Modelo numérico do terreno obtido por diferentes métodos em cartas planialtimétricas

The digital elevation model is important to determine the slope and land use capability, therefore, a proposal of methodology for acquisition of elevation data contemplating an efficient algorithm to generate a slope map was developed. Thus, it was aimed to obtain and evaluate a digital elevation model without the vetorization of the contours on planialtimetric charts. The area for acquisition of elevation data was Sao Manuel, SP. The data were collected by two methods: level contour vetorization and the gathering of elevation points on the level contour with maximum elevation points. The elevation data were analyzed by geostatistical techniques. Inspite of wide difference in the number of collected points between two methods, the variograms were adjusted to the exponential model and showed a range of approximately 1500 m, which does not justify the wide difficulty in vetorization of the planialtimetric charts, once the data points collected in the area were appropriately distributed, they represented rightly the terrain surface.

Modelo hidrológico SWAT na determinação das perdas de solo na bacia hidrológica do Rio Pardo - Botucatu/SP

The objective of this work was to evaluate the sediment production in the initial part of the Pardo River Basin - Botucatu/SP from 1994 to 1999, using the mathematical hydrological model SWAT. It was used topographic maps and satellite data manipulated in GIS using the software SPRING 5.1.6. The simulation of sediment production was generated with the aid of an interface between the hydrological model SWAT 2009 with ArcView ®, version 9.3. The maps of Soil, Land Use and Digital Elevation Model (DEM) were generated in the GIS-SPRING 5.1.6 and exported to ArcSWAT 2009. The tabular data related to the parameters of soil and meteorological parameters were entered directly to the SWAT. The model allowed to estimate the sediment production. A sediment average production rate of 33.866 ton ha-1 over the six years of study was computed in the point of discharge of the basin.

Caracterização preliminar da região proposta como Área de Proteção Ambiental da Bacia do Rio Camanducaia (SP/MG).

Informa o trabalho realizado na Bacia do Rio Camanducaia (SP/MG), para a implantação de uma unidade de conservação. Foi constituída uma base cartográfica digital sobre a área, na escala 1:250.000. Neste trabalho são apresentados e comentados 9 planos de informação cartográfica: limites, altimetria, Modelo Numérico de Terreno (MNT), MNT em 3 dimensões, hipsometria, hidrografia, bacias hidrográficas, rede viária e centros urbanos e, Imagem Landsat-TM5 da APA da Bacia do Rio Camanducaia.

Sistema de informaçoes geográficas - SIG/SPRING para modelagem e espacialização de dados de fertilidade do solo.

Geoprocessamento. Sistema de informações geográficas - SIG / SPRING. Esquema operacional. Criação e manipulação do bancos de dados. Criação do plano de informação - PI. Escolha do modelo de dados. Imagens. Modelo Numérico de Terreno - MNT. Grades regulares. Fatiamento. Objeto. Mapa cadastral. Redes. Temática.

Análise espacial do conteúdo de água da bacia hidrográfica do Rio Pardo

O presente trabalho tem por objetivo avaliar a distribuição espacial, por geoestatística, da produção de água gerada pelo modelo hidrológico matemático SWAT 2009 (Soil and Water Assessment Tool, versão 2009), da parte inicial da bacia hidrográfica do Rio Pardo – SP. Foi utilizado um Sistema de Informação Geográfica (SIG) associado a uma interface com o modelo SWAT para a confecção do banco de dados. Para isto, as informações de entrada necessárias para avaliar a produção de lâmina de água (mm), que infiltrou e armazenou em cada sub-bacia gerada pelo SWAT, referem-se a dados tabulares climáticos e de parâmetros físicos e químicos de solo e a planos de informações como: o Modelo Numérico do Terreno (MNT), Mapa de Uso do Solo e Mapa de Solos. A amostragem geoestatística foi representada por uma malha irregular georreferenciada com 43 pontos localizados na parte central de cada sub-bacia representando a quantidade de água produzida. A análise geoestatística foi realizada pela construção dos variogramas e posteriormente a confecção dos mapas interpolados por krigagem. Do resultado obtido observou-se que a produção de água apresentou dependência espacial e que esta ocorreu de forma homogênea, tanto para os maiores como para os menores valores de produção de água encontrados na bacia.

UTILIZAÇÃO DE GEOTECNOLOGIAS DE GEOPROCESSAMENTO NO LEVANTAMENTO DE CLASSES DE SOLOS

A análise da qualidade de obtenção de mapa de classes de solos a partir do cruzamento de mapas de geologia e declividade utilizando sistema de informação geográfica – SIG é o objetivo principal desse trabalho. No ambiente do SIG foram elaborados os planos de informação (layers) de hipsometria, altimetria, declividade, geologia e solos. A partir da vetorização das curvas de nível constantes na carta topográfica Ilha do Funil, delimitada pelas coordenadas geográficas 48º 7’ 30’’/18º 52’ 30’’ e 48º 00’ 00’’/19º 00’00’’, Folha SE. 22-Z-B-VI-4-SE MI-2451/4-SE com eqüidistância de 10 metros foi elaborada camada altimetria. A camada de altimetria foi utilizada como base para a modelagem dos layers de modelo numérico de terreno – MNT, declividade e relevo, respectivamente. Os resultados permitiram a conclusão da inviabilidade da geração de mapa de evolução de solos considerando-se apenas a declividade, portanto, é necessario que se considere além da declividade do terreno, as demais variáveis do ambiente. Sendo neste caso, o diversos tipo de rocha e os diferentes processos intempéricos a que sua mineralogia estará exposta, traduz em  diferentes processos pedogênicos.

Caracterização ambiental da microbacia do Córrego Espraiado.

A caracterização ambiental da microbacia estudada foi realizada com o objetivo de criar um conjunto de planos de informação (PI's), de modo a permitir um conhecimento apropriado do local pela equipe do projeto, o planejamento de atividades de pesquisa e a identificação de áreas de risco. A microbacia do Córrego Espraiado está localizada entre os municípios de Ribeirão Preto e Cravinhos. As informações básicas utilizadas na caracterização ambiental foram: I) conjunto de cartas planialtimétricas, escala 1:10.000 (IGC, 1992); II) mapa de solos, escala 1:25.000 (MIKLOS, 1996); III) imagem de satélite LANDSAT TM 5, passagem 01/09/93, bandas 3, 4 e 5. A partir destas informações foram gerados os planos: limite da microbacia, redes de drenagem e viária, modelo numérico de terreno (MNT), classes de declive, uso da terra (1995) e solos. Outros planos foram gerados a partir do cruzamento dos anteriores: potencial de infiltração e escoamento superficial da água, potencial natural de erosão, perdas de solo e expectativa de erosão. A versão do IDRISI utilizada foi a 4.1 (DOS). Para a entrada de dados vetoriais foi utilizado o TOSCA 2.12. Na geração dos mapas foi utilizado o COREL DRAW 4. Os planos foram exportados do IDRISI para o COREL DRAW no formato TIF. O limite da microbacia foi traçado sobre as cartas planialtimétricas e posteriormente digitalizado. Com este PI foi construída uma máscara, utilizada para extrair as células que não pertenciam à microbacia em vários procedimentos posteriores. As redes de drenagem e viária foram digitalizadas a partir das informações contidas nas cartas planialtimétricas e rasterizadas pelo módulo LINERAS, gerando os PI's correspondentes. As informações de altimetria passaram por processo semelhante ao anterior, porém na rasterização foi também usado o módulo POINTRAS. Posteriormente as informações de altimetria, já rasterizadas foram interpoladas de modo a preencher todas as células (módulo INTERCON), gerando o MNT da microbacia. Para eliminar os defeitos nas bordas da microbacia, foram também digitalizadas algumas informações de altitude fora do limite da microbacia. Finalmente, para excluir os resultados da interpolação, fora da área de interesse, foi utilizada a máscara realizando-se uma multiplicação entre planos, função presente no módulo OVERLAY. As classes de declive foram obtidas após o calculo da declividade por meio de função presente no módulo SURFECE e o MNT, resultando em um PI intermediário com os valores de declividade em cada célula. Então, utilizou-se o módulo RECLASS para agrupar as células em 7 classes. A imagem em "falsa cor" (composição colorida) foi obtida usando-se o módulo COMPOSIT e posteriormente registrada por meio do módulo RESAMPLE. As coordenadas UTM dos pontos de controle foram extraídos das cartas planialtimetricas. O PI-Uso Atual, foi obtido das informações também retiradas das cartas planialtimetricas, análise da imagem de satélite e de visitas ao campo, realizadas no ano de 1995. O arquivo vetorial produzido foi editado no TOSCA e os polígonos gerados, com o uso do módulo CYCLE. Finalmente o arquivo com os polígonos foi rasterizado (POLYRAS). O PI-Solos foi gerado da digitalização do mapa de solos semidetalhado produzido por MIKLOS (1996). Novamente foi utilizado o TOSCA, seguido dos módulos CYCLE e POLYRAS para produzir o arquivo matricial correspondente. O PI-Potencial de infiltração e Escoamento Superficial da Água foi obtido pelo cruzamento das informações de condutividade hidráulica dos solos e da declividade do terreno. Este PI e um passo intermediário de um método proposto para a identificação das áreas de risco de contaminação por agrotóxicos, apresentado em LUIS (1996) e GOMES (1996). Foram também gerados alguns PI's relacionados com o estudo de erosão na microbacia, utilizando a Equação Universal de Perdas de Solo - EUPS. O IDRISI forneceu os recursos necessários aos objetivos do trabalho. As principais deficiências encontradas são a interface homem/máquina e a criação dos polígonos com a TOSCA, onde há necessidade de informar para cada arco digitado os identificadores dos polígonos por ele dividido. Esta operação consome um esforço considerável e está sujeita a freqüentes erros.

Modelo numérico para la generación de mapas de radiación solar y su aplicación al aprovechamiento de energía solar fotovoltaica y termoeléctrica

Programa de doctorado: Sistemas Inteligentes y Aplicaciones Numéricas en la Ingeniería.

Utilização de interpoladores na geração de grades do Spring para elaboração de modelos numéricos de terreno utilizando dados de fertilidade do solo.

Considerações básicas: A amostragem; A confecção de grades; O produto. Esquema do processo do modelo numérico de terreno do Spring.

Estudo do galgamento em estruturas marítimas verticais utilizando o modelo numérico AMAZON

O galgamento oceânico é um fenómeno associado à interação de ondas com estruturas marítimas. Nesta dissertação estudou-se o galgamento em estruturas marítimas verticais através da aplicação do modelo numérico AMAZON, que é um modelo bidimensional, baseado na resolução das equações não lineares de águas pouco profundas. Para validar a sua aplicação a estruturas marítimas verticais impermeáveis, os resultados de caudal médio galgado obtidos com o modelo AMAZON foram comparados com os resultados de ensaios em modelo físico bidimensional realizados anteriormente e disponíveis na base de dados do projeto europeu CLASH. Os resultados foram ainda comparados com os das fórmulas empíricas e semi-empíricas de Van der Meer & Bruce de 2014, de Goda de 2008 e de Hedges & Reis de 2015. Antes da sua validação, o modelo foi calibrado utilizando um dos ensaios do CLASH. Para tal, realizou-se uma análise de sensibilidade a alguns parâmetros do modelo, concretamente da dimensão mínima da malha, da escala de aplicação do AMAZOM (à escala reduzida ou à do protótipo), da forma de modelação da parede vertical, já que, dado este modelo ser integrado na vertical, não é possível considerar paredes verticais sem utilizar um artifício de cálculo, dos valores de alguns dos parâmetros de entrada do modelo (profundidade mínima molhada e a profundidade mínima de fricção) e da dimensão do domínio de cálculo. Os resultados da calibração do AMAZON mostram que, por causa da precisão do modelo para os menores caudais médios de galgamento, se deve aplicar o modelo à escala do protótipo. Para estruturas verticais, a aproximação que o modelo faz, por defeito, para a secção vertical da estrutura através de um talude fictício a 10:1 apresenta melhores resultados que a utilização de um talude a 20:1. Contudo, ambos requerem a adoção de uma dimensão da malha bastante reduzida nesta zona e na sua vizinhança (0.03 m). No caso em estudo, os dois parâmetros de entrada do modelo não têm impacto significativo nos resultados, ao contrário do domínio de cálculo que, tal como recomendado na literatura de referência, se deve iniciar (fronteira de entrada) a aproximadamente um comprimento de onda do pé da estrutura. Os resultados obtidos mostram que, em geral, o AMAZON subestima o valor medido do caudal médio galgado com erros relativos variáveis entre -91% e -49%; apenas para um caso o modelo sobrestima o caudal médio, com um erro relativo de 43%. Quando comparado com as formulações empíricas e semi-empíricas, a fórmula de Van der Meer & Bruce apresenta melhores aproximações aos caudais médios medidos que constam na base de dados do CLASH, seguida da fórmula de Goda e dos resultados do modelo AMAZON, embora estes dois últimos apresentem valores bastante próximos. Assim, uma vez que o modelo está em constante desenvolvimento, espera-se que no futuro seja uma ferramenta mais poderosa. Contudo, enquanto não se fizerem melhorias no modelo e/ou não se estender a outros ensaios a análise feita no âmbito desta dissertação, os resultados sugerem que não há vantagem na sua utilização face às formulações empíricas e semi-empíricas disponíveis, tendo também em conta o significativo tempo computacional exigido para executar o AMAZON com a dimensão da malha escolhida.

Aplicación de un modelo numérico para simular el comportamiento hidráulico del acuífero que sirve como fuente de abastecimiento a la Central Nucleo eléctrica Laguna Verde

Tesis (Maestría en ciencias con esp. en Hidrología Subterránea)U.A.N.L.

Modelo numérico para análise à flexão de elementos estruturais com protensão aderente e não aderente

Na protensão não aderente, a armadura permanece livre para se movimentar ao longo de seu perfil em todas as seções com exceção das de ancoragem. Não há aderência entre concreto e armadura, e a hipótese da compatibilidade de deformações entre o aço e concreto não é aplicável, tornando inviável o desenvolvimento de uma solução analítica. Visando colaborar para a maior compreensão do comportamento à flexão das estruturas com protensão não aderente e para o desenvolvimento de critérios nacionais de projeto, um modelo numérico foi implementado utilizando o elemento finito do tipo híbrido para pórticos planos. Nesta formulação, a equação para as solicitações ao longo do elemento é a função de interpolação, e as forças as variáveis interpoladas. Como esta função resulta das condições de equilíbrio, sem hipóteses arbitrárias, o método é considerado exato para forças e curvaturas. Elementos longos são possíveis, de maneira que um único elemento finito pode ser utilizado para um vão de viga ou pilar, reduzindo o esforço computacional. O caráter exato da formulação contribui para a boa modelagem dos cabos não aderentes, já que a tensão nestas armaduras depende das curvaturas de todas as seções do elemento. O modelo numérico proposto prevê a não linearidade geométrica, carregamentos cíclicos e a construção composta. Relações constitutivas já consolidadas na literatura são empregadas para os materiais. A cadeia de Maxwell é utilizada para representar o comportamento reológico do concreto e do aço de protensão, respeitando as características de envelhecimento de cada material. Inúmeros exemplos são apresentados, permitindo a comparação entre resultados numéricos e experimentais Uma análise paramétrica foi realizada, caracterizando o desempenho do modelo numérico frente a variações nos parâmetros de entrada. Discutem-se, ainda, dois critérios de ruptura para a utilização do modelo numérico no estudo do comportamento à flexão das estruturas com protensão não aderente. Os resultados indicam o bom desempenho do modelo numérico e a sua adequação para a realização de pesquisas sobre o assunto.

Simulação do movimento da água no solo utilizando modelo numérico

Um dos principais desafios para o século XXI é o uso sustentável dos recursos hídricos. A agricultura é a maior usuária desse recurso, sendo responsável por aproximadamente 70% dos gastos globais de água. Para o uso racional da água é necessário o conhecimento das propriedades hidráulicas do solo na condição de não-saturação. A simulação do movimento da água no solo através da modelagem é uma ferramenta importante no entendimento do sistema solo-água-planta, pois permite a previsão e estudo do comportamento da redistribuição da água no solo de maneira eficiente. Porém a forte dependência entre os parâmetros hidráulicos do solo (teor de água, potencial matricial e condutividade hidráulica) fazem da modelagem um assunto complicado, necessitando de modelos numéricos que utilizem intervalos discretos de tempo e espaço. Esses intervalos devem ser suficientemente pequenos para que dentro de um intervalo as variações dos parâmetros hidráulicos sejam insignificantes. Nesta tese é proposto um algoritmo para a descrição do movimento vertical da água no solo, definindo o intervalo de tempo como função de uma variação máxima admissível do teor de água. O algoritmo foi testado para alguns conjuntos de dados hidráulicos de solos, utilizando as condições de contorno de um experimento de perfil instantâneo. A eficiência do algoritmo foi verificada em situações práticas, como na previsão do teor de água na Capacidade de Campo e na predição do tempo para ser atingida determinada condição de umidade no solo. Utilizando o algoritmo, também foram estudados o comportamento da retenção e dos parâmetros de condutividade em relação aos parâmetros de drenagem. Concluiu-se que o algoritmo descreve adequadamente o processo de redistribuição de água no solo utilizando intervalos suficientemente pequenos de tempo e espaço; a forma de discretização do tempo não comprometeu a acurácia das medidas; a previsão do teor de água na Capacidade de Campo e do tempo para ser atingida determinada condição de umidade no solo foram satisfatórias; e o algoritmo permite o estudo das relações entre os parâmetros hidráulicos do solo.

Calibração e aplicação do modelo numérico genesis nas praias de Tramandaí e Imbé-RS

O modelo numérico GENESIS (Generalized Model for Simulating Shoreline Change) é parte de um sistema de modelagem de linha de praia, o SMS (Shoreline Modeling System), desenvolvido pelo CERC (Coastal Engineering Research Center), U.S.A. É um modelo genérico, determinístico e bidimensional, com grande flexibilidade para ser adaptado a costas abertas, arenosas e sujeitas a intervenção humana. Utilizado na previsão da resposta da linha praia as diversas obras costeiras que podem ser implantadas na mesma. Características estas, que fazem dele uma ferramenta indicada para a o estudo costa do Rio Grande do Sul e para o objetivo deste estudo. A aplicação do modelo de evolução de linha praia – GENESIS neste trabalho, tem como objetivos: calibrar o modelo numérico GENESIS para a costa centro norte do Rio Grande do Sul e avaliar seu uso como ferramenta na previsão de impactos ambientais gerados por obras costeiras, Alem de reproduzir as condições do modelo físico reduzido de 1965 e comparar os resultados entre as simulações matemática e física. O modelo foi aplicado num trecho de linha de praia da região centro norte do Rio Grande do Sul, nas praias de Tramandaí e Imbé. As quais já foram alvo de estudos anteriores através de modelo físico reduzido, em função do desejo deste município em construir molhes na desembocadura do canal da Laguna de Tramandaí. Para implementação do modelo numérico GENESIS foram utilizados dados das posições da linha de praia em três diferentes anos, coletados pelo CECO/UFRGS, dados de onda coletados pelo ondógrafo do IPH/UFRGS, e diversos dados sobre as praias e sua história, retirados da extensa bibliografia publicada sobre a região de estudo. A calibração do modelo foi realizada através das linhas de praia medidas em 1997 e em 2000. O modelo foi considerado calibrado quando o mesmo consegui reproduzir a linha de praia do ano 2000 a partir da linha de 1997, obtendo um erro máximo de 15 m. Foram realizadas simulações que reproduziam as simulações feitas em modelo físico reduzido do IPH em 1965. Através da comparação dos dados de onda utilizados no modelo físico reduzido de 1965 e dos dados de onda coletados pelo ondógrafo em 1996, pudemos observar a importância do uso de um série de dados de onda neste tipo de estudo, bem como, a desenvoltura e limitações do modelo numérico GENESIS na situações geradas.

Estudo do transporte de poluentes na região do Polo Petroquímico, localizado em Triunfo-RS

Este trabalho estuda o transporte e a dispersão de SO2 (dióxido de Enxofre) e Material Particulado(PTS), emitidos pelas várias fontes da COPESUL, no Polo Petroquímico localizado em Triunfo, região metropolitana de Porto Alegre - RS, utilizando o modelo ISCST - Industrial Source Complex Term - Short Term, recomendado pela EPA para tratamento de dispersão. Neste estudo são apresentadas simulações para o período de 5 dias do ano de 2001, dias que apresentaram maiores concentrações ao nível do solo coletados no ponto receptor, sendo possível observar a dispersão da pluma de contaminantes e a localização dos máximos de concentração. Através do MNT(Modelo Numérico de Terreno), foi observado que a região analisada é relativamente plana, fazendo com que o modelo mostre resultados bem próximos a realidade, estando as fontes de emissão estudadas localizadas no centro do terreno. Os resultados indicam que os valores de NOx para o período estudado são os principais responsáveis pelo problema de poluição do ar na região, estes ultrapassaram em 2/5 dos casos o padrão secundário de 190 μg/m3. Os valores verificados foram de 198,65 μg/m3 no horário de 11 horas do dia 26/09/2001, e 218,59 μg/m3 no horário de 10 horas do dia 13/08/2001, estando os outros dentro dos limites exigidos pelo controle de qualidade do ar. Já para os poluentes SO2 e MP os padrões primário e secundário não foram ultrapassados em nenhum dos dias selecionados. Verificou-se que na posição em que a estação de recepção foi instalada, esta estava , na maioria dos dias fora da área modelada pela pluma de dispersão. Portanto os valores medidos não se referem as fontes da COPESUL e sim são provenientes de outras fontes de emissão da região do Polo Petroquímico do Sul como as indústrias de 2ª geração.