Limnologia e grau de trofia dos reservatórios em cascata do rio Tietê (médio e baixo Tietê, São Paulo)

As represas construídas em cascata no rio Tietê (Barra Bonita, Bariri, Ibitinga, Promissão, Nova Avanhandava e Três Irmãos) constituem em sistemas artificiais com grande importância ecológica, econômica e social. Com base nos dados físico-químicos e biológicos das seis represas, foram avaliadas as condições limnológicas, abundância da comunidade fitoplanctônica e zooplanctônica e o estado de trofia dos reservatórios através da aplicação do índice do estado trófico, desenvolvido por Carlson (1977). A utilização da concentração de fósforo para determinação do índice é o que deu melhor resultado, mostrando uma redução gradual de sua concentração nas represas seqüenciais, principalmente no período do verão. Os reservatórios que se mostraram eutróficos como o de Barra Bonita, Bariri e Ibitinga apresentaram uma maior abundância e freqüência de florescimento das algas pertencentes a classe Cyanophyceae principalmente das espécies Microcystis aeruginosa. Algumas espécies de Rotifera, como Asplanchna sieboldi, Brachionus caliciflorus e Kellicottia bostoniensis, e de Copepoda Calanoida Notodiaptomus iheringi, também serviram de indicativos do estado trófico dos sistemas, já que esses estão associados a ambientes eutróficos.

Estudo da influência da coluna d’água na resposta espectral da vegetação aquática submersa em condições controladas

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Otimização não linear aplicada à operação de sistemas com múltiplos reservatórios para abastecimento de água.

O presente estudo considera a aplicação do modelo SISAGUA de simulação matemática e de otimização para a operação de sistemas de reservatórios integrados em sistemas complexos para o abastecimento de água. O SISAGUA utiliza a programação não linear inteira mista (PNLIM) com os objetivos de evitar ou minimizar racionamentos, equilibrar a distribuição dos armazenamentos em sistemas com múltiplos reservatórios e minimizar os custos de operação. A metodologia de otimização foi aplicada para o sistema produtor de água da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), que enfrenta a crise hídrica diante de um cenário de estiagem em 2013-2015, o pior na série histórica dos últimos 85 anos. Trata-se de uma região com 20,4 milhões de habitantes. O sistema é formado por oito sistemas produtores parcialmente integrados e operados pela Sabesp (Companhia de Saneamento do Estado de São Paulo). A RMSP é uma região com alta densidade demográfica, localizada na Bacia Hidrográfica do Alto Tietê e caracterizada pela baixa disponibilidade hídrica per capita. Foi abordada a possibilidade de considerar a evaporação durante as simulações, e a aplicação de uma regra de racionamento contínua nos reservatórios, que transforma a formulação do problema em programação não linear (PNL). A evaporação se mostrou pouco representativa em relação a vazão de atendimento à demanda, com cerca de 1% da vazão. Se por um lado uma vazão desta magnitude pode contribuir em um cenário crítico, por outro essa ordem de grandeza pode ser comparada às incertezas de medições ou previsões de afluências. O teste de sensibilidade das diferentes taxas de racionamento em função do volume armazenado permite analisar o tempo de resposta de cada sistema. A variação do tempo de recuperação, porém, não se mostrou muito significativo.

Análise energética de sistemas de aquecimento de água com energia solar e gás

Esta Tese apresenta uma análise do comportamento térmico de um sistema de aquecimento de água combinando energia solar e gás como fontes energéticas. A ênfase desta análise está na influência que a forma de conexão dos coletores solares e do circuito da fonte auxiliar de energia ao reservatório exercem sobre a eficiência e o custo de operação do sistema. O trabalho engloba uma montagem experimental, caracterização de componentes, validação experimental de um programa de simulação, análises de eficiência utilizando o programa e análises econômicas com dados simulados. Na fase experimental desta Tese, foram montados três sistemas de aquecimento de água. Dois sistemas utilizando reservatórios verticais e um sistema utilizando reservatório horizontal. Os sistemas foram montados com componentes similares: reservatórios metálicos isolados termicamente com capacidade de 600 litros (verticais), reservatório de polietileno isolado termicamente com capacidade de 600 litros (horizontal), 2 coletores solares de placas planas, tubulação de cobre e aquecedores a gás de passagem de 7,5 l /min. Os componentes foram caracterizados mediante a curva de eficiência dos coletores solares, eficiência dos aquecedores a gás de passagem e o coeficiente de perdas térmicas dos reservatórios Sensores foram instalados para monitorar os sistemas em operação. Os sinais dos sensores foram medidos através de uma central de aquisição de dados conectado a um computador. Temperaturas, irradiância solar, consumo de gás e consumo de água foram registrados ao longo do tempo. Os resultados experimentais foram comparados com resultados calculados por meio de um programa desenvolvido no Laboratório de Energia Solar apresentando boa concordância. Utilizando o mesmo programa determinou-se a configuração do sistema de aquecimento de água com energia solar e gás mais eficiente para a cidade de Porto Alegre com um determinado perfil de consumo. Outros tipos de sistemas de aquecimento de água foram simulados para atender o mesmo perfil de demanda. Análises econômicas comparando estes sistemas entre si foram realizadas considerando diversos cenários econômicos.

Os reservatórios eutrofizados da região tropical semiárida atuam como emissores ou como sequestradores de dióxido de carbono?

The aquatic ecosystems can play a role as carbon-dioxide-source or carbon-dioxide-sink systems due to the high predominance of heterotrophic or autotrophic metabolism. The primary production can strongly affect the carbon balance (CO2) through the consumption of carbon dioxide in the photosynthesis, especially in eutrophic environment, acting as a carbon sink. The present study tested the hypothesis that the eutrophic reservoirs in tropical semi-arid region are carbon dioxide-sink systems due to the high primary productivity presented in these systems. Five Brazilian reservoirs from the semi-arid in the northeast region were monitored monthly during four years (2010 to 2013) with a prolonged drought event identified during the study. The results showed an increasing level of eutrophication over the period of prolonged drought, with the predominance of autotrophy. Significant negative correlations were observed between the partial pressure of CO2 (pCO2) (p<0,001) and chlorophyll-a in the Boqueirão, Passagem das Traíras, Dourado and Gargalheiras reservoirs, showing a pattern of the carbon dioxide-sink systems. However, this pattern was not found in Cruzeta reservoir. In summary, in the tropical semi-arid region, hydrological and morphometric variables can lead to different behaviors of the water-supply reservoirs on the carbon metabolism. The eutrophic reservoirs evaluated showed a negative relationship between pCO2 and Chl-a, which suggests that these water bodies show an autotrophic metabolism and behave as carbon dioxide- sink systems

Análise do potencial do sensor OLI (Operational Land Imager) a bordo do Landsat-8 em estimar a concentração de sólidos totais em suspensão no reservatório de Barra Bonita

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Phytoplankton assemblages in a reservoir cascade of a large tropical - subtropical river (SE, Brazil)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Synchaeta jollyae (Shiel & Koste) (Rotifera, Synchaetidae): an overlooked species or a newcomer in Neotropical freshwaters?

Populations of Synchaeta jollyae (Shiel & Koste, 1993) (Rotifera), a species recently recorded for the first time in Brazil and South America, were analyzed in reservoirs in Southeast Brazil. Sampling was carried out monthly from August 2006 to July 2007 at Furnas Reservoir in the Rio Grande basin, state of Minas Gerais, and in four cascade reservoirs in the Tiete River basin (Barra Bonita, Bariri, Ibitinga and Nova Avanhandava) state of Sao Paulo, in June and September 2008 and in January and May 2009. Synchaeta jollyae occurred in most samples and periods. From the results obtained it is evident that S. jollyae occurs in water bodies of varied trophic status but reaches larger populations in eutrophic water bodies and during lower temperature periods. The greatest densities of S. jollyae were found in the eutrophic Bariri Reservoir, on the Tiete River, during the winter. Mann-Whitney test confirmed the significant difference between the population densities in periods of high and low temperatures, with populations reaching higher densities at lower temperatures. It is not yet possible to tell whether S. jollyae is a widely distributed species that has been overlooked in previous plankton studies in South America. Wherever these populations of S. jollyae might have originated, it appears to be a species well established and adapted to a wide range of conditions in the Neotropics.

Efeitos dos pulsos de vazão dos reservatórios do baixo rio Paranapanema (SP/PR) sobre os sistemas de jusante - variáveis físicas, químicas e assembléias zooplanctônicas (Cladocera e Copepoda)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Implementação paralelizada de métodos de resolução de sistemas algébricos na simulação de reservatórios de gás

Desde a década de 1960, devido à pertinência para a indústria petrolífera, a simulação numérica de reservatórios de petróleo tornou-se uma ferramenta usual e uma intensa área de pesquisa. O principal objetivo da modelagem computacional e do uso de métodos numéricos, para a simulação de reservatórios de petróleo, é o de possibilitar um melhor gerenciamento do campo produtor, de maneira que haja uma maximização na recuperação de hidrocarbonetos. Este trabalho tem como objetivo principal paralelizar, empregando a interface de programação de aplicativo OpenMP (Open Multi-Processing), o método numérico utilizado na resolução do sistema algébrico resultante da discretização da equação que descreve o escoamento monofásico em um reservatório de gás, em termos da variável pressão. O conjunto de equações governantes é formado pela equação da continuidade, por uma expressão para o balanço da quantidade de movimento e por uma equação de estado. A Equação da Difusividade Hidráulica (EDH), para a variável pressão, é obtida a partir deste conjunto de equações fundamentais, sendo então discretizada pela utilização do Método de Diferenças Finitas, com a escolha por uma formulação implícita. Diferentes testes numéricos são realizados a fim de estudar a eficiência computacional das versões paralelizadas dos métodos iterativos de Jacobi, Gauss-Seidel, Sobre-relaxação Sucessiva, Gradientes Conjugados (CG), Gradiente Biconjugado (BiCG) e Gradiente Biconjugado Estabilizado (BiCGStab), visando a uma futura aplicação dos mesmos na simulação de reservatórios de gás. Ressalta-se que a presença de heterogeneidades na rocha reservatório e/ou às não-linearidades presentes na EDH para o escoamento de gás aumentam a necessidade de métodos eficientes do ponto de vista de custo computacional, como é o caso de estratégias usando OpenMP.

Análise da composição, abundância e distribuição da comunidade fitoplanctônica nos reservatórios do sistema em cascata do Médio e Baixo rio Tietê/SP

Com a finalidade de atender a demanda energética, muitos reservatórios foram construídos no Brasil e, notadamente na região Sudeste, as construções das barragens não somente atenderam aos usos múltiplos (geração de energia, irrigação, lazer e abastecimento público), como também foram elementos propulsores da economia regional, contribuindo para a expansão das atividades industriais e rurais, bem como, um desordenado crescimento urbano. Em conseqüência da falta de planejamento, áreas naturais foram desmatadas, sendo substituídas por formas de plantio inadequadas e por projetos de especulação imobiliária não condizentes com a sustentabilidade ambiental. No decorrer das últimas décadas, os impactos aumentaram em magnitude e extensão, ocasionando sérios problemas aos recursos hídricos, culminando em conflitos pelo uso da água. Dentro deste contexto, destaca-se o rio Tietê, o qual percorre importantes cidades e extensas áreas rurais no Estado de São Paulo, sendo que, neste longo percurso, recebe a contribuição de diversos tributários (poluídos ou não) e efluentes urbanos, industriais e aqueles derivados de fontes não pontuais, além do processo de fragmentação que foi instalado a partir da construção de inúmeras barragens. De forma conjunta, todos os fatores promoveram alterações significativas no sistema e, procurando avaliar a situação atual dos reservatórios, desenvolveu-se uma pesquisa direcionada à análise da composição, densidade e distribuição da comunidade fitoplanctônica e sua relação com as variáveis limnológicas, climatológicas e hidrodinâmicas dos reservatórios da Barra Bonita, Bariri, Ibitinga, Promissão, Nova Avanhandava, Três Irmãos, além dos rios Tietê e Piracicaba e parte do rio Paraná (reservatório de Jupiá e a Jusante do reservatório de Ilha Solteira). Para tanto, foram realizadas coletas nos meses de fevereiro, maio, julho e outubro de 2000 e os resultados obtidos demonstram uma elevada concentração de nutrientes, com redução na seqüência dos reservatórios, além da variabilidade temporal, com efeito significativo da precipitação no transporte de materiais, promovendo alterações no estado trófico de cada sistema. A disponibilidade de nutrientes, transparência da água, vazão e tempo de residência, associados aos fatores climatológicos, foram elementos importantes no estabelecimento das populações, influenciando a composição, densidade e distribuição da comunidade fitoplanctônica, a qual apresentou maior dominância das classes Cyanophyceae e Chlorophyceae, com maior contribuição em densidade e riqueza de espécies, respectivamente.

Sistemas deposicionais aptianos da margem sudeste da Bacia Potiguar

A deposição aptiana da margem continental brasileira é caracterizada por dois elementos principais: 1) a presença de evaporitos (halita e/ou anidrita) num ambiente definido como lago-mar (de acordo com HSÜ, 1987); e 2) uma configuração tectonossedimentar do tipo sag. A chegada do mar às bacias, antes puramente continentais, é um evento que afeta toda a margem continental do Brasil, bem como tem ocorrência global. A sua presença nas bacias da margem equatorial , em particular, na Bacia Potiguar, possui um forte relacionamento com a existência de petróleo e gás (Bertani et al., 1989). A margem sudeste da Bacia Potiguar possui um razoável cobertura sísimica tanto 2D como 3D. As unidades estratigráficas compõe esta porção da bacia são a Formação Pendência, na base, a Formação Alagamar, a Formação Açu e no topo, a Formação Jandaíra. A Formação Pendência, na realidade mais um grupo do que formação, engloba as rochas depositadas na fase riftee da bacia (Della Favera et al., 1994). A Formação Alagamar envolve os sedimentos depositados no Aptiano, os quais estarão no foco deste trabalho; é formada por três membros: Upanema, Camadas Ponta de Tubarão e Galinhos (Della Favera, 1990). A Formação Açu, do Cretáceo Superior, separa-se discordantemente da seção da Formação Alagamar e é formada principalmente por arenitos fluviais. Esta formação transiciona para a Formação Jandaíra, denatureza carbonática, que constitui o topo da sequência sedimentar. Neste trabalho serão definidos os sistemas deposicionais e respectivos controles da sequência aptiana ao longo da borda sudeste da Bacia Potiguar a partir da identificação de eletrofácies e sismofácies. Sendo assim, nesta dissertação são mostradas as sequências de 3 e 4 ordem que representam, em conjunto, a Fm. Alagamar. Foram identificadas, em perfis elétricos de diferentes poços na área de estudo pelo menos 6 sequências de 4 ordem e 3 sequências de 3 ordem, que também foram identificadas em seções sísmicas arbitrária de direção SW-NE e SE-NW interligando os poços de etudo. A partir da análise dos dados e sequências identificadas, a reconstituiçãopaleoambiental apontou para ambiente de borda de lago (lago-mar) próxima a escarpa de falha, com depósitos de leques aluviais a delta de rios entrelaçados, praias com tempestitosareno-calcíferos, laguna salgada com formação de estromatólitos e eventuais solos carbonáticos. Sendo assim, as sequências de 3 ordem identificadas representariam cada um dos membros da Fm. Alagamar (Mb. Upanema, Mb. Ponta de Tubarão e Mb. Galinhos, da base para o topo). A correlação das sequências de 4 ordem identificadas pode ser aplicada no rastreamento de corpos arenosos, reservatórios de petróleo nessa porção da bacia.

Estudo teórico e experimental da velocidade do som em sistemas contendo hidrocarbonetos

A descoberta de reservatórios de petróleo na camada do pré-sal abriu novas perspectivas para a economia brasileira. A grandes profundidades, com elevado teor de CO2 e submetidos a altas pressões e temperaturas, a exploração de petróleo das camadas de pré-sal constitui um considerável desafio tecnológico. Neste contexto, o conhecimento dos coeficientes de compressibilidade são fundamentais para o estudo do comportamento termodinâmico e escoamento dos fluidos destes campos de produção. Com este objetivo, foram determinadas experimentalmente nesta dissertação a massa específica e a velocidade do som de sistemas envolvendo quatro hidrocarbonetos puros: n-decano, n-hexadecano, decalina e tetralina, assim como para sistemas multicompostos envolvendo estes hidrocarbonetos e para uma amostra de condensado de petróleo. Os resultados obtidos permitiram o cálculo dos coeficientes de compressibilidade isentrópica, isotérmica e isentálpica. É apresentada uma avaliação sobre a capacidade de se correlacionar dados experimentais de velocidade do som aos dados calculados pelas equações de estado de Peng-Robinson e Lee-Kesler com regras de mistura: (i) Spencer e Danner e (ii) Lee-Kesler

Caracterização de reservatórios não convencionais Shale Gas na Formação Barreirinha Bacia do Amazonas

Os folhelhos pretos devonianos da Formação Barreirinha caracterizamse pela alta radioatividade na porção basal, grande extensão areal, espessura e profundidade de soterramento variável que vão de exposição na superfície até mais de 3000 m. Eles são as principais rochas geradoras do sistema petrolífero convencional da Bacia do Amazonas, e recentemente foram consideradas como promissores plays de gás não convencional. Folhelhos são geralmente caracterizados por uma matriz fechada, que faz com que sejam relativamente impermeáveis em relação ao fluxo de gás, a menos que ocorram fraturas, e dependendo das suas características geológicas e geoquímicas podem funcionar com um Sistema Petrolífero autossuficiente, atuando tanto como rocha fonte, quanto como reservatório de gás (reservatório Shale Gas). Assim, o gás natural termogênico ou biogênico gerado pode ser armazenado em folhelhos ricos em matéria orgânica na forma livre, adsorvida, ou em estado dissolvido. Em contraste com os sistemas petrolíferos convencionais, reservatórios Shale Gas, possuem mecanismos de aprisionamento e armazenamento únicos, sendo necessária a utilização de técnicas de avaliações específicas. No entanto, folhelhos prolíficos geralmente podem ser reconhecidos a partir de alguns parâmetros básicos: arquitetura geológica e sedimentar, propriedades geoquímicas e petrofísicas e composição mineralógica. Tendo em vista a carência de pesquisas de caráter descritivo, com cunho exploratório dos folhelhos geradores da Formação Barreirinha, esta dissertação tem como objetivo introduzir uma metodologia de identificação de intervalos de folhelho gerador com potencial para reservatório Shale Gas. Começando com uma investigação regional sobre o contexto geológico e sedimentar, seguido de uma avaliação abrangente enfocando as características geoquímicas, petrofísicas e litofácies dos folhelhos a partir da integração de parâmetros obtidos de perfis geofísicos de poço, análises geoquímicas e aplicação dos conceitos de Estratigrafia de Sequencia.

Reservatórios turbidíticos – simulação da morfologia por estatísticas multiponto e avaliação das propriedades petrofísicas

Esta dissertação apresenta uma metodologia original para simular a morfologia e as propriedades petrofísicas de reservatórios de hidrocarbonetos em sistemas de canais turbidíticos. Estes sistemas são constituídos por complexos, ou seja, conjuntos de canais de arquitetura meandriforme, e são considerados importantes alvos para a indústria petrolífera. A simulação da morfologia divide-se em duas partes, primeiramente é simulada a trajetória do complexo e depois são simuladas as trajetórias dos canais propriamente ditos condicionadas à trajetória do complexo. O algoritmo de simulação utiliza as classes de ângulos azimutais de linhas poligonais de treino como uma variável aleatória. As trajetórias são simuladas também como linhas poligonais, condicionais a estatísticas multiponto das trajetórias de treino e a pontos de controlo. As estatísticas multiponto são organizadas em árvore, que guarda sequências de classes de orientação que ocorrem na trajetória de treino e as respetivas probabilidades de ocorrência. Para avaliar as propriedades petrofísicas, o modelo morfológico das trajetórias é convertido para uma malha de blocos de alta resolução, identificando-se, em cada bloco, a fácies preponderante de acordo com um modelo conceptual de zonamento da secção dos canais. A conversão prioriza os canais mais recentes (do topo) sobre os mais antigos (da base). A cada fácies é associada uma lei de distribuição da porosidade e permeabilidade, assim são geradas imagens destas propriedades petrofísicas por Simulação Sequencial Direta com histogramas locais. Finalmente, o número de blocos da malha é reduzido por upscaling e as simulações são ordenadas para poderem ser utilizadas nos simuladores de fluxo. Para ilustrar a metodologia, utilizaram-se imagens de sísmica 3D de um reservatório turbidítico na Bacia do Baixo Congo para extrair leis de distribuição das dimensões dos canais e trajetórias de treino. Os resultados representam corretamente a arquitetura complexa destes sistemas.