Modelação matemática da caracterização da contaminação de terrenos e análise de risco

Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Geológica (Georrecursos)

Integração de informação secundária na modelação geoestatística da qualidade de solos em locais potencialmente contaminados. Aplicação à área subjacente de uma antiga refinaria

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Geológica (Georrecursos)

Análise comparativa de metodologias de avaliação de locais contaminados

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Geológica

Uso da krigagem indicatriz na avaliação de indicadores de fertilidade do solo

Este trabalho teve como objetivo identificar zonas diferenciadas de manejo por meio de indicadores de fertilidade em Latossolos cultivados com cana-de-açúcar, utilizando-se a técnica de krigagem indicatriz, com vistas em buscar um aprimoramento na utilização de técnicas de agricultura de precisão. O estudo foi realizado em uma área de 90 ha pertencente a uma área maior de 1.900 ha, localizada em Jaboticabal, Estado de São Paulo, Brasil (21 ° 15 ' S e 48 ° 18 ' W). Na área experimental, foi estabelecida uma malha de amostragem regular de 50 m, com 420 pontos. Em cada ponto, coletou-se uma amostra de solo, na qual foram determinados os teores de matéria orgânica, P, K disponíveis e o valor de V. Os dados obtidos para estas características do solo, assim como as combinações entre elas, foram codificados em valores indicadores 0 ou 1, conforme as variáveis apresentassem valores acima ou abaixo do valor de corte estabelecido, escolhido para cada variável, respectivamente. Os resultados propiciaram a confecção de mapas de probabilidade de cada variável (individual e combinada), o que possibilitou identificar regiões com diferentes níveis de fertilidade do solo na área experimental.

Uso da krigagem indicatriz na avaliação de indicadores de fertilidade do solo

Este trabalho teve como objetivo identificar zonas diferenciadas de manejo por meio de indicadores de fertilidade em Latossolos cultivados com cana-de-açúcar, utilizando-se a técnica de krigagem indicatriz, com vistas em buscar um aprimoramento na utilização de técnicas de agricultura de precisão. O estudo foi realizado em uma área de 90 ha pertencente a uma área maior de 1.900 ha, localizada em Jaboticabal, Estado de São Paulo, Brasil (21 ° 15 ' S e 48 ° 18 ' W). Na área experimental, foi estabelecida uma malha de amostragem regular de 50 m, com 420 pontos. em cada ponto, coletou-se uma amostra de solo, na qual foram determinados os teores de matéria orgânica, P, K disponíveis e o valor de V. Os dados obtidos para estas características do solo, assim como as combinações entre elas, foram codificados em valores indicadores 0 ou 1, conforme as variáveis apresentassem valores acima ou abaixo do valor de corte estabelecido, escolhido para cada variável, respectivamente. Os resultados propiciaram a confecção de mapas de probabilidade de cada variável (individual e combinada), o que possibilitou identificar regiões com diferentes níveis de fertilidade do solo na área experimental.

Determinação analítica da indicatriz ótica de minerais

Dado um mineral em secção delgada arbitrária, na platina universal, estuda-se a possibilidade teórica de determinar os índices de refração principais mediante medições de extinção e de birrefringência, por via analítica. Demonstra-se que, teoricamente, é possível determinar Np, Nm e Ng e, independentemente, B = Ng - Np.

Sobre a determinação analítica da indicatriz ótica de anidrita

Estuda-se a possibilidade da aplicação prática do método analítico na determinação da grandeza da indicatriz ótica de anidrita, cujo desenvolvimento teórico foi realizado por ABRAHÃO e MARCONI (1975). Os valores de λ e de µ λ, necessários à obtenção de Ng, Nm e Np, foram calculados por diversos processos diferentes e os resultados comparados. Concluiu-se que os valores de λ são muito discrepantes. Quanto a µ λ = (Ng - Np)/2, obtiveram-se resultados praticamente constantes, para todas as vias de cálculo utilizadas. Os autores concluem, finalmente, que as determinações de Ng, Nm e Np são inviáveis na prática, em face da extrema precisão que seria exigida das medidas de birrefringência, necessárias ao desenvolvimento do método e impossíveis de serem alcançadas na atualidade.

Aplicação do método analítico à indicatriz uniaxial

o método analítico é estudado, em seus aspectos teóricos, visando a sua aplicação em minerais uniaxials. a marcha de cálculo reduz-se a uma equação de segundo grau, em que ambas as raízes representam posições possíveis do eixo ótico. São fornecidas três maneiras diferentes para se fazer a opção entre as duas raízes. Estuda-se também a determinação da birrefringência máxima, cuja expressão, para os uniaxials, assume formas muito simples. Conclui-se, finalmente, que o sinal ótico do mineral é o mesmo sinal da birrefringência da secção tomada na posição inicial de extinção (φ =θ = ψ = 0).

Construção estereográfica simples para localização do eixo ótico de indicatriz uniaxial

Estuda-se uma nova e simples contrução estereográfica para localização do eixo ótico de minerais uniaxials, na platina universal. São usados dois ângulos: θ, escolhido previamente e com rotação no eixo A4(E-W) da platina universal e ψ, ângulo de extinção medido na platina do microscópio. O método sugere a elaboração de uma tabela, baseada em valores θ e ψ.

Simetria de estereogramas usados no levantamento da indicatriz ótica de minerais

Há uma relação de simetria entre os estereogramas construídos através do método analítico de determinação da indicatriz ótica de minerais em secção delgada, na platina universal. Esta simetria é discutida neste trabalho. Trata-se de uma plano-simetria que ocorre tanto entre gráficos como entre curvas ψ1 e ψ2 , quando ψ1 + ψ2 = 90°.

Padrões de amostragem e intensidade de krigagem na caracterização do armazenamento de água no solo, em área irrigada por pivô central

A qualidade da irrigação tem sido descrita por parâmetros calculados admitindo-se ser a capacidade de armazenamento de água no solo uma constante. No entanto, tal propriedade do solo apresenta-se variável no espaço. A preocupação com aspectos ambientais e econômicos tem levado ao conceito de manejo da cultura em áreas específicas, o que torna importante o conhecimento da distribuição espacial de propriedades do solo. A geoestatística torna possível a identificação da estrutura de dependência espacial e o mapeamento de uma propriedade do solo. O objetivo deste trabalho foi identificar intensidades de amostragem e de krigagem em blocos, adequadas para estimar o armazenamento de água no solo, para desejado nível de precisão nos parâmetros que caracterizam a qualidade da irrigação. Em área irrigada por pivô central, no campus da ESALQ/USP, foi feita uma amostragem segundo uma transeção radial com espaçamento de 2,83 m. Em cada ponto, foi determinada a capacidade de armazenamento de água no solo, entre as tensões de 0,01 e 0,08 MPa, para 0,30 m de profundidade. De posse do semivariograma obtido para os dados da transeção, foi feita a krigagem em blocos de diferentes comprimentos, entre 2 e 30 m, para espaçamentos amostrais simulados de malhas com lado entre 2 e 20 m, na direção da transeção. A cada combinação de espaçamento e comprimento de bloco, foram associados a respectiva variância de krigagem e o volume de água percolado, calculados com base em lâmina aplicada igual à média dos valores de armazenamento medidos. A krigagem deve ser realizada com os menores valores de lado de bloco (2 m), desde que recursos computacionais não sejam limitantes. O uso de amostragem intensa não promoveu ganho significativo de qualidade das estimativas, em relação aos maiores espaçamentos. Malha de lado igual a 20 m pode ser usada, embora o desejável seja lado de 10 m. É necessária uma amostragem na curta escala para a identificação do semivariograma nas distâncias inferiores a estas. Apesar de promover uma suavização, a krigagem deve ser usada na descrição do padrão espacial de armazenamento, por permitir melhor avaliação dos volumes de excesso e de déficit e, principalmente, por permitir identificar os locais onde eles ocorrem.

Krigagem e inverso do quadrado da distância para interpolação dos parâmetros da equação de chuvas intensas

Em projetos de obras hidráulicas, é necessária a estimativa da chuva intensa adequada à realidade técnico-financeira dos projetos, para posterior cálculo de vazões máximas. O uso da equação de chuvas intensas é a forma mais usual para estimativa da chuva de projeto. No entanto, há dificuldade em obtê-la para locais desprovidos de dados pluviométricos, o que pode ser superado mediante técnicas computacionais para a espacialização dos seus parâmetros. Para isto, pode-se trabalhar com procedimentos estatísticos para interpolação dos parâmetros com base em estações meteorológicas vizinhas ao local. Objetivou-se, neste trabalho, comparar os dois procedimentos estatísticos mais exatos, conforme já constatado em outras aplicações físicas, que são a krigagem (interpolador geoestatístico) e o inverso do quadrado da distância, para interpolação dos parâmetros da equação de chuvas intensas. Utilizaram-se 140 estações meteorológicas do estado de São Paulo, as quais dispõem da respectiva equação de chuvas intensas estimada com base em dados pluviométricos, consideradas como ideais. Destas, 126 foram utilizadas para estudo da dependência espacial dos parâmetros e 14 para comparação de erros nas estimativas da chuva intensa. Constatou-se que ambos os métodos apresentaram boa precisão, mas a krigagem produziu menores erros médios para 11 estações, verificando-se melhorias consideráveis em especial para tempos de retorno e tempos de duração da precipitação usuais em projetos em pequenas bacias hidrográficas, podendo-se sugerir este método como o mais adequado.

Desempenho da co-krigagem na determinação da variabilidade de atributos do solo

A agricultura de precisão requer princípios de manejo de acordo com a variabilidade no campo, exigindo técnicas eficientes para estimar e mapear a variabilidade espacial e, ou, temporal das características e propriedades dos solos. Uma análise detalhada dos atritubos físicos e químicos do solo demanda custos e tempo relativamente elevados. Por esse motivo, costuma-se aplicar métodos estatísticos de interpolação para obter as características e propriedades dos solos nos locais não amostrados, visando diminuir o número de amostras necessárias para um bom mapeamento do campo. Algumas variáveis que caracterizam os atributos de determinado solo são, freqüentemente, onerosas e de difícil execução. Nestas situações, é interessante estimar tais variáveis com base em outras que apresentam boa correlação espacial com as primeiras e de simples determinação. Isto pode ser feito por meio de um semivariograma cruzado. O interpolador que utiliza o semivariograma cruzado em sua modelagem é chamado de co-krigagem . O objetivo deste trabalho foi investigar a eficiência do método estatístico da co-krigagem na estimativa do pH e do Mn de acordo com a matéria orgânica, obtendo as margens de erros associadas a esta técnica por comparação dos valores estimados com aqueles determinados em laboratório. Os resultados mostraram que a co-krigagem foi capaz de estimar as variabilidades dos solos com grande exatidão.

Espacialização da precipitação pluvial por meio de krigagem e cokrigagem

O objetivo deste trabalho foi avaliar a cokrigagem ordinária, com dados de altitude e distância do mar, em comparação à krigagem ordinária, na espacialização da precipitação pluvial dos períodos anual, seco e úmido, no Estado do Espírito Santo. Os dados de altitude e distância do mar foram obtidos de pontos de amostragem em grades regulares e irregulares. Foram utilizados dados de 108 postos pluviométricos. A avaliação dos métodos e das variáveis foi realizada com base na validação cruzada, tendo-se considerado os erros dos valores preditos e o ajuste dos modelos de regressão linear para valores observados e preditos. A grade regular para amostragem das covariáveis apresentou melhor acurácia de predição em comparação à grade irregular. A cokrigagem produziu resultados mais acurados do que a krigagem, verificados por pequenas diferenças nos erros médios absolutos, capazes de produzir mapas estatisticamente diferentes. A interpolação por cokrigagem e o uso de grades regulares para amostragem são preferíveis, principalmente se as covariáveis são de fácil obtenção e de baixo custo.