Mudanças de volume devido à variação do teor de água em um vertissolo no semiárido de Pernambuco

A instabilidade volumétrica de solos devido à mudança no teor de água é complexa e influenciada por vários fatores, entre os quais se incluem o tipo de solo, condicionantes climáticos e estados de tensão. Os Vertissolos estão entre os solos que experimentam mudança de volume, sendo uma de suas principais características morfológicas os slickensides, resultantes da sua capacidade de se contrair e fissurar com o ressecamento e se expandir com o umedecimento. Os solos que variam de volume, quando inundados por água, demandam cuidado extra, independentemente do uso que se quer dar a eles: agropecuário, para obra de engenharia ou ambos. O objetivo deste trabalho foi avaliar, por meio de ensaios edométricos simples e duplos com diferentes valores de umidade inicial e tensões externas aplicadas, a variação do volume e da tensão de expansão do solo, devido à mudança do teor de água, em um Vertissolo coletado no município de Petrolândia-PE. A tensão de expansão foi avaliada por seis métodos distintos. Os resultados mostram que a expansão, contração ou colapso do solo dependem do teor de umidade inicial e da tensão externa aplicada. A tensão de expansão é influenciada pelo caminho de tensão aplicado. As variações de volume, com o tempo, devido ao processo de mudança de umidade do solo, podem ser de expansão, expansão e colapso e só de colapso ou contração. Conclui-se que a variação de volume, devido à variação do teor de água, está associada à condição inicial em que se encontra o solo e àquela a que será submetido.

Relações entre tamanho de sedimentos erodidos, velocidade da enxurrada, rugosidade superficial criada pelo preparo e tamanho de agregados em solo submetido a diferentes manejos

Vários fatores determinam a seletividade do processo de erosão hídrica pluvial no que se refere ao tamanho dos sedimentos transportados na enxurrada. Dentre eles, destacam-se a intensidade da chuva e da enxurrada a ela associada, a textura e o grau de consolidação da camada superficial do solo, a forma em que a erosão ocorre (entre sulcos, sulco ou voçoroca), a cobertura do solo por resíduos culturais, o microrrelevo do terreno ou a rugosidade superficial resultante do seu preparo e o tamanho e a estabilidade dos agregados do solo. Considerando isso, realizou-se este trabalho com o propósito de estabelecer relações quantitativas entre o índice D50 da distribuição de tamanho dos sedimentos erodidos, a velocidade da enxurrada, o índice IR da rugosidade superficial do solo criada pelo preparo e o diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados do solo, em solo submetido a diferentes formas de manejo. O estudo foi desenvolvido em campo, na Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (EEA/UFRGS), em Eldorado do Sul (RS), aplicando-se chuva simulada sobre um Argissolo Vermelho com textura francoargiloarenosa na camada superficial e declividade média de 0,115 m m-1. Esse solo havia sido submetido ao uso agrícola de diferentes modos (cultivos contínuo e interrompido), com diferentes sequências culturais (gramíneas e leguminosas de inverno e verão, implantadas em fileira, usando a técnica de semeadura direta), durante 7,5 anos (partindo da condição original de campo nativo). Efetuaram-se sete testes de erosão na pesquisa, cada um deles na intensidade constante de chuva de 63,5 mm h-1 e com duração de 1,5 h, usando o simulador de chuva de braços rotativos e parcelas experimentais com dimensões de 3,5 x 11,0 m cada uma. Os referidos testes de erosão foram realizados nas seguintes condições físicas de superfície do solo: (a) solo não-mobilizado, com completa e nenhuma cobertura por resíduos culturais, e (b) solo sucessivamente mobilizado com grade leve de discos (cinco vezes, uma gradagem por vez), com nenhuma cobertura. As sequências culturais proporcionaram valores de DMP significativamente diferentes entre si, o que se refletiu em valores significativamente diferentes do índice IR e, em consequência, da velocidade da enxurrada e do índice D50, com as sequências com nenhum ou menos tempo de supressão do cultivo (no último período da pesquisa) tendo produzido os melhores resultados. No solo não-mobilizado e totalmente coberto, com a superfície consolidada e praticamente nenhuma rugosidade, a cobertura por resíduos culturais foi o fator determinante, tanto da redução da velocidade da enxurrada, quanto do aprisionamento das eventuais partículas desagregadas de solo de maior tamanho, o que acarretou valores do índice D50 muito pequenos. No solo nãomobilizado e descoberto, em que a enxurrada atingiu as suas maiores velocidades, o tamanho dos sedimentos erodidos foi ditado pela consolidação da superfície do solo e pelos valores do índice DMP, sendo os menores para os maiores valores das duas últimas variáveis referidas. Já no solo sucessivamente mobilizado com grade leve e descoberto, com a superfície solta e rugosa, a rugosidade superficial criada pelo preparo foi o fator determinante, tanto da redução da velocidade da enxurrada, quanto do aprisionamento das partículas desagregadas de solo de maior tamanho, o que aumentou o percentual das partículas erodidas com tamanho < 0,0375 mm e, em decorrência, diminuiu os valores do índice D50, independentemente dos valores de DMP. O aumento dos valores de DMP acarretou maior valor e maior persistência da rugosidade superficial do solo criada pelo preparo e, como consequência, diminuiu de modo mais efetivo a velocidade da enxurrada e o tamanho dos sedimentos erodidos. As relações matemáticas efetuadas com as variáveis em consideração indicaram tendência de ajustes significativos a modelos linear e nãolinear e foram coerentes na descrição dos processos que se pretendia visualizar com a realização da pesquisa.

Sedimentos transportados pela enxurrada em eventos de erosão hídrica em um Nitossolo Háplico

A quantidade e a distribuição de tamanho dos sedimentos transportados pela enxurrada são influenciadas pelo manejo, cobertura e cultivo do solo e pela chuva, entre outros fatores, constituindo-se em aspecto importante no planejamento conservacionista do solo. O objetivo deste trabalho foi quantificar os sedimentos transportados pela enxurrada e relacioná-los com a velocidade de enxurrada, durante o cultivo da soja, em um experimento de chuva simulada sobre um Nitossolo Háplico alumínico típico, nos sistemas de manejo do solo conduzido desde 1998: semeadura direta em solo nunca preparado e com resíduos queimados (SQ); e uma aração e duas gradagens (AG). Nesses tratamentos, cultivaram-se aveia, soja, ervilhaca, milho, aveia, feijão, nabo forrageiro, soja, ervilhaca, milho e soja, nesta sequência, durante cinco anos e meio. Estudou-se um tratamento adicional, em que o solo foi mantido sem cultivo, porém preparado com uma aração e duas gradagens na mesma época de semeadura das culturas nos demais tratamentos (SC). No último cultivo da soja, cinco testes de chuva simulada foram aplicados sobre os tratamentos, com intensidade variando de 63 a 67 mm h-1 e duração de uma hora, 24 h após ter sido aplicada uma chuva (molhamento) com intensidade de 65 mm h-1 e duração suficiente para iniciar a enxurrada. Os sedimentos foram quantificados em amostras de enxurrada coletadas 10 min antes do término de cada chuva simulada. O tamanho de sedimentos foi influenciado pelo sistema de manejo do solo e pela quantidade de chuva: na condição sem cultivo do solo, houve maior quantidade de sedimentos de maior diâmetro do que na condição em que o solo foi cultivado; na condição de solo cultivado, a quantidade de sedimentos de menor diâmetro foi maior do que no solo sem cultivo; e houve tendência de aumentar a quantidade de sedimentos na enxurrada com o aumento do número de chuva simulada, nas diversas condições de manejo do solo e de tamanhos de sedimento. O modelo exponencial ajustou-se aos dados de quantidade e tamanho dos sedimentos e aos de velocidade da enxurrada e cobertura do solo; a quantidade de sedimentos diminuiu com a redução de tamanho destes, e a velocidade da enxurrada diminuiu com o aumento da cobertura do solo. O modelo potencial ajustou-se aos dados de D50 e velocidade da enxurrada, tendo o D50 aumentado com o aumento da velocidade.

Force volume and stiffness tomography investigation on the dynamics of stiff material under bacterial membranes.

The determination of the characteristics of micro-organisms in clinical specimens is essential for the rapid diagnosis and treatment of infections. A thorough investigation of the nanoscale properties of bacteria can prove to be a fundamental tool. Indeed, in the latest years, the importance of high resolution analysis of the properties of microbial cell surfaces has been increasingly recognized. Among the techniques available to observe at high resolution specific properties of microscopic samples, the Atomic Force Microscope (AFM) is the most widely used instrument capable to perform morphological and mechanical characterizations of living biological systems. Indeed, AFM can routinely study single cells in physiological conditions and can determine their mechanical properties with a nanometric resolution. Such analyses, coupled with high resolution investigation of their morphological properties, are increasingly used to characterize the state of single cells. In this work, we exploit the capabilities and peculiarities of AFM to analyze the mechanical properties of Escherichia coli in order to evidence with a high spatial resolution the mechanical properties of its structure. In particular, we will show that the bacterial membrane is not mechanically uniform, but contains stiffer areas. The force volume investigations presented in this work evidence for the first time the presence and dynamics of such structures. Such information is also coupled with a novel stiffness tomography technique, suggesting the presence of stiffer structures present underneath the membrane layer that could be associated with bacterial nucleoids.

Proporção e tamanho de sedimentos e teor de carbono orgânico na enxurrada e no solo para dois cultivos e duas formas de semeadura

O tipo de cultura e a orientação de semeadura em relação ao declive do terreno podem modificar a proporção e o tamanho dos sedimentos transportados na enxurrada, além da relação do teor de C orgânico nos sedimentos e no solo erodido. Este trabalho teve o objetivo de determinar a proporção e o tamanho dos sedimentos transportados pela enxurrada sob taxa constante desta e o teor de C orgânico contido nos sedimentos e no solo erodido, sob duas formas de semeadura das culturas de aveia e ervilhaca. Quatro testes de chuva simulada foram aplicados entre março e novembro de 2006, durante o ciclo vegetativo das culturas, com intensidade constante de 64 mm h-1 e 1 h de duração de cada teste, em Lages, SC, num Cambissolo Húmico com declividade média de 11,9 cm m-1. Os tratamentos eram formados pela combinação de duas culturas e duas orientações de semeadura em relação ao declive. As culturas utilizadas foram aveia (Avena strigosa) e ervilhaca (Vicia sativa); as formas de semeadura eram: mecanizada em linhas em contorno ao declive e mecanizada em linhas paralelas ao declive (morro abaixo). As amostras de enxurrada para a coleta dos sedimentos foram obtidas sob taxa constante de enxurrada, aos 50 min de duração de cada teste de chuva. A aveia reduziu a quantidade de sedimentos na enxurrada em 46 % em relação à ervilhaca, e a semeadura em contorno, em 56 % em relação à semeadura morro abaixo. A proporção de sedimentos na enxurrada foi diminuída em 63 % entre o início e o final do ciclo das culturas. Na classe de menor tamanho dos sedimentos (< 0,038 mm), a aveia aumentou sua proporção em 17 % em relação à ervilhaca, e o contorno os aumentou em 10 % em relação à semeadura morro abaixo. O índice D50 dos sedimentos presentes na enxurrada foi de 0,043 mm na aveia e 0,119 mm na ervilhaca, e de 0,047 mm na semeadura em contorno e 0,117 mm na semeadura morro abaixo. A razão entre o teor de C orgânico dos sedimentos transportados pela enxurrada e o teor de C do solo na camada de 0-2,5 cm foi de 1,39 na aveia e 1,21 na ervilhaca, e de 1,43 na semeadura em contorno e 1,17 na semeadura morro abaixo.

Documentary material relating to the history of Iowa - Volume 1, 1895.

Benjamin F. Shambaugh edited and compiled documents and publications for this book on the history of Iowa. This volume 1 includes documentary material from the Louisiana Purchase, the Territories of the Northwest, Wisconsin and Iowa; the Convention of 1857;the Iowa Constitution of 1846 and the Ratification of Constitutional Amendments.

Documentary material relating to the history of Iowa - Volume 2, 1896.

Benjamin F. Shambaugh edited and compiled documents and publications for this book on the history of Iowa. This volume 2 is concerned with the history of local political organizations and documents illustrative of the development of local government in the Territory of the Northwest from 1787 to 1800, in the Territory of Indiana from 1800 to 1805 and in the Territory of Michigan from 1805 to September 6, 1834.

Documentary material relating to the history of Iowa - Volume 3, 1896.

Benjamin F. Shambaugh edited and compiled documents and publications for this book on the history of Iowa. This volume 3 is a continuation of volume 2 which is concerned with the history of local political organization from 1787 to 1834. Documents are illustrative of the development of local government in Iowa from the establishment of the Territory of Wisconsin in 1836 to the revision of the statutes of Iowa in 1842-43. It includes documentary material from the Louisiana Purchase, the Territories of the Northwest, Wisconsin and Iowa; the Convention of 1857; the Iowa Constitution of 1846 and the Ratification of Constitutional Amendments.

Erosão hídrica em campo nativo sob diversos manejos: perdas de água e solo e de fósforo, potássio e amônio na água de enxurrada

Os campos nativos do sul do Brasil são utilizados para o pastejo de bovinos e ovinos. Após o verão, no início da estação fria, a fitomassa excedente do pastejo seca, sendo comum sua queima para facilitar o rebrote da pastagem na primavera. No entanto, a queima da fitomassa mineraliza nutrientes e deixa o solo descoberto, potencializando a erosão hídrica. Este trabalho teve o objetivo de quantificar as perdas totais de água e solo e os teores de P, K e NH4+ na água da enxurrada, em campo nativo sobre um Latossolo Bruno aluminoférrico típico. Foram estudados os tratamentos: campo nativo sem queima e sem adubo; campo nativo sem queima e com superfosfato triplo; campo nativo com queima e sem adubo; e campo nativo com queima e com superfosfato triplo. Sobre as parcelas, com 11 m de comprimento, na direção do declive, e 3,5 m de largura, aplicou-se uma chuva simulada com intensidade de 75 mm h-1 e duração de 3 h. A queima influenciou a erosão hídrica e as perdas de nutrientes. A queima da fitomassa do campo nativo diminuiu os tempos de início e pico da enxurrada e a infiltração de água no solo, bem como aumentou a taxa máxima de enxurrada, as perdas de água e solo por erosão hídrica e os teores e as perdas totais de P, K e NH4+ na água de enxurrada, em relação à ausência da queima. A concentração de sedimentos na enxurrada foi maior no tratamento com queima da fitomassa do que no sem queima. O maior e o menor valor da concentração de sedimentos ocorreram em menor tempo de duração do escoamento superficial no tratamento com queima do que no tratamento sem queima, contribuindo para que a perda total de solo fosse 8,9 vezes maior com a queima do que sem a queima do campo. O teor e a perda total de P na água da enxurrada foram maiores no tratamento com adubo fosfatado do que no tratamento sem adubo, tanto no tratamento com queima da fitomassa quanto no sem queima. Para o K e o NH4+, os teores e as perdas totais foram maiores no tratamento com queima do que no sem queima. O modelo exponencial do tipo y = ae-bx ajustou-se aos teores de P, K e NH4+ na água da enxurrada, em relação ao tempo de ocorrência do escoamento superficial (p < 0,01).

Use of Railroad Flat Cars for Low-Volume Road Bridges, August 1999

In an attempt to solve the bridge problem faced by many county engineers, this investigation focused on a low cost bridge alternative that consists of using railroad flatcars (RRFC) as the bridge superstructure. The intent of this study was to determine whether these types of bridges are structurally adequate and potentially feasible for use on low volume roads. A questionnaire was sent to the Bridge Committee members of the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) to determine their use of RRFC bridges and to assess the pros and cons of these bridges based on others’ experiences. It was found that these types of bridges are widely used in many states with large rural populations and they are reported to be a viable bridge alternative due to their low cost, quick and easy installation, and low maintenance. A main focus of this investigation was to study an existing RRFC bridge that is located in Tama County, IA. This bridge was analyzed using computer modeling and field load testing. The dimensions of the major structural members of the flatcars in this bridge were measured and their properties calculated and used in an analytical grillage model. The analytical results were compared with those obtained in the field tests, which involved instrumenting the bridge and loading it with a fully loaded rear tandem-axle truck. Both sets of data (experimental and theoretical) show that the Tama County Bridge (TCB) experienced very low strains and deflections when loaded and the RRFCs appeared to be structurally adequate to serve as a bridge superstructure. A calculated load rating of the TCB agrees with this conclusion. Because many different types of flatcars exist, other flatcars were modeled and analyzed. It was very difficult to obtain the structural plans of RRFCs; thus, only two additional flatcars were analyzed. The results of these analyses also yielded very low strains and displacements. Taking into account the experiences of other states, the inspection of several RRFC bridges in Oklahoma, the field test and computer analysis of the TCB, and the computer analysis of two additional flatcars, RRFC bridges appear to provide a safe and feasible bridge alternative for low volume roads.

Comparação entre métodos para determinação de carbono orgânico em amostras de solo mensuradas por volume ou massa

O uso da massa (g) ou do volume (cm³) como medida da quantidade de solo para determinação do teor de C orgânico do solo (COS), bem como a utilização de diferentes métodos de determinações analíticas empregados para essa mesma finalidade, pode alterar diretamente a interpretação dos resultados. Este trabalho teve como objetivo comparar os métodos colorimétricos e titulométricos de determinação de matéria orgânica em três solos com diferentes texturas, tomando-se as amostras por massa (pesagem) e por volume (cachimbagem). Houve variação no teor de COS entre os métodos estudados para um mesmo solo. O uso da massa e do volume alterou diretamente a interpretação dos teores de matéria orgânica no solo. Há variações nos métodos de determinação de COS entre solos de diferentes texturas.

Mapping, organic matter mass and water volume of a peatland in Serra do Espinhaço Meridional

Peatlands form in areas where net primary of organic matter production exceeds losses due to the decomposition, leaching or disturbance. Due to their chemical and physical characteristics, bogs can influence water dynamics because they can store large volumes of water in the rainy season and gradually release this water during the other months of the year. In Diamantina, Minas Gerais, Brazil, a peatland in the environmental protection area of Pau-de-Fruta ensures the water supply of 40,000 inhabitants. The hypothesis of this study is that the peat bogs in Pau-de-Fruta act as an environment for carbon storage and a regulator of water flow in the Córrego das Pedras basin. The objective of this study was to estimate the water volume and organic matter mass in this peatland and to study the influence of this environment on the water flow in the Córrego das Pedras basin. The peatland was mapped using 57 transects, at intervals of 100 m. Along all transects, the depth of the peat bog, the Universal Transverse Mercator (UTM) coordinates and altitude were recorded every 20 m and used to calculate the area and volume of the peatland. The water volume was estimated, using a method developed in this study, and the mass of organic matter based on samples from 106 profiles. The peatland covered 81.7 hectares (ha), and stored 497,767 m³ of water, representing 83.7 % of the total volume of the peat bog. The total amount of organic matter (OM) was 45,148 t, corresponding to 552 t ha-1 of OM. The peat bog occupies 11.9 % of the area covered by the Córrego das Pedras basin and stores 77.6 % of the annual water surplus, thus controlling the water flow in the basin and consequently regulating the water course.

Cut-off importance sampling of bole volume

Summary

Accurate and efficient simulation of multiphase flow in a heterogeneous reservoir by using error estimate and control in the multiscale finite-volume framework

The multiscale finite-volume (MSFV) method is designed to reduce the computational cost of elliptic and parabolic problems with highly heterogeneous anisotropic coefficients. The reduction is achieved by splitting the original global problem into a set of local problems (with approximate local boundary conditions) coupled by a coarse global problem. It has been shown recently that the numerical errors in MSFV results can be reduced systematically with an iterative procedure that provides a conservative velocity field after any iteration step. The iterative MSFV (i-MSFV) method can be obtained with an improved (smoothed) multiscale solution to enhance the localization conditions, with a Krylov subspace method [e.g., the generalized-minimal-residual (GMRES) algorithm] preconditioned by the MSFV system, or with a combination of both. In a multiphase-flow system, a balance between accuracy and computational efficiency should be achieved by finding a minimum number of i-MSFV iterations (on pressure), which is necessary to achieve the desired accuracy in the saturation solution. In this work, we extend the i-MSFV method to sequential implicit simulation of time-dependent problems. To control the error of the coupled saturation/pressure system, we analyze the transport error caused by an approximate velocity field. We then propose an error-control strategy on the basis of the residual of the pressure equation. At the beginning of simulation, the pressure solution is iterated until a specified accuracy is achieved. To minimize the number of iterations in a multiphase-flow problem, the solution at the previous timestep is used to improve the localization assumption at the current timestep. Additional iterations are used only when the residual becomes larger than a specified threshold value. Numerical results show that only a few iterations on average are necessary to improve the MSFV results significantly, even for very challenging problems. Therefore, the proposed adaptive strategy yields efficient and accurate simulation of multiphase flow in heterogeneous porous media.