INFLUÊNCIA DA IMPERMEABILIZAÇÃO E DAS ÁREAS DE PRESERVAÇÃO PERMANENTE NO VOLUME DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL E VAZÃO DE PICO, NA BACIA DO CÓRREGO DAS LAJES – UBERABA, MG.

O objetivo do estudo foi avaliar a influência do aumento da impermeabilização e o efetivo desempenho das APP (Áreas de Preservação Permanente) na redução do volume do escoamento superficial e vazão de pico, na bacia do Córrego das Lajes, localizada em Uberaba, Minas Gerais. Para a estimativa da chuva excedente, utilizou-se o Método da Curva Número CN do Soil Conservation Service (SCS). Os hidrogramas de cheia para as bacias sem reservatório de detenção foram obtidos por meio da aplicação direta do Método Santa Bárbara, e na bacia com reservatório de detenção, além do Método Santa Bárbara utilizou-se o Método de Pulz e as equações de Saint-Venant. Conclui-se que as maiores vazões de pico e os maiores volumes de escoamento superficial foram encontrados na bacia mais impermeabilizada. Apenas as APP com áreas maiores e maior percentagem em relação à área da sub-bacia correspondente mostraram-se eficientes na atenuação das vazões de pico e volumes

Determination of drawdowns in well systems by building and application of a specific program

A utilização de modelos matemáticos em águas subterrâneas permite avaliar formas de gerenciamento desse recurso. Este assunto é de grande utilidade, principalmente diante de uma situação em que se deve decidir sobre a perfuração de novos poços. Assim, os órgãos responsáveis pelo abastecimento público de água necessitam de uma ferramenta para tomada de decisões, quer na perfuração de poços destinados ao abastecimento público, quer na concessão de novos poços particulares, de modo a evitar interferências no sistema já existente. Este trabalho discorre sobre a construção e aplicação de um programa computacional para cálculo de rebaixamentos, permitindo estimar interferências em sistemas de poços. O programa foi construído dentro de EXCEL 7.0, utilizando a linguagem de programação Visual Basic. A ideia da construção de um programa mais amigável ao usuário, tanto em termos de entrada dos dados, quanto em termos de apresentação dos resultados, é justificada, uma vez que os programas existentes geralmente exigem conhecimentos específicos mais avançados na área de matemática computacional (elementos finitos e diferenças finitas). As estimativas de interferências efetuadas pelo programa baseiam-se na avaliação das funções do poço (W) e no cálculo dos rebaixamentos totais pela teoria da superposição de efeitos. São também apresentados os resultados da aplicação do modelo nas simulações de sistemas de poços permitindo avaliar os efeitos do bombeamento no declínio da superfície piezométrica.The use of mathematical models in groundwater problems allows to estimate several ways of this resource management. This subject is useful, mainly facing a situation where new wells must be drilled. Thus, sectors for public water supply needs a tool to decide about drilling of new public or private wells, in order to avoid significant interferences in the present system. This paper relates a building and an application of a computing program connected with drawdown calculations, allowing to evaluate interferences in well systems. The program was build in EXCEL 7.0, using the Visual Basic programming language. The idea of building a new program, easy to apply, as in values inlet and results display, is justified because present programs usually demands advanced knowledge on computing mathematic area (finite elements and finite differences). The interference calculations performed by the program bases in well functions theory and the evaluation of total drawdowns is done by the theory of superposition. The results of using it at evaluations of well systems are presented, allowing to estimate pumping effects at the piezometric surface drawdown

Determination of drawdowns in well systems by building and application of a specific program

A utilização de modelos matemáticos em águas subterrâneas permite avaliar formas de gerenciamento desse recurso. Este assunto é de grande utilidade, principalmente diante de uma situação em que se deve decidir sobre a perfuração de novos poços. Assim, os órgãos responsáveis pelo abastecimento público de água necessitam de uma ferramenta para tomada de decisões, quer na perfuração de poços destinados ao abastecimento público, quer na concessão de novos poços particulares, de modo a evitar interferências no sistema já existente. Este trabalho discorre sobre a construção e aplicação de um programa computacional para cálculo de rebaixamentos, permitindo estimar interferências em sistemas de poços. O programa foi construído dentro de EXCEL 7.0, utilizando a linguagem de programação Visual Basic. A ideia da construção de um programa mais amigável ao usuário, tanto em termos de entrada dos dados, quanto em termos de apresentação dos resultados, é justificada, uma vez que os programas existentes geralmente exigem conhecimentos específicos mais avançados na área de matemática computacional (elementos finitos e diferenças finitas). As estimativas de interferências efetuadas pelo programa baseiam-se na avaliação das funções do poço (W) e no cálculo dos rebaixamentos totais pela teoria da superposição de efeitos. São também apresentados os resultados da aplicação do modelo nas simulações de sistemas de poços permitindo avaliar os efeitos do bombeamento no declínio da superfície piezométrica.The use of mathematical models in groundwater problems allows to estimate several ways of this resource management. This subject is useful, mainly facing a situation where new wells must be drilled. Thus, sectors for public water supply needs a tool to decide about drilling of new public or private wells, in order to avoid significant interferences in the present system. This paper relates a building and an application of a computing program connected with drawdown calculations, allowing to evaluate interferences in well systems. The program was build in EXCEL 7.0, using the Visual Basic programming language. The idea of building a new program, easy to apply, as in values inlet and results display, is justified because present programs usually demands advanced knowledge on computing mathematic area (finite elements and finite differences). The interference calculations performed by the program bases in well functions theory and the evaluation of total drawdowns is done by the theory of superposition. The results of using it at evaluations of well systems are presented, allowing to estimate pumping effects at the piezometric surface drawdown

Numerical modeling of settling processes in turbulent flows and channel re-suspension analysis

O estudo do transporte de sedimentos, partindo da estimativa de estruturas turbulentas relevantes, constituiu o principal foco deste trabalho. Assim, a equação de transporte de massa (advecção-difusão) foi aplicada em conjunto com as equações de Navier-Stokes e da continuidade filtradas. Neste contexto, houve a necessidade de uma descrição conveniente da turbulência, o que ocorreu mediante a aplicação da simulação de grandes escalas acoplada a modelos de viscosidade turbulenta sub-malha. O método de fronteira imersa foi utilizado na modelação da interface sólido/fluido, representada pela geometria de fundo dos canais. As equações de Navier-Stokes filtradas e da continuidade foram resolvidas numericamente pelo método de passos fracionados, o qual estabeleceu o almejado acoplamento entre ambas. Na discretização das equações governantes foi utilizado o método de diferenças finitas, aplicado sobre malhas deslocadas. Os esquemas explícitos de Adams-Bashforth (de segunda e quarta ordens) foram utilizados no avanço temporal das velocidades do escoamento e das concentrações de sedimentos. Uma nova formulação para a velocidade de sedimentação foi desenvolvida analiticamente, enquanto que eventuais fluxos de ressuspensão foram impostos como condição de contorno no fundo do canal. Todos os códigos computacionais, que estabeleceram as diretrizes e a lógica de cálculo, foram criados no contexto deste trabalho. Os resultados obtidos indicam que a simulação de grandes escalas, associada ao método de fronteira imersa, considerando velocidade de sedimentação conforme aqui modelada, e ainda utilizando a equação de advecção-difusão para o transporte de massa, constituem ferramentas altamente adequadas à estimativa do transporte de sedimentos pela água.The goal of this work is the research of sediment transport phenomena, deriving from outstanding turbulent eddies estimative. Thus, the mass transport equation (advection-diffusion) was connected with the filtered Navier-Stokes and continuity equations. In this context, the large-eddy simulation and sub-grid viscosity modeling established a convenient description of turbulence effects. The immersed boundary method was applied to model solid/fluid interface, represented here by the shapes of channel bottom. The filtered Navier-Stokes and continuity equations were solved by the fractional step method. The equations were discretized with the finite difference method, applied over staggered grids, whereas explicit Adams-Bashforth schemes (second and forth orders) were used in temporal advancement of velocities and sediment concentration fields. A new analytical formulation for settling velocity was obtained, while fortuitous re-suspension flux was applied like a boundary condition in the channel bottom. The computational code was totally developed in this work. The results of present simulations show that large-eddy simulation coupled to the immersed boundary method, considering, yet, the settling velocity of particles and the advection-diffusion equation for mass transport, constitute potential tools for sediment transport evaluation in water flows

Influência da impermeabilização e das áreas de preservação permanente no volume do escoamento superficial e vazão de pico, na bacia do córrego das lajes – Uberaba, MG

The aim of the study was to evaluate the influence of increased waterproofing and effective performance of APP (Permanent Preservation Areas) in reducing the volume of runoff and peak flow in the basin of Stream Lajes, located in Uberaba, Minas Gerais. To estimate the excess rain, we used the Method Curve Number CN the Soil Conservation Service (SCS). The flood hydrograph for the basins without detention reservoir were obtained through direct application of Method Santa Barbara, and the basin with detention reservoir, in addition to Method Santa Barbara, it was used the Pulz method and the equations of Saint-Venant. It was concluded that the major peak flow and larger volumes of runoff were found at the sealed basin. Only APP with larger areas and higher percentage in relation to the area of the corresponding sub-basin were effective in attenuating peak flows and volumes.O objetivo do estudo foi avaliar a influência do aumento da impermeabilização e o efetivo desempenho das APP (Áreas de Preservação Permanente) na redução do volume do escoamento superficial e vazão de pico, na bacia do Córrego das Lajes, localizada em Uberaba, Minas Gerais. Para a estimativa da chuva excedente, utilizou-se o Método da Curva Número CN do Soil Conservation Service (SCS). Os hidrogramas de cheia para as bacias sem reservatório de detenção foram obtidos por meio da aplicação direta do Método Santa Bárbara, e na bacia com reservatório de detenção, além do Método Santa Bárbara utilizou-se o Método de Pulz e as equações de Saint-Venant. Conclui-se que as maiores vazões de pico e os maiores volumes de escoamento superficial foram encontrados na bacia mais impermeabilizada. Apenas as APP com áreas maiores e maior percentagem em relação à área da sub-bacia correspondente mostraram-se eficientes na atenuação das vazões de pico e volumes

Moving beds represented by immersed boundaries: numerical experiments using large eddy simulation Los movimientos de fondo representados por fronteras inmersas: experimentos numéricos usando las simulaciones de gran escala

The Immerse Boundary Method (IBM) was used to evaluate the sediment transport over deformable beds. Large Eddy Simulation (LES) procedures were used for the mathematical treatment of turbulence, and the advection-diffusion equation was used to calculate sediment concentration. The Finite Differences Method with staggered grid was applied for the numerical solution of the governing equations (filtered Navier-Stokes, Continuity and advection-diffusion equations). Spatial derivatives were discretized using second order centered differences. A second order explicit Adams-Bashforth scheme was used for the time evolution in the advection-diffusion equation, while a fourth order Adams-Bashforth scheme was used for the filtered Navier-Stokes equations. The numerical simulation reproduced flow structures like large eddies after the dune crests and counter-rotative vortices, which are important in sediment transport. Resuspension fluxes and sedimentation (dependent on particle concentration) were calculated using equations proposed in this study. The deformations of the bed caused by erosion and deposition may be well followed through the present procedures, showing that this methodology is adequate to evaluate bed modifications and sediment transport in alluvial flows.<br>Se utilizó el método de fronteras inmersas para evaluar el transporte de sedimentos en lechos deformables. Los procedimientos de la simulación de gran escala fueron utilizados para el tratamiento matemático de la turbulencia, y se utilizó la ecuación de advección-difusión para calcular la concentración de sedimentos. Se aplicó el método de diferencias finitas con malla desplazada para la solución numérica de las ecuaciones básicas (Navier-Stokes filtrado, continuidad y las ecuaciones de advección-difusión). Las derivadas espaciales fueron discretizadas mediante diferencias de segundo orden centrado. Se utilizó un esquema explícito de Adams-Bashforth de segundo orden para la evolución del tiempo en la ecuación de advección-difusión, mientras que un esquema Adams-Bashforth de cuarto orden fue utilizado para las ecuaciones de Navier-Stokes filtrado. La simulación numérica reproduce estructuras de flujo, como los remolinos grandes después de las crestas de las dunas y los vórtices contrarrotativos, que son importantes en el transporte de sedimentos. Los flujos de resuspensión y sedimentación (dependientes de la concentración de partículas) se calcularon utilizando las ecuaciones propuestas en este estudio. Las deformaciones del lecho por la erosión y la deposición pueden ser bien seguidas a través de los procedimientos aquí presentados, que muestran que esta metodología es adecuada para evaluar las modificaciones del lecho y el transporte de sedimentos en los flujos aluviales

Dispersion of pollutants in watercourses intercepted by highway BR-050, in the Triângulo Mineiro region, Minas Gerais, Brazil

Models based on the diffusive-advective equations are valuable tools for forecasting of contamination levels downstream from spill points. These models require field parameters for validation. The longitudinal dispersion coefficient EL, which translates the transport potential of dilute pollutant is amongst the most important parameters. Based on field techniques using saline and fluorescent tracers, this study determined the EL in three streams intercepted by highway BR-050, all located in the Paranaíba River Basin. The discrepancy ratios (Rd) of some experimental methods and equations reported in the literature were analyzed and compared with the standard routing procedure. Comparing the results of the Moment (statistical), the Chatwin, the peak concentration and the crown concentration methods, the lowest discrepancy ratios were obtained for the latter two methods. Ribeiro, Silva, Soares, and Guedes (2010) also showed that the peak concentration and the crown concentration methods produce the lowest discrepancy ratios. The analysis of contamination scenarios clearly illustrates the direct relationship between pollutant transport capacity and water discharges in natural watercourses. Models based on the diffusive-advective equations are valuable tools for forecasting of contamination levels downstream from spill points. These models require field parameters for validation. The longitudinal dispersion coefficient EL, which translates the transport potential of dilute pollutant is amongst the most important parameters. Based on field techniques using saline and fluorescent tracers, this study determined the EL in three streams intercepted by highway BR-050, all located in the Paranaíba River Basin. The discrepancy ratios (Rd) of some experimental methods and equations reported in the literature were analyzed and compared with the standard routing procedure. Comparing the results of the Moment (statistical), the Chatwin, the peak concentration and the crown concentration methods, the lowest discrepancy ratios were obtained for the latter two methods. Ribeiro, Silva, Soares, and Guedes (2010) also showed that the peak concentration and the crown concentration methods produce the lowest discrepancy ratios. The analysis of contamination scenarios clearly illustrates the direct relationship between pollutant transport capacity and water discharges in natural watercourses.