CFD modelling of the transport of soluble pollutants from sewer networks to surface flows during urban flood events

Surcharging urban drainage systems are a potential source of pathogenic contamination of floodwater. While a number of previous studies have investigated net sewer to surface hydraulic flow rates through manholes and gullies during flood events, an understanding of how pollutants move from sewer networks to surface flood water is currently lacking. This paper presents a 3D CFD model to quantify flow and solute mass exchange through hydraulic structures featuring complex interacting pipe and surface flows commonly associated with urban flood events. The model is compared against experimental datasets from a large-scale physical model designed to study pipe/surface interactions during flood simulations. Results show that the CFD model accurately describes pipe to surface flow partition and solute transport processes through the manhole in the experimental setup. After validation, the model is used to elucidate key timescales which describe mass flow rates entering surface flows from pipe networks. Numerical experiments show that following arrival of a well-mixed solute at the exchange structure, solute mass exchange to the surface grows asymptotically to a value equivalent to the ratio of flow partition, with associated timescales a function of the flow conditions and diffusive transport inside the manhole

Peso medio al nacer entre recién nacidos a término : tendencia, magnitud y factores asociados

A trend towards increasing birth weight has been shown, but factors that explain these trends have not been elucidated. The objectives of this study were to evaluate changes in mean birth weight of term newborns and to identify factors associated with them. All cohorts are population-based studies in which random samples of births (Ribeirão Preto, São Paulo State in 1978/1979, 1994 and 2010; Pelotas, Rio Grande do Sul State in 1982, 1993 and 2004; and São Luís, Maranhão State in 1997/1998 and 2010, Brazil). A total of 32,147 full-term, singleton live births were included. Mean birth weight reduced in the first study period (-89.1g in Ribeirão Preto from 1978/1979 to 1994, and -27.7g in Pelotas from 1982 to 1993) and increased +30.2g in Ribeirão Preto from 1994 to 2010 and +24.7g in São Luís from 1997 to 2010. In the first period, in Ribeirão Preto, mean birth weight reduction was steeper among mothers with high school education and among those born 39-41 weeks. In the second period, the increase in mean birth weight was steeper among mothers with low schooling in Ribeirão Preto and São Luís, females and those born 37-38 weeks in Ribeirão Preto and cesarean section in São Luís. Birth weight decreased in the first study period then increased thereafter. The variables that seem to have been able to explain these changes varied over time.Existem evidências de uma tendência de aumento do peso ao nascer, mas pouco se sabe sobre os fatores que explicam essa tendência. Avaliar as mudanças na média de peso ao nascer e identificar os fatores associados. Foram incluídas todas as coortes de base populacional com amostras aleatórias de nascimentos (Ribeirão Preto, São Paulo em 1978/1979, 1994 e 2010; Pelotas, Rio Grande do Sul em 1982, 1993 e 2004; São Luís, Maranhão em 1997/1998 e 2010, Brasil). Foi incluído um total de 32.147 nascidos vivos a termo, de feto único. A média de peso ao nascer diminuiu no primeiro período estudado (-89,1g entre 1978/1979 e 1994 em Ribeirão Preto e -27,7g entre 1982 e 1993 em Pelotas) e aumentou no segundo período, +30,2g entre 1994 e 2010 em Ribeirão Preto e +24,7g entre 1997 e 2010 em São Luís. No primeiro período, em Ribeirão Preto, a redução na média de peso ao nascer foi maior entre mães com escolaridade mais alta e crianças nascidas com 39-41 semanas de idade gestacional. No segundo período, o aumento na média de peso ao nascer foi maior entre mães com escolaridade mais baixa em Ribeirão Preto e São Luís, crianças do sexo feminino e nascidas com 37-38 semanas em Ribeirão Preto e crianças nascidas de cesárea em São Luís. O peso ao nascer diminuiu no primeiro período e aumentou desde então. As variáveis que parecem explicar essas mudanças variaram ao longo do tempo.Se ha mostrado una tendencia de aumento de peso al nacer, pero los factores que explican esta tendencia todavía no han sido elucidados. Evaluar los cambios en el peso medio al nacer de los recién nacidos a término e identificar factores asociados. Se trata de un estudio de todas las cohortes basadas en población, donde existe una muestra aleatoria simple de nacimientos (Ribeirão Preto, São Paulo en 1978/1979, 1994 y 2010; Pelotas, Rio Grande do Sul en 1982, 1993 y 2004; y São Luís, Maranhão en 1997/1998 y 2010, Brasil). Se incluyeron un total de 32.147 de nacimientos a término completo con embarazo de un único feto. El peso medio al nacer se redujo en el primer estudio del período (-89,1g en Ribeirão Preto desde 1978/1979 a 1994 y -27,7g en Pelotas desde 1982 a 1993) y se incrementó +30,2g en Ribeirão Preto desde 1994 a 2010 y +24.7g en São Luís desde 1997 a 2010. En el primer periodo, en Ribeirão Preto, la reducción del peso medio al nacer fue más pronunciada entre madres con una escolarización más alta y entre aquellos nacidos con 39-41 semanas. En el segundo período, el incremento en el peso medio al nacer fue más pronunciado entre las madres con una escolarización más baja en Ribeirão Preto y São Luís, mujeres y aquellos que nacieron con 37-38 semanas en Ribeirão Preto y en el área de cesáreas en São Luís. Disminuyó el peso al nacer durante el primer período de estudio y se vio incrementado después. Las variables que parecen capaces de explicar estos cambios varían a lo largo del tiempo

Towards a Methodology for Use of Sonic and Ultrasonic Tests in Earthen Materials

In many regions around the world, earth has been used through history as a traditional building material. Nowadays, there is a significant revival of its use due to its ecological value and architectural performance. However, there is still a significant lack of knowledge about its actual mechanical properties and behavior. This work aims at the development of consistent methodologies for the characterization of this building material based on non-destructive tests, NDT's. Ultrasonic and sonic tests on prismatic rammed earth specimens and adobe bricks were carried out. The paper presents an optimized method for estimating S-waves and P-waves based on direct and indirect non conventional sonic testing methods. Finally, the paper discusses methodological issues for estimating the earthen material properties through the propagation velocity of sonic waves

Nonsingular FRW cosmology and nonlinear electrodynamics

The possibility to avoid the cosmic initial singularity as a consequence of nonlinear effects on the Maxwell eletromagnetic theory is discussed. For a flat FRW geometry we derive the general nonsingular solution supported by a magnetic field plus a cosmic fluid and a nonvanishing vacuum energy density. The nonsingular behavior of solutions with a time-dependent $\Lambda(t)$-term are also examined. As a general result, it is found that the functional dependence of $\Lambda(t)$ can uniquely be determined only if the magnetic field remains constant. All these models are examples of bouncing universes which may exhibit an inflationary dynamics driven by the nonlinear corrections of the magnetic field.Comment: 20 pages, 7 figure

Dynamic Critical Behavior of an Extended Reptation Dynamics for Self-Avoiding Walks

We consider lattice self-avoiding walks and discuss the dynamic critical behavior of two dynamics that use local and bilocal moves and generalize the usual reptation dynamics. We determine the integrated and exponential autocorrelation times for several observables, perform a dynamic finite-size scaling study of the autocorrelation functions, and compute the associated dynamic critical exponents $z$. For the variables that describe the size of the walks, in the absence of interactions we find $z \approx 2.2$ in two dimensions and $z\approx 2.1$ in three dimensions. At the $\theta$-point in two dimensions we have $z\approx 2.3$.Comment: laTeX2e, 32 pages, 11 eps figure

Changes in land-use and their impact on erosion rates and overland flow generation in the Maghreb region

Les zones marginales du Maghreb subissent actuellement de rapides changements au niveau des types d'usage des sols. L'augmentation de la pression démographique au cours des dernières décennies a poussé leur population à intensifier leur système traditionnel d'agro-sylvo-pastoralisme et à adopter des pratiques de gestion des sols non traditionnelles (LAOUINA, 1999). Il est possible de distinguer trois grands types de changements d'usage des sols aux causes et aux conséquences se révèlent étroitement liées menant à une augmentation de la dégradation des sols et de l'érosion :1. La mise en culture de sols jusqu'alors considérés comme non arables (lithosols pauvres sur pentes escarpées), à l'origine uniquement consacrés aux activités de pâturage et de sylviculture. Le labour est réalisé généralement dans le sens de la pente ; il est en plus mécanisé, partout où la pente le permet.2. Le surpâturage des zones de maquis. Il résulte d'une part de l'augmentation du nombre de têtes de bétail et, d'autre part, de la réduction de la surface réservée à l'activité de pâturage conséquente à la reconversion de ces terres en zones de culture. (MIKESELL, 1960).3. La plantation d'espèces à croissance rapide telles que les eucalyptus et les pins. L'extension de ce type de plantation se fait aux dépens des plantations de chênes liège et des zones de maquis (NAFAA et al., 2000). Elle a pour origine une tentative d'approvisionnement en bois et en combustible des populations locales.De ces changements d'usage de sol résultent une augmentation de l'érosion du sol et la dégradation des terres, comme décrit par LAOUINA (1990, 1998), LAOUINA et al. (1993), HAMZA (1994), et COELHO et al. (2002), menant pour les cas extrêmes à la formation de ravines et de " badlands ". La dégradation des terres peut souvent être considérée comme le résultat direct de l'abandon des pratiques traditionnelles de gestion durable (LAOUINA et al., 1993).Cet article présente les implications, l'érosion et le ruissellement superficiel des changements d'usage de sol survenus dans les zones marginales de la région du Maghreb. Une hiérarchisation des différents niveaux de pression sur le sol sera également établie pour trois différents usages (pâturage, sylviculture et agriculture).La méthodologie utilisée établit, pour chaque usage du sol, une description de la couverture végétale et de la litière sur des transects de 25 m. Les caractéristiques d'humidité du sol, de ruissellement superficiel et de taux d'érosion ont été déterminées par le biais d'une série d'expériences de simulation de pluie (CERDA et al., 1997). Le simulateur de pluie est constitué d'un diffuseur placé à une hauteur de 2 m capable de produire une intensité de pluie spatialement homogène de 50,5 mm/h sur une surface au sol de 1 m2. Une structure métallique circulaire délimitant une surface expérimentale de 0,24 m2 est insérée dans le sol. À l'intérieur de cette surface, une sonde de mesure de l'humidité du sol " Theta probe " est installée jusqu'à une profondeur de 6 cm. Les mesures de ruissellement superficiel et d'humidité du sol sont effectuées toutes les minutes. Cinq échantillons d'eau de ruissellement superficiel sont recueillis pour permettre la détermination de l'évolution de la charge en sédiment. Chaque simulation a une durée totale de 60 minutes.Après chaque simulation, un échantillon de sol est prélevé afin de déterminer au laboratoire, par un granulomètre " Coulter LS Particle Size Analyser ", la texture du sol de la fraction inférieure à 2 mm. La teneur en matière organique est déterminée par calcination à 550 ºC durant 120 mn. La détermination de la résistance du sol à la pénétration et à la torsion est réalisée par 20 tests effectués autour de la parcelle à l'aide d'un pénétromètre et d'un " torvane ". L'analyse du couvert végétal indique que les peuplements d'espèces exotiques présentent des sous-strates végétales significativement plus faibles que les peuplements de chêne liège. Ceci s'explique par le labour précédant la plantation et la production de litière plus faible des peuplements d'eucalyptus en zone semi-aride.Les zones de pâturage présentent un large éventail de couverture végétale variant de 0 à 80 %. Les résultats relatifs aux " badlands " ont été obtenus dans une zone de pâturage incluant à la fois des zones de prairie avec une couverture atteignant 80 % et des zones ravinées sans aucune végétation. On observe une diminution de la couverture herbacée avec l'augmentation de la pression de pâturage.Au niveau des caractéristiques de résistance à la pénétration du sol, excepté pour les sites ayant subi un labour profond et les jachères qui présentent des valeurs plus faibles, tous les usages de sol présentent des valeurs supérieures à 2 kg?c m-3. Les " badlands " atteignent de manière homogène les valeurs les plus élevées. Les caractéristiques de résistance à la torsion du sol des peuplements forestiers, aux taux de matière organique élevés, présentent des valeurs inférieures à 0,25 kg?c m-2 en moyenne. Les surfaces labourées dont la structure du sol a été détruite atteignent les valeurs les plus faibles. Les zones de pâturage intensif sous couvert de chêne liège révèlent des valeurs de résistance à la torsion élévées. Les valeurs mesurées pour les " badlands " sont élevées mais très hétérogènes. Ce qui implique que pour certaines zones de " badlands " une grande fiabilité du sol en dépit d'un degré de compaction élevé.Concernant le ruissellement superficiel, les peuplements de chêne liège présentent des valeurs faibles, inférieures à 20%. L'augmentation de la pression de pâturage entraîne un accroissement significatif du ruissellement qui dépasse 50 % de la pluie incidente pour certains " badlands ". Les plantations d'eucalyptus présentent des taux de ruissellement supérieurs aux peuplements de chênes liège. La pratique du labour augmente la quantité de ruissellement, cependant le labour suivant les courbes de niveau semble une technique conservatrice contrairement au labour dans le sens de la pente.Les taux d'érosion les plus faibles ont mis en évidence pour les peuplements de chêne liège. La garrigue et les " badlands " présentent des taux d'érosion à peine plus élevés malgré des ruissellements importants. Les zones de pâturage intensif sous couvert de chêne liège montrent une érosion très importante. Dans les plantations d'eucalyptus, les quantités de sédiments produites sont réduites de moitié par rapport à la production de sédiments dans les zones de surpâturage. Ce sont les zones labourées qui présentent les taux d'érosion les plus élevés. En effet, cette pratique élimine le couvert végétal et la litière et détruit la structure et la cohérence des sols. La pratique du labour dans le sens de la pente sur des versants très pentus.En conclusion, pour chaque type d'usage du sol étudié, un indice de risque d'érosion des sols a été attribué. Les plantations d'eucalyptus ont été classées comme l'usage de sol ayant les conséquences négatives les plus faibles en matière de conservation des sols et de l'eau. Par ailleurs elles permettent de réduire la surexploitation des peuplements de chênes liège. Ces plantations représentent donc une alternative tout à fait acceptable.Les zones labourées présentent les taux d'érosion des sols les plus élevés. Cependant, le sol étant travaillé régulièrement, elles ne présentent pas les structures classiques des sols dégradés par l'érosion tels que les ravines ou les " badlands ". Cependant, l'érosion est évidente et pourrait se traduire par une baisse de fertilité des sols. Pour résoudre ce problème, le recours à des associations d'agriculteurs ou au remembrement foncier permettant l'emploi de techniques plus conservatrices serait nécessaire.Le surpâturage est souvent associé à des formes très marquées d'érosion. Malgré la très bonne cohérence des sols, les capacités d'infiltration réduites qui augmentent le ruissellement superficiel, et entraînant la formation de ravines et de " badlands ". Une solution à ce problème serait d'augmenter la surface de pâturage, soit par l'élargissement des surfaces de végétation naturelle, soit par le maintien d'une surface agricole en jachère plus importante, permettant au sol de se régénérer et d'alimenter le bétail.The ongoing intensification of grazing as well as the replacement of traditional land management systems in the Maghreb has brought to the forefront the fundamental role of land-use in determining soil erosion hazard. This paper reports on erosion rates and soil hydrological characteristics of a variety of land uses in Morocco and Tunisia. The results were obtained through rainfall simulation experiments carried out in the field using a portable simulator, following the design of CERDÀ et al. (1997).Traditional land management systems - typically involving a combination of agriculture, animal husbandry and forestry - produced the least amounts of overland flow and the lowest soil erosion rates. Over-exploitation of these systems apparently has only minor hydrological and erosional impacts. Heavily grazed, degraded "maquis" shrublands, on the other hand, produced considerable amounts of overland flow. At the plot scale of the rainfall simulation experiments (0.24 m2), the corresponding sediment loads are rather insignificant. Nevertheless, slopes where "maquis" shrublands (which generally have very compacted soils) occur upslope from more erodible soils may present a major erosion hazard

ER stress activation in the intestinal mucosa but not in mesenteric adipose tissue is associated with inflammation in Crohn’s disease patients

Chronic/abnormal activation of endoplasmic reticulum (ER) stress is linked to the exacerbation of the inflammatory process and has been recently linked to Crohn’s disease (CD) pathophysiology. We investigated the intestinal mucosa and the mesenteric adipose tissue (MAT) collected from CD patients with active disease (CD group) and from non-IBD patients (CTR group) to study ER stress activation and to address tissue-specific modulation in CD. The intestinal mucosa of CD patients showed an upregulation in the expression of ER stress related genes, including ATF3, DNAJC3, STC2, DDIT3, CALR, HSPA5 and HSP90B1. Results showed that EIF2AK3 gene was upregulated, along with increased protein expression of p-eIF2α and p-eIF2α/eIF2α ratio. Additionally, ERN1 gene expression was upregulated, along with an increased spliced/activated form sXBP1 protein. Despite the upregulation of ATF6 gene expression in the intestinal mucosa of CD patients, no differences were found in ATF6 protein expression. Lastly, the analysis of MAT revealed unchanged levels of ER stress markers along with no differences in the activation of UPR. However, chaperone gene expression was modulated in the MAT of CD patients. To conclude, our results address tissue-specific differences in UPR activation in CD and point the ER stress as an important pro-inflammatory mechanism in CD, specifically in the intestinal mucosa149CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQCOORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPESFUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP401270/2016-502-P-28707/20122016/01638-

Chaotic Diffusion on Periodic Orbits: The Perturbed Arnol'd Cat Map

Chaotic diffusion on periodic orbits (POs) is studied for the perturbed Arnol'd cat map on a cylinder, in a range of perturbation parameters corresponding to an extended structural-stability regime of the system on the torus. The diffusion coefficient is calculated using the following PO formulas: (a) The curvature expansion of the Ruelle zeta function. (b) The average of the PO winding-number squared, $w^{2}$, weighted by a stability factor. (c) The uniform (nonweighted) average of $w^{2}$. The results from formulas (a) and (b) agree very well with those obtained by standard methods, for all the perturbation parameters considered. Formula (c) gives reasonably accurate results for sufficiently small parameters corresponding also to cases of a considerably nonuniform hyperbolicity. This is due to {\em uniformity sum rules} satisfied by the PO Lyapunov eigenvalues at {\em fixed} $w$. These sum rules follow from general arguments and are supported by much numerical evidence.Comment: 6 Tables, 2 Figures (postscript); To appear in Physical Review

Charged lepton Flavor Violation in Supersymmetry with Bilinear R-Parity Violation

The simplest unified extension of the Minimal Supersymmetric Standard Model with bi-linear R-parity violation naturally predicts a hierarchical neutrino mass spectrum, suitable to explain atmospheric and solar neutrino fluxes. We study whether the individual violation of the lepton numbers L_{e,mu,tau} in the charged sector can lead to measurable rates for BR(mu->e gamma)and $BR(tau-> mu gamma). We find that some of the R-parity violating terms that are compatible with the observed atmospheric neutrino oscillations could lead to rates for mu->e gamma measurable in projected experiments. However, the Delta m^2_{12} obtained for those parameters is too high to be compatible with the solar neutrino data, excluding therefore the possibility of having measurable rates for mu->e gamma in the model.Comment: 29 pages, 8 figures. Constraint from solar neutrino data included, conclusions changed respect v