whereas the length and the celerity decrease with the presence of this factor. Finally, considering an impermeable bottom, the bottom shear stress presented an increase of 12% to 27%, depending on nature (laminar-turbulent) and dynamics (Froude number) of flow. Taking in account a porous bed, the bottom shear stress reached more significant values (60% to $100%).

Orientador: Erick de Moraes Franklin Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: A interação entre fluidos e meios granulares pode dar origem a dunas e rugas. Quando o escoamento é predominantemente unidirecional e escoa sobre um leito com uma quantidade limitada de sedimentos, pode formar dunas barcanas, que apresentam uma forma de lua crescente com pontas apontando na direção do fluxo. As dunas barcanas são comumente encontradas na natureza, em desertos, leito de rios, fundo dos oceanos, e até na superfície de outros planetas. Essas formações também podem ocorrer na indústria, em tubulações de extração e transporte de petróleo, galerias de esgoto, entre outros. Este trabalho tem como objetivo obter experimentalmente os campos de velocidades dos grãos transportados sobre dunas do tipo barcana. Nos experimentos, uma pilha inicial de grãos foi depositada no fundo de um canal retangular de material transparente, e foi arrastada por um escoamento turbulento de água, formando as dunas barcanas. Os ensaios foram filmados com uma câmera de alta velocidade, e as imagens obtidas foram tratadas utilizando um código desenvolvido pelo autor, que permitiu identificar os deslocamentos dos grãos usando uma abordagem Euleriana e Lagrangeana. Para a abordagem Euleriana foi gerada uma malha, formando um campo de velocidade dos grãos transportados sobre as dunas, e os resultados foram apresentados em 4 tipos de gráficos diferentes. Em todos os gráficos o centroide da duna foi plotado no ponto central, permitindo analisar as velocidades obtidas em relação ao centroide da duna. Os resultados obtidos com a abordagem Lagrangeana foram expostos em uma tabela que fornece os valores médios dos deslocamentos e velocidades na direção x e y, bem como os respectivos desvios-padrões para cada configuração de ensaio realizado Abstract: The interaction between fluids and granular media can give rise to dunes and ripples. When the flow is predominantly unidirectional, and flows over a bed with a limited sediment supply, it can form a barchan dune, which has a crescentic shape with horns pointing downstream. The barchan dunes are commonly found in nature, in deserts, in riverbeds, in ocean bottoms, and even in the surface of other planets. These dunes may also occur in the industry, in the extraction and transport of oil through pipelines, sewer systems, and in dredging lines. The aim of this work is to experimentally obtain the velocity fields of transported grains over the barchan dunes. In the experiments, an initial pile was placed on the bottom wall of a rectangular channel made of a transparent material, and it was entrained by a water turbulent flow, forming the barchan dunes. The experiment was filmed with a high-speed camera, and the images were post-processed with a code developed by the author, which allows to determine the displacement of grains with an Eulerian and Lagrangian approach. For the Eulerian approach, a mesh was generated, forming a velocity field of the transported grains over the dunes, and the results were presented in four different kinds of graphs. In all the graphs, the centroid of the dune was plotted in the central point, allowing to analyze the obtained velocities in relation to the centroid of the dune. The results obtained with the Lagrangean analysis were presented in a table, which gives the mean values of the displacements and velocities of grains in horizontal, x, and vertical, y, direction, as well as, the respective standard deviations for each test configuration performed Mestrado Térmica e Fluídos Mestre em Engenharia Mecânica

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia A forma é uma das caraterísticas fisiográficas que influência na resposta hidrológica das bacias hidrográficas. Este trabalho avalia esta influência em termos de escoamento superficial e transporte de sedimentos. Foram conduzidas experiências em laboratório com recurso a um simulador de chuva e três parcelas de terra. Em cada parcela foram simulados 4 eventos de precipitação com a mesma duração, intercalados com 16 minutos sem precipitação. Os resultados experimentais sugerem que o caudal de ponta diminui com o aumento do comprimento no sentido do escoamento, exceto para os primeiros eventos de precipitação. A quantidade de sedimentos transportados diminuiu com o aumento do comprimento, para todos os eventos de precipitação. No entanto a quantidade de sedimentos transportados foi menor no último evento de precipitação para todas as parcelas. Os resultados experimentais de escoamento superficial foram comparados com as do modelo da onda cinemática, resolvida com um método de diferenças finitas. Houve um bom ajuste entre os resultados experimentais e os numéricos, com melhores ajustes para as parcelas com maior comprimento. Uma análise de sensibilidade mostrou que os ajustes seriam melhores com um aumento do coeficiente de Manning ou com a diminuição da inclinação, exceto no último evento de precipitação. No modelo da onda cinemática foram simulados várias formas das parcelas, sendo a forma expressa por um fator de forma que relaciona o quadrado do comprimento com a área das parcelas. A forma das parcelas influenciou o escoamento superficial. No entanto não houve grandes diferenças na previsão do caudal de ponta. As maiores diferenças entre as formas foram verificadas na fase ascendente e descendente dos hidrogramas. Com o aumento do fator de forma, o escoamento iniciou-se mais tarde atingindo um caudal de ponta menor e com decréscimo mais lento no escoamento depois do fim da precipitação. The shape is one of the physiographic features that influence the hydrological response of the drainage basin. This work evaluates this influence in terms of surface runoff and sediment transport. Experiments were conducted in the laboratory using a rainfall simulator and three plots. In each plot, 4 rainfall events with the same duration were simulated, interspersed with 16 minutes without precipitation. Experimental results suggest that peak flow decreases with increasing runoff length, except for the first precipitation events. The amount of transported sediment decreased with increasing length for all precipitation events. However, the amount of sediment transported was lower in the last precipitation event for all plots. The experimental results of surface runoff were compared with those of the kinematic wave model, solved with a finite difference method. There was a good fit between the experimental and numerical results, with better adjustments for the more elongated plots. A sensitivity analysis showed that the adjustments would be better with an increase in the Manning coefficient or with the slope decrease, except in the last precipitation event. In the kinematic wave model different shapes of the plots are simulated, with the shape being expressed by a shape factor that relates the square of the length with the area of the plots. The shape of the plots influenced the runoff. However, there were no major differences in the peak flow forecast. The greatest differences between the shapes were verified in the rising and falling limb of the hydrographs. With the increase of the shape factor, the surface runoff started later reaching a lower peak flow and slower decrease in surface runoff after the end of the precipitation.

O transporte de partículas entre diferentes regiões é fortemente influenciado pela atividade dos ventos, o qual pode exercer grande influência na formação das paisagens litorâneas. Com o objetivo de caracterizar a dinâmica dos ventos no extremo norte da Planície Costeira do Rio Grande do Sul (RS), foram analisados dados históricos e anuais dos ventos (velocidade e direção) de quatro estações meteorológicas localizadas na região. Os resultados demonstram que na estação de Torres os ventos provenientes das direções NE e S são mais frequentes, e que os ventos das direções W e N são raros. Na estação SBTR/Aeroporto, os ventos do quadrante N-E são os mais frequentes (32%), seguidos dos ventos provenientes das direções SW, SSW e S. Na estação da Lagoa Itapeva Central o padrão dos ventos se altera um pouco, prevalecendo as direções NE e SW, com ventos de maior intensidade provenientes da direção SW. Verificou-se uma variabilidade considerável na direção e frequência dos ventos no decorrer das estações do ano, apresentando maiores valores de intensidade durante o inverno. Com base nos dados obtidos para cada estação meteorológica, constatou- -se que no extremo norte da Planície Costeira do RS os ventos de maiores intensidade (quadrante S-SW) são registrados na estação localizada mais ao sul (município de Arroio do Sal), mais próxima à base do Planalto Serra Geral, numa localidade em que as ocorrências coincidem com as direções livres de obstáculos orográficos. Apesar disso, as análises espaço-temporais evidenciaram que as diferentes localidades não possuem diferenças significativas nos padrões direcionais do vento considerando a unidade direcional como sendo o quadrante., The sediment transport between different regions is strongly influenced by wind activity, which can have great influence on the formation of coastal landscapes. Aiming to characterize the wind dynamic in the extreme north of Rio Grande do Sul (RS) Coastal Plain, historic and annual wind data (speed and direction) of four meteorological stations located in the region were analyzed in this study. Results show that in Torres station the winds that occur more often are from NE and S, and winds from W and N are rare. In the SBTR/Airport station, winds from the N-NE quadrant are the most frequent (32%), followed by the winds from SW, SSW and S. In the Central Itapeva Lake station the wind pattern changes slightly, and the most frequent wind directions are NE and SW, with more intense winds coming from SW. It was verified also a variability in the winds directions and frequency during different seasons, with more intense winds during winter. Based on the wind data from each meteorological station, it was found that in the extreme north of RS Coastal Plain the greatest winds intensity (S-SW quadrant) occur at the station which is located further south (Arroio do Sal Municipality), which is closer to the Serra Geral scarps, where the wind direction coincides with the direction free of orographic obstacles. Nevertheless, the spatial-temporal analysis showed that the different localities do not have significant differences in wind directional patterns considering the directional unit as the quadrant.

Submitted by ANTONIO APARECIDO COUTO JUNIOR null (acjunior_2003@hotmail.com) on 2016-01-21T19:53:04Z No. of bitstreams: 1 COUTO JUNIOR, A.A..pdf: 3010240 bytes, checksum: fe4cb682bc6ec5ccb27e530d99f668e2 (MD5) Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-01-25T13:20:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 coutojunior_aa_me_rcla.pdf: 3010240 bytes, checksum: fe4cb682bc6ec5ccb27e530d99f668e2 (MD5) Made available in DSpace on 2016-01-25T13:20:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 coutojunior_aa_me_rcla.pdf: 3010240 bytes, checksum: fe4cb682bc6ec5ccb27e530d99f668e2 (MD5) Previous issue date: 2016-01-07 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Os processos erosivos são elementos essenciais para o conhecimento da evolução da paisagem continental. A ação desses processos resulta na degradação do solo, demandando a utilização de todas as ferramentas disponíveis para a avaliação dos mesmos. Nesse contexto, este trabalho teve por objetivo avaliar e comparar as taxas de erosão hídrica e transporte de sedimentos da bacia do Ribeirão Cachoeirinha, Rio Claro (SP). Este trabalho foi conduzido considerando as seguintes etapas: caracterização dos aspectos fisiográficos da bacia, avaliação da erosão hídrica pela EUPS e quantificação do transporte de sedimentos pelo método simplificado de Colby (1957). Os resultados obtidos indicaram perda de solo de 1,40 t.ha-1. ano-1, com a taxa de 0,9 t.ha-1.ano-1 para o ano de 2014. O transporte de sedimentos foi de 0,37 t.ha-1.ano-1 para o mesmo ano, indicando que aproximadamente 41% do total de sedimento gerado pela erosão hídrica saiu efetivamente da bacia do Ribeirão Cachoeirinha. Assim, os resultados podem servir como uma estratégia viável para estudos de perda de solo e transporte de sedimentos, visando à elaboração de material consistente como subsídio a uma abordagem de planejamento ambiental e gestão territorial. The erosive processes are essential elements for understanding the evolution of continental landscape. The action of these processes results in soil degradation and demands the use of all the tools available for this evaluation. In this context this research aimed to evaluate and compare erosion rates and sediment transport of Cachoeirinha stream basin, Rio Claro (SP). This work was done considering the following steps: characterization of the physiographic features of the basin, assessment of water erosion by USLE and quantification of sediment transport by the simplified method of Colby (1957). The results indicated soil loss of 1,40 t.ha-1 .year-1 , with the rate of 0,9 t.ha-1 for the year 2014. Already sediment transport was 0,37 t ha-1 .year-1 for the same year, indicating that about 41% of sediment generated by water erosion effectively leaves the Cachoeirinha stream basin. Thus, the results can contribute to the understanding of hydrosedimentological dynamic in this area and serve as a viable strategy for studies of soil loss and sediment transport, aiming at developing consistent material for future researches about environmental planning and land management. FAPESP: 2014/02189-6

O turbidímetros está sendo utilizado como alternativa para o monitoramento hidrossedimentológico que, quando devidamente calibrado, possibilita o armazenamento de dados contínuos contribuindo para o planejamento e gestão de bacias hidrográficas. Neste estudo, visando otimizar os serviços envolvidos no monitoramento hidrossedimentológico, instalamos e calibramos duas estações automáticas com sensor de turbidez, para uso em uma bacia hidrográfica para estudo de caso. A determinação da turbidez foi realizada com solução de formazina. A calibração do equipamento foi realizada a partir de três métodos de amostragem de sedimentos a saber: amostrador de tempo (torpedo), amostrador pontual de superfície e amostrador por integração na vertical. O método pontual e integrado se mostraram como satisfatória alternativa na estimativa da concentração de sedimentos em suspensão, obtendo medianas iguais. O método torpedo apresentou diferença entre as medianas quando comparados ao método integrado. A avaliação do transporte de massa durante os eventos apresentou distribuição uniforme dos sedimentos, que pode ser reafirmada pelo estudo dos laços de histerese em formato de oito. ABSTRACT - Turbidimeter has supported the hydro-sedimentological monitoring. Properly calibrated, this instrument continuously store data improving watershed planning and management. In this study, two automatic stations with a turbidity sensor were installed and calibrated aiming the optimization of monitoring services. Turbidity was determined using a formazine solution. Calibration of the turbidimeter was based on three different sediment sampling methods: Time-Integrated Mass (TIMs), single-point sampling, and depth-integrated sampling. The single-point and depth-integrated methods are considerable alternatives for estimating suspended sediment concentration with statistically equals medians. When compared to depth-integrated method, TIMs presented medians significantly different. The evaluation of mass transport during the events tends to have a uniform sediment distribution that can be reaffirmed by studying the eight-shaped hysteretic loops.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil, As pontes, dependendo da sua estrutura, podem possuir os seus pilares fundados no leito de rios. Com o surgimento destes elementos nos leitos dos rios ocorrem alterações no escoamento típico do rio, acentuando-se assim o transporte de sedimentos na proximidade dos pilares, fenómeno usualmente designado por erosão localizada. A erosão localizada de pilares de pontes assume elevada importância no que diz respeito à segurança de pontes, pois pode comprometer a sua estabilidade estrutural, ou mesmo ser uma possível causa do colapso. A presente dissertação teve como objetivo efetuar um estudo numérico do comportamento do escoamento em torno de um pilar, bem como efetuar o estudo numérico do transporte de sedimentos em torno do mesmo pilar. Assim o estudo foi efetuado recorrendo ao software de modelação numérica Delft3d. Foi simulado o escoamento no canal hidráulico do Laboratório de Hidráulica e Recursos Hídricos da Universidade do Minho, recorrendo a resultados experimentais para a validação do modelo. Foram simulados quatro cenários diferentes. O primeiro cenário teve por objetivo calibrar o modelo e validar os resultados obtidos a nível hidrodinâmico, enquanto o segundo cenário permitiu definir os resultados obtidos como um padrão para posterior comparação. Os outros cenários analisaram a influência da existência de ranhuras nos pilares como medida de alteração de escoamento com o objetivo de reduzir a erosão localizada. Os resultados obtidos permitiram constatar que é na zona a montante do pilar que ocorre a erosão, e observar a diminuição da velocidade com o aproximar do pilar, bem como, a sobre elevação da superfície livre. Já na zona a jusante do pilar o software apresentou algumas limitações ao nível do tratamento de sedimentos, sendo que na zona onde seria de se esperar que ocorresse também erosão apenas se observa sedimentação. A introdução de ranhuras no pilar originaram pequenas alterações no escoamento, observandose todos os fenómenos que se verificam sem a introdução das mesmas. Foi possível concluir que a introdução de ranhuras, com a configuração das do presente estudo, não constitui uma medida eficaz no combate ao fenómeno da erosão localizada verificada na proximidade de pilares de pontes., Bridges, depending on their structure, can have their piers founded in a bed of sediments. This originates changes in a typical river flow that cause sediment transport in proximity of the pier, a phenomenon usually referred as scour. Bridge piers scour assumes great importance in what concerns the safety of bridges, and may therefore compromise their structural stability, or even be a possible cause of their collapse. This work aims to provide a numerical study of the flow around a pier as well as the study of sediment transport around the same pier. The study was performed using the numerical modelling software Delft3D. The flow in the hydraulic channel of Hydraulics Laboratory and Water Resources at the University of Minho was simulated, using experimental data to validate the model. Four different scenarios were simulated. The first scenario aimed to calibrate the model and validate the hydrodynamic results obtained, while the second scenario allowed to define the results as a standard for comparison. The other scenarios examined the influence of presence of slots in the flow trying reduce the localized erosion. The results showed that it is in the area upstream of the pier that erosion occurs. In this regions the decrease of main stream velocity, as the flow approaches the pier, is observed as well as the elevation of the free surface. In the downstream area of the pier, software evidenced some limitations in what concerns sediment transport, and in the area where one would also expect erosion to occur, only sedimentation was observed. The introduction of slots in the pier produced minor changes in the flow, verifying all the phenomena that occur without their introduction. So it can be concluded that the introduction of slots, with the configuration adopted in the present study, does not appear to be an effective measure to mitigate the phenomenon of bridge piers scour.

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Hidráulica O presente trabalho final de mestrado tem como principais objetivos, a caracterização da vertente hidráulica e hidrológica das bacias hidrográficas relativas à ribeira dos Socorridos e à ribeira do Vigário do concelho de Câmara de Lobos - ilha da Madeira, sendo feita uma abordagem de forma teórica do transporte sólido nestas linhas de água e possíveis medidas de correção torrencial. Numa primeira fase, procedeu-se à descrição geral das características climáticas, hidrográficas, geológicas e hidrológicas da ilha da Madeira. Nesta fase inicial também se referiram outros aspetos importantes como o relevo, o solo e situações de risco. Posteriormente fez-se o enquadramento geográfico das bacias hidrográficas, tendo sempre em atenção o contexto anterior da caracterização de toda a Ilha, processou-se a caracterização dos mesmos aspetos mas de uma forma mais particular, isto é, cada uma das linhas de água em análise. Posto isto, e com recurso aos modelos digitais do terreno é feita toda uma exaustiva caracterização a ambas as bacias hidrográficas, a partir da qual foi possível obter os dados relativos às características geométricas, características do relevo e características da rede de drenagem. Subsequentemente fez-se referência ao transporte sólido, contudo, este, revela-se extremamente complicado de caracterizar e contabilizar, logo em função desse pressuposto foram apresentadas um conjunto de medidas de correção torrencial de forma a prevenir/minimizar este fenómeno. Por fim expôs-se as conclusões, bem como algumas considerações finais, logo apresenta-se uma listagem de objetivos a manter ou alcançar nos próximos anos, onde se incluem ações prioritárias e recomendações visando, não só, melhorar o processo de caracterização das bacias hidrográficas, bem como, simplificar a caracterização e contabilização do transporte sólido. Abstract: The main objective of this final master thesis is the characterization of hydraulic and hydrologic aspects of drainage basins of ribeira dos Socorridos and ribeira do Vigário from Câmara de Lobos - Madeira Island. Moreover, a theoretical approach was made to the sediment transport in these streams and possible measures for torrential correction. Initially, a general description was made of climate, hydrographic, geological and hydrological characteristics of Madeira Island. At this early stage it was mentioned other important aspects such as relief, soil and hazardous situations. Later the geographical framing of drainage basins was made, keeping in mind the context of the previous characterization of the entire Island. The characterization of the same aspects was proceed but in a more particular way, that is, for each one of the streams in analysis. After this and with use of digital terrain models an exhaustive characterization of both drainage basins was made. This made it possible to obtain data relative to the geometric, relief and drainage network characteristics. Subsequently a reference to the sediment transport was made, however, this proved to be extremely difficult to characterize and account. Consequently a set of torrential correction measures were presented to prevent/minimize this phenomenon, based on this assumption. Finally it sets out the conclusions and final considerations, which led to a list of goals to maintain or achieve in the coming years. This includes priority actions and recommendations not only to improve the process of characterization of drainage basins, but also to simplify the characterization and accounting of sediment transport.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico The processes of erosion and sedimentation in a watershed cause numerous problems. Knowledge of the amount of sediment transported by rivers is really important to planning and using water resources, since the damage caused by sediments depend on the amount and nature of them, which depend on the processes of erosion, transport and deposition. This study aimed to evaluate the sediment transport in the Vacacaí-Mirim River, through measured data in the cross-section in Restinga Sêca. Thus, it was possible to quantify the average of the sediment discharge in cross-section of the river; to characterize the particle size of the transported materials; to relate the sediment discharge (Qs) and liquid discharge (Q) to the hydraulic and geometric characteristics of the section; and to indicate the sediment discharge calculation method most suitable to estimate sediment transport. To calibrate the quality of collected data, it was used the Pearson correlation coefficient (r), and the index of dispersion (ID) presented by Aguirre et al. (2004), which is the average of the deviations between the calculated and measured values in the field. When it was related the Qs and Q to the hydraulic and geometric parameters of the section, it was found that Q had very strong correlation (r> 0.90) with the wet area, cross-sectional width, wetted perimeter, hydraulic radius and the stage of the section. The best fit to the Qs were using the stream stage and average depth of the flow.The sediment discharge of the river was almost all wash load. The wash load particle size distribution was 57.05% of silt, 39.81% of coarse clay and 3.14% fine sand. The greater coefficient of variation was found to diameter D90 (64.31% to bed material and 73.21% to drag material. Related to particle size analysis of the bed material, it was found a predominance of sand (97.21%) and silt (2.79%), which does not differ significantly from the drag material, 97.06% sand and 2.94 % silt. After determining the rating curve of sediments, it was possible to estimate the total average of sediments discharge for the considered period, which resulted in more than 182 tons of sediment per year for the considered section. Related to procedures used to evaluate the sediment discharge, Einstein modified method was which best fit the QST measure (ID = 0.07), followed by Colby (1957), Toffaleti (1969) with ID equal to 2.04 and 3.53, respectively. To estimate the bed load discharge, the best method was Meyer-Peter & Müller (1948), resulting in a ID equal to 7.02 followed by methods of Karim (1998), Van Rijn (1984) and Cheng (2002). The methods of Modified Einstein and Colby (1957), which incorporate measured data of suspended sediment concentration (SSC), resulted in better evaluations related to sediment discharge calculated and measured. Thus, it is recommended to measure SSC and subsequently applying these two methods to determine the sediment discharge in the Vacacaí-Mirim River. Os processos de erosão e sedimentação em uma bacia hidrográfica trazem inúmeros problemas. O conhecimento da quantidade de sedimentos transportado pelos rios é de fundamental importância para o planejamento e aproveitamento dos recursos hídricos, uma vez que os danos causados pelos sedimentos dependem da sua quantidade e natureza, os quais por sua vez, dependem dos processos de erosão, transporte e deposição. O presente trabalho teve como objetivo principal avaliar o transporte de sedimentos no rio Vacacaí-Mirim, mediante coletas realizadas na seção transversal em Restinga Sêca. Com isso, foi possível quantificar a descarga sólida média na seção transversal do rio; caracterizar a granulometria dos materiais transportados; relacionar a descarga sólida (Qs) e líquida (Q) com as características hidráulicas e geométricas da seção; e indicar os métodos de cálculo de descarga sólida mais adequados para estimar o transporte de sedimentos. Para aferir a qualidade dos dados coletados, foi utilizado o índice de correlação de Pearson (r) e o Índice de Dispersão (ID) apresentado por Aguirre et al. (2004) que representa a média dos desvios entre os valores calculados e medidos a campo. Relacionando a Qs e Q com os parâmetros hidráulicos e geométricos da seção, verificou-se que a Q teve correlação muito forte (r>0,90) com a área molhada, largura da seção transversal, perímetro molhado, raio hidráulico e a cota da seção. Os melhores ajustes da Qs foram com a cota da régua e profundidade média do escoamento. O material em suspensão correspondeu quase que a totalidade da descarga sólida no rio. A composição granulométrica deste material foi de 57,05% silte, 39,81% de argila muito grossa e 3,14% de areia muito fina. Já para o material de leito e de arraste, o maior coeficiente de variação foi encontrado para diâmetro D90, 64,31% e 73,21%, respectivamente. Da análise granulométrica do material de leito, constatou-se a predominância de areia (97,21 %) e silte (2,79 %), o que não difere significativamente do material de arraste, 97,06% de areia e 2,94 % de silte. Após a determinação da curva-chave de sedimentos, foi possível estimar a descarga sólida total média para o período considerado, que resultou em mais de 182 mil toneladas de sedimentos ano para a seção considerada. Dos procedimentos empregados para avaliar a descarga sólida, o método Einstein modificado foi o que melhor se ajustou a QST medida (ID=0,07), seguido por Colby (1957), Toffaleti (1969) com ID igual a 2,04 e 3,53 respectivamente. Já para estimar a descarga sólida de fundo, o melhor método foi o de Meyer- Peter & Müller (1948), com ID igual a 7,02 seguido dos métodos de Karim (1998), Van Rijn (1984) e Cheng (2002). Os métodos de Einstein Modificado e Colby (1957), que incorporam dados medidos de concentração de sedimentos em suspensão (Css), resultaram em melhores avaliações com relação da descarga sólida calculada e medida. Assim, recomenda-se a realização de medidas de Css e posteriormente a aplicação destes dois métodos a fim de determinar a descarga sólida no rio Vacacaí-Mirim.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The equipment called ADCP / ADP (Acoustic Doppler Current Profiler / Acoustic Doppler Profiler) are being widely used in hydrometric for determining flow rates, due to faster handling and obtaining information from numerous cross sections analyzed in comparison to conventional methods. This current meter hydrostatic operation is similar to the search sonar and measuring the velocity of the stream of water on time interval and depth. Its operation is based on the principle of the Doppler effect, emitting sound waves in the water stream and a portion of these beams is reflected back to the source station and another part is absorbed by suspended sediments in the water and / or directed to points distinct source. Using this assumption, researchers are investigating if there is a possibility of relating information of sonorous intensity obtained by using ADP with SSC, thus enabling the determination of the solid discharge into waterways. To contribute to the research of the topic, this study sought to investigate this unknown in two distinct stages. The first step consisted of setting up an experimental apparatus consisting of a tank filled with water and a recirculation system. Different mixes of previously classified sands and soils were introduced into the reservoir, allowing for an artificially produced SSC. By using an ADP, concentrations were related to the different sediments while the intensity of the return signal was measured. The second stage investigation was conducted in the Vacacaí-Mirim River, which has natural flow conditions. It was sought to verify the use of ADP for turbidity, an alternative method for replacement of SSC. The general results of the laboratory analysis indicate that there is a relationship between the measure and the CSS echo measured by ADP, extracted from the average of the transducers. Only the results for Groups 1 and 2 showed low correlations and records echoes measured below the all samples collected. By applying the equations for the echos of adjustments resulting from measured samples of all groups, the linear fit showed 76% and 67% exponential fit of CSS calculated in the range of restrictive Factor 2, indicating the possibility of further assessment of sediment concentrations were obtained from eco measured by ADP. For field investigations, relating the echo with the turbidity, the results are promising, there was good correlation between the data with linear fit and 96% exponential 87% between tracks restrictive Factor 2, although few samples. In this step were identified limitations regarding the maximum value measured turbidity and this fact encourages further research on the subject. Os equipamentos chamados de ADCP/ADP (Acoustic Doppler Current Profiler/ Acoustic Doppler Profiler) estão sendo amplamente utilizados na hidrometria para determinação de vazões, devido à rapidez de manuseio e na obtenção de inúmeras informações das seções transversais analisadas, em comparação aos métodos convencionais. Esse medidor de corrente hidrostático tem o funcionamento semelhante ao sonar e busca medir a velocidade da correnteza da água em intervalo tempo e profundidade. Seu funcionamento é baseado no princípio do efeito Doppler, emitindo ondas sonoras na corrente d água, sendo que uma parcela desses feixes é refletida de volta para a fonte emissora e outra parte é absorvida pelos sedimentos em suspensão na água e/ou direcionada a pontos distintos da fonte. Utilizando desta premissa, pesquisadores investigam se há a possibilidade de relacionar as informações de intensidade sonora obtidos com o uso de ADP com a concentração de sedimentos em suspensão, CSS, fato que possibilitaria a determinação da descarga sólida em cursos d água. A fim de contribuir para a pesquisa do tema, neste estudo buscou-se investigar esta incógnita em duas etapas distintas. A primeira etapa consiste na montagem de um aparato experimental composto de um reservatório preenchido de água e munido de um sistema de recirculação. Nesse reservatório foram introduzidas diferentes misturas, areias e solos previamente classificados, permitindo reproduzir artificialmente CSS. Com o uso de um ADP foram relacionadas às diferentes concentrações de sedimentos com a intensidade do sinal de retorno medido. Na segunda etapa investigativa, realizada no rio Vacacaí-Mirim, cujas condições de escoamentos são naturais, buscou-se a verificação do uso do ADP como um método alternativo para a avaliação da turbidez, que pode ser associada com a CSS. Os resultados gerais das análises em laboratório indicam que há uma relação entre a CSS medida e o eco medido pelo ADP, extraído da média dos transdutores. Somente os resultados obtidos nos testes com areias, apresentaram baixas correlações e registros de ecos medidos inferiores à todas as amostragens realizadas. Ao aplicar as equações de ajustes para os ecos medidos resultante das amostragens de areias e solos, o ajuste linear apresentou 76% e o ajuste exponencial 67% das CSS calculadas na faixa restritiva do Fator 2, ou seja, as CSS calculadas não ultrapassam duas vezes o valor de CSS medida seja para mais ou menos, indicando a possibilidade de futuras avaliações das concentrações de sedimentos serem obtidas a partir do eco medido pelo ADP. Para as investigações de campo, relacionando o eco com a turbidez, os resultados são promissores, houve boa correlação entre os dados, com ajuste linear 96% e exponencial de 87% entre as faixas restritivas do Fator 2, apesar de poucas amostragens. Nesta etapa foram identificadas limitações referentes ao valor máximo medido de turbidez e este fato incentiva novas pesquisas sobre tema.

Estradas rurais não pavimentadas podem constituir-se em importante fonte de geração de sedimentos em uma bacia hidrográfica. Neste trabalho, foram simuladas as erosões dos solos provocadas pela precipitação e pelo escoamento superficial simulados em estradas rurais não pavimentadas. Foram obtidas erosões em parcela com escoamento distribuído e em canais com escoamentos concentrados. Nas parcelas, com 1 m2, implantadas em estradas rurais, no município de Lontras, SC, foi empregado um simulador de chuva e, no canal, foram gerados escoamentos com vazões controladas. Para os escoamentos, foram determinadas as características hidráulicas, como altura da lâmina de água, tensão de cisalhamento e potência do escoamento. Para os sedimentos, foram determinadas as concentrações em suspensão, as cargas em suspensão e de arraste e as composições granulométricas dos sedimentos transportados por arraste. As concentrações das erosões nas parcelas e nos canais foram da mesma ordem de grandeza. As cargas transportadas por arraste foram muito superiores àquelas transportadas em suspensão. No canal, foi obtido maior percentual de areia na composição dos sedimentos transportados. Na erosão laminar, a composição variou em função do tipo de estrada. O trabalho fornece elementos importantes para a modelagem de base física de processos erosivos. Unpaved rural roads can be an important source of sediment generation in a watershed. In this study, the soil erosion caused by rainfall and runoff was simulated. Erosion runoff was simulated on plots with distributed flows and in channels with concentrated flows. For the plots, a rainfall simulator was employed and the channel flows were generated with controlled outflow. The hydraulic characteristics of the flows, such as water depth, shear stress and flow power, were measured. With respect to the sediments, the suspended solids concentrations, the suspended and drag loads and the granulometric composition of sediments transported by drag were determined. The concentrations of erosion on the plots and in the channels were of the same order of magnitude. The loads carried by drag were much higher than those carried in suspension. In terms of the composition of the carried sediment, the highest percentage of sand was observed in the concentrated flow. In the distributed erosion, the composition varied according to the type of road. This study provides important physical elements for modeling soil erosion in watersheds.

O litoral sul de Pernambuco nos últimos anos vem passando por um processo de expansão urbana que está sendo acelerado pelo desenvolvimento econômico da região. Alguns trechos são naturalmente vulneráveis à erosão enquanto outros sofrem problemas erosivos decorrentes da ocupação irregular da zona costeira. Anualmente, são reportados processos erosivos na praia de Maracaípe. Este trabalho tem como objetivo caracterizar o transporte de sedimentos através da análise sedimentar, morfológica e variação da linha de costa em curto prazo da praia de Maracaípe a fim de entender a dinâmica sedimentar desta região. Foram realizados perfis topográficos no período de dezembro/2009 a dezembro/2010, coleta de sedimentos durante o verão e o inverno e análise da variação da linha de costa por imagens orbitais. As larguras e volumes da praia extraídas dos perfis topográficos mostraram que há uma tendência de transporte de sul para norte ao longo do ano, com algumas inversões de sentido em determinados períodos. Os setores 1 e 4 são compostos por areia fina e os setores 2 e 3 areia média, moderadamente a bem selecionada. A linha de costa apresentou, na primeira série histórica, progradação, com retrogradação no período seguinte e por fim progradação novamente, sendo que o setor 4 acumulou um recuo constante em todo o período. As variações da largura de praia e da linha de costa indicam que há um padrão de circulação celular dos sedimentos nos trechos centrais da praia sendo necessário um trabalho em escala maior com uma malha de dados mais detalhada. O processo erosivo na região está associado a fatores naturais e antrópicos, sendo o primeiro relacionado à dinâmica estuarina do rio Maracaípe e o segundo a ocupação da pós-praia. Recomenda-se monitoramentos de maior espaço de tempo para a área de estudo de modo que gere subsídios ao gerenciamento costeiro da região para se estabelecer limites de uso e ocupação da orla. The south coast of Pernambuco has been experiencing an urban expansion process in recent years that it is being accelerated by the economic development of the region. Some stretches are naturally vulnerable to erosion while others are under erosion process due to irregular occupation of the coastal zone. Annually, problems related to erosion processes are reported at Maracaípe beach. The aim of this work is to characterize the sediment transport through sedimentological, morphological and short term shoreline variation analysis of the Maracaípe beach, in order to clarify the sedimentological dynamics of this region. It was carried out topographic surveys of the beach from December of 2009 to December of 2010, sediments sampling during summer and winter and shoreline variation analysis using orbital images. The beach widths and volumes extracted from the beach profiles showed a trend transport from south to northward, with some inversions of the direction in some periods along the year. The sectors 1 and 4 are constituted by fine sands and the sectors 2 and 3 by medium sands, moderately to well sorted. The coastline study had presented progradation in the first historical series, then a retreat in the second one and finally progradation in the last one, except for the sector 4 that amounted a constant retreat in whole historical series. The shoreline variations and the beach widths indicates a sediment coastal cell circulation pattern at the central stretches of Maracaípe beach. So it is necessary a new study in a major scale to comprises a more detailed datanet. The erosion processes in the region are associated to estuarine dynamic of the Maracaípe river and anthropic factors such as irregular backshore occupation. A major time scale monitoring is recommended so that generates subsides to coastal management of the region in establishing delimitations in the use and occupation of the coast.

Nas bacias hidrográficas a erosão e o transporte de sedimento em suspensão devem-se em parte ao escoamento superficial de lâmina de pouca espessura denominada de erosão hídrica laminar. Neste escoamento o sedimento em suspensão afeta o perfil de velocidade modificando a tensão cisalhante do fluxo, fator importante na estimativa da taxa de transporte de sedimentos. Para avaliar o efeito do sedimento em suspensão no perfil de velocidade foram realizadas experiências com três tipos de sedimentos provenientes dos solos: Chernossolo (Ch), Nitossolo Vermelho (Nv) e Vertissolo (V). Também, foi construído um canal de declividade variável com um sistema de medição de velocidade composto por uma sonda de Pitot e um piezômetro inclinado. O sistema permitiu determinar o coeficiente de Von Kármán (k), valor que caracteriza e avalia o perfil de velocidade de forma direta, tanto em água limpa como no escoamento com sedimento em suspensão. Ao avaliar o perfil de velocidades para escoamentos com sedimento arenoso-siltoso (Ch) em suspensão, observou-se que o coeficiente k decresce com o aumento da concentração, no caso dos sedimentos argilosos (Nv e V), o coeficiente k aumenta conforme aumenta a concentração. Na análise mineralógica, o sedimento argiloso esmectítico (V) apresenta valores de k com maior susceptibilidade ao aumento da concentração em comparação aos valores de k para sedimento argiloso caulinítico (Nv). In hydrographic basins the erosion and the transport of suspended sediment are partly due to the sur face runoff of shallow flows called sheet erosion. In this flow, the suspended sediment affects the velocity profile and modifies the flow shear stress, an important factor to estimate the rate of sediment transport. To evaluate the effect of suspended sediment on the velocity profile, experiments were performed with three types of sediment from the soils: ?Chernossolo? (Ch), ?Nitossolo vermelho? (Nv) and ?Vertissolo? (V). A variable slope channel was also built with a velocity measurement system, composed of a Pitot probe and an inclined piezometer. The system allowed determining the Von Kármán coefficient (K), a value that characterizes and evaluates the velocity profile directly, both in clean water and in flow with suspended sediment. When evaluating the velocity profile in flows with sandy-silty suspended sediment (Ch), it was observed that the k coefficient decreases as the concentration increases. In the case of clay sediments (Nv and V), the k coefficient increases as the concentration increases. In mineralogical analysis, the smectite clay sediment (V) shows values of k with greater susceptibility to increased concentration compared to the values of k for kaolinitic clay sediment (Nv).

Orientador: Tiago Zenker Gireli Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: Os reservatórios de barragens são lagos artificiais e sofrem processo de sedimentação desde sua implantação, em decorrência das alterações hidráulicas provocadas no curso fluvial onde se instalou a barragem. Tal processo se encontra em estágio avançado no trecho de remanso do reservatório da Usina Hidroelétrica de Barra Bonita, localizada no interior do Estado de São Paulo e vem causando dificuldades ao transporte hidroviário. A usina, por sua vez, está instalada na Hidrovia Tietê-Paraná, a mais importante hidrovia do país, responsável pelo escoamento de uma parcela significativa da produção agrícola de exportação. Esta dissertação se propôs a estimar o volume, a taxa anual de assoreamento e a evolução espacial dos depósitos de leito observada no trecho especificado, a partir de uma metodologia que envolve a geração de modelos digitais de elevação e modelagem numérica em ambiente computacional. A partir dos resultados obtidos, foi possível reconhecer os mecanismos envolvidos no processo de sedimentação no reservatório em estudo, permitindo assim o posterior estudo e implementação de medidas estruturais e não estruturais, que visem minimizar os impactos deste processo de sedimentação à navegação na hidrovia Tietê-Paraná Abstract: The dam reservation is an artificial lake and the sedimentation process occurs since its inception, due to hydraulic changes caused on the natural river where the dam is installed. This process is at an advanced stage in the backwater stretch of the hydroelectric plant's reservoir of Barra Bonita, located within the State of Sao Paulo and has been causing difficulties for water transportation. The plant, in turn, is installed in the Tietê-Paraná, the most important waterway in the country, responsible for disposing of a significant portion of agricultural production for export. This dissertation aimed to estimate the volume, the annual rate of sedimentation and spatial evolution of the deposits observed in the bed section specified, from a methodology that involves the generation of digital elevation models and numerical modeling in computational environment. The results presented here were positive to recognize the mechanisms involved in the sedimentation reservoir under study, as well as create subsidies for the adoption of structural and nonstructural to minimize the impact of the sedimentation process in the navigation Tiete-Parana waterway Mestrado Recursos Hídricos, Energéticos e Ambientais Mestre em Engenharia Civil