RESUMO Os escoamentos em canais em degraus têm sido amplamente estudados nas últimas décadas devido às numerosas barragens construídas com concreto compactado a rolo e aos vertedouros em degraus incorporados. Além dessa aplicação, há interesse prático no uso de canais em degraus para promover a re-aeração e a dessorção de compostos voláteis. Este trabalho teve como objetivo modelar numericamente o escoamento em quedas sucessivas sem ressalto hidráulico, incluindo a equação de advecção-difusão para estudar a re-aeração. O modelo multifásico homogêneo foi utilizado com a equação de advecção-difusão, reescrita em termos de campos médios e incluindo o número de Schmidt turbulento e o modelo de turbulência k-ε. Para modelar a interface ar-água em relação ao fluxo de massa, empregou-se o modelo de resistência de dois filmes com o coeficiente global de transferência de massa. Os resultados numéricos, quando comparados com dados da literatura, possibilitaram o ajuste do modelo às observações experimentais, utilizando para isso o número de Schmidt turbulento e o coeficiente global de transferência de massa. As soluções mostram concentrações crescentes de oxigênio dissolvido ao longo do canal em degraus, com eficiências de re-aeração de até 77%. Uma equação empírica ajustada a partir dos dados experimentais foi então proposta, tendo apresentado aderência aos mesmos e elevado coeficiente de correlação. incorporados aplicação reaeração re aeração voláteis hidráulico advecçãodifusão advecção difusão reaeração. aeração. advecçãodifusão, difusão, kε. kε k ε. ε k-ε arágua ar água massa empregouse empregou se numéricos literatura 77 77% proposta correlação 7

ABSTRACT Flows in stepped chutes have been widely studied in recent decades due to the numerous dams built with roller-compacted concrete and stepped spillways. Besides this application, there is practical interest in using stepped chutes for re-aeration and desorption of volatile compounds. This work aimed to numerically model the nappe flow without a hydraulic jump, including the advection-diffusion equation for studying re-aeration. The homogeneous multiphase model was used with the advection-diffusion equation, rewritten in terms of average fields and including the turbulent Schmidt number and the k-ε turbulence model. The two-film resistance model was applied at the interface using the global mass transfer coefficient. Numerical results were compared to literature data, allowing model adjustment to experimental observations using the Schmidt number and mass transfer coefficient. Solutions show increasing dissolved oxygen concentrations along the stepped chute, with re-aeration efficiencies up to 77%. An empirical equation fitting the experimental data with a high correlation coefficient was then proposed. rollercompacted roller compacted spillways application reaeration re aeration compounds jump advectiondiffusion advection diffusion reaeration. aeration. kε k ε twofilm two film chute 77 77% proposed 7

RESUMO A estabilidade de humanos imersos em escoamentos superficiais por exemplo resultantes de inundações urbanas provocadas por ruptura de barragens, falhas em sistemas de drenagem ou eventos extremos é um tema de elevado interesse quando se trata de segurança humana e hidráulica de eventos extremos. Os trabalhos propostos neste campo apresentam seus resultados através de grandezas dimensionais, resultados de origem experimental ou formulações aproximadas para avaliação da estabilidade de modelos para o corpo humano. Aqui é apresentada uma análise dimensional que mostra a obtenção dos grupos adimensionais que representam o referido problema. Formulações em termos desses grupos adimensionais foram então desenvolvidas com análise estatística e aproximações fundamentadas em princípios físicos e dados do corpo humano. Destaca-se a boa qualidade dos resultados obtidos com a metodologia proposta, baseada em adimensionais, com elevados coeficientes de correlação e boa concordância entre dados medidos e calculados.

ABSTRACT The stability of humans partially immersed in risky open water flows, resulting from urban flooding caused for example by dam breaks, or failures in drainage systems, or natural extreme events, is a topic of increasing interest because it involves the human safety in an environment that is more and more subjected to extreme events of hydraulic nature. The studies in this field of the applied fluid mechanics generally present equations that handle the results through dimensional quantities. These results were generally obtained in specific experiments for the evaluation of the stability of models of the human body. Intending to advance in the direction of a more general formulation, a dimensional analysis for the problem of human stability in open flows is presented here, showing dimensionless groups that represent the mentioned problem. Equations using these nondimensional groups were then developed using statistical analyses and approximations based on principles of physics and on data of the human body. The results obtained with the proposed methodology are of very good quality, presenting high correlation coefficients and good agreement between measured and calculated data.

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.

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.

It is shown that the generation of cavities in a liquid can produce usable work, which is illustrated by the stretching of a string. This work is done during the expansion of the cavity, and not with its collapse. Basic equations are presented for the movement of a device moved by the so called cavity events. A theoretical solution is also proposed, which uses polynomial functions relating the so called "excess of pressure" in the cavity and time. Evaluations of the force generated during the expansion of the cavity showed a mean peak value of about 58 N for the moving container, while measurements with the container fixed to a support showed a peak value of 476 N, considered somewhat overestimated, because high frequency oscillations seem to superpose the mean behavior. Simultaneous phenomena occurring during the cavity events are also described. Series of pictures of the experiments are presented.

The size of the cross section of an ozonization column influences its hydrodynamic characteristics, which, on its turn, has effects on phenomena that depend on the relative movement between gas bubbles and liquid. To observe the influence of the cross sectional area on gas concentration and bubbles velocity, two columns were used. The first column had a square cross section with side of 0.19m and the second had a circular cross section with diameter of 0.10 m. The ascendant velocities of the bubbles and their concentration were measured in both columns and compared. The transversal spread of the plumes of bubbles was also quantified. The results show that the increase of the cross section of the column, in the proportion studied here, does not result in a similar increase of the cross section of the ascending plume of bubbles. Furthermore, the results of average velocities and concentrations obtained for the smallest cross section resulted independent of the liquid level in the column, while the results for the largest cross section showed to be dependent of this level. The ratio between the cross sectional areas of the larger and the smaller plumes of bubbles decreases for higher distances to the bottom of the columns.

La sección transversal de una columna de ozonización posee influencia directa sobre las características hidrodinámicas de esa columna, lo que se refleja en los fenómenos que dependen de la transferencia de masa en la interfase gas-líquido. En este estudio se utilizaron dos columnas con secciones transversales diferentes cuanto a la forma y al tamaño. La primera con sección transversal cuadrada de 0,19m y la segunda con sección transversal circular de 0,10 m de diámetro. Se midieron las velocidades ascensionales de las burbujas y su concentración. Los resultados obtenidos muestran que el aumento de la sección transversal en la proporción aquí estudiada no conlleva un aumento semejante de la sección transversal de la pluma ascendentes de burbujas, cuando son computadas las velocidades y concentraciones medias. Los resultados de velocidad media y de concentración media para la columna de sección más pequeña se mostraron independientes de la altura del líquido, mientras que los resultados de velocidad media y de concentración media obtenidos para la columna de sección más grande mostraron dependencia con la altura del líquido. La evolución de la razón de las áreas de la pluma a lo largo del eje longitudinal de las columnas se presenta y muestra que esta razón disminuye en la dirección del tope de las columnas.

A transferência de gases através da interface ar-água é um processo importante para ciclos climáticos de grande escala e para sistemas ambientais menores como rios, lagos, córregos e estações de tratamento de esgoto. Para avançar no entendimento dos princípios básicos envolvidos no fenômeno é necessária a utilização de técnicas e aparatos experimentais adequados. Neste estudo, foram realizadas medidas de concentração através da utilização de micro sonda de oxigênio, em tanque de grade oscilante. A dimensão do elemento sensor da micro sonda é da ordem de alguns micra. Os resultados demonstram a possibilidade de medir, sob condições turbulentas controladas similares às encontradas no ambiente, as flutuações de concentração de oxigênio no interior da camada limite existente imediatamente abaixo da interface ar-água.

Gas transfer across the air-water interface is an important process for large-scale climate cycles as well as smaller environmental systems such as rivers, lakes, streams, and wastewater treatment basins. To improve the understanding of the basic principles involved in this phenomenon it is necessary to use suitable apparatus and experimental techniques. In this study, a microprobe has been used for measurements of oxygen concentration in an oscillating-grid tank. The microprobe has tip dimensions of the order of a few microns. The results demonstrate that it is feasible to measure, under controlled turbulence conditions that are representative for environmental situations, the fluctuating oxygen concentrations that take place in a boundary layer below the air-water interface.

Neste trabalho estuda-se a transferência de massa gás-líquido a partir de bolhas de ar para a água, geradas por um difusor de ar, em uma coluna de aeração, mudando a vazão de ar de 400 L/h a 2000 L/h, o nível de água de 0,50 m a 1,80 m, cujas taxas de aplicação superficial de ar variaram de 3,1 L/m².s a 15,4 L/m².s. Várias características hidrodinâmicas foram medidas, tal como a velocidade ascensional das bolhas de ar e seus diâmetros, fundamentais para verificar o coeficiente de transferência de massa que estão na literatura, usando um equipamento laser para velocimetria não-intrusiva. Após os estudos da transferência de massa, foi concluído que a vazão de ar entre 400 L/h e 800 L/h e o nível de água de 1,80 m apresentou a maior eficiência de transferência de massa, garantindo para estas medidas, dentro da coluna em estudo, maior quantidade de oxigênio dissolvido.

The present work is a study of the mass transfer gas-liquid from air bubbles into water, generated by a diffuser of air, in a column of aeration, changing the air flow from 400 L/h to 2000 L/h, the level of water from 0.50 m to 1.80 m, whose taxes of superficial application of air had varied of 3.1 L/m².s to 15.4 L/m².s. Several hydrodynamics characteristics were measured, such as the velocity range of the air bubbles and their diameter, fundamental to check the mass transfer coefficient that are in literature, by using a laser equipment for non-intrusive velocimetry. After of the study of the mass transfer, it was concluded that the air flow between 400 L/h and 800 L/h and the level of water of 1.80 m was the most efficient of mass transfer, guaranteeing for these measure, into of the column in study, most quantity of dissolved oxygen.

Este estudo objetivou estimar a quantidade de sedimento que foi carreada da microbacia do Ribeirão Água Fria (Palmas, TO) entre fevereiro de 1998 e janeiro de 1999. Almejou-se ainda investigar as relações entre a produção de sedimento e alguns fatores antrópicos e ambientais. O método de Colby foi a técnica empregada no estudo. A produção específica de sedimento e o coeficiente de remoção de sedimentos foram parâmetros também investigados neste trabalho. Foi estimada uma quantidade de 138.619 toneladas de sedimento produzido e a produção específica de sedimentos foi estimada como sendo 827 t km-2 ano-1, enquanto que o coeficiente de remoção de sedimentos foi 6,2%. A fração suspensa foi a predominante durante quase todo o período de estudo.

This study aimed surveying the amount of sediment yielded from the Água Fria watershed (Palmas, Tocantins, Brazil), from February-1998 to January-1999, and investigating the relations between the sediment yield and some environmental and/or antropic factors. The Colby's method was the technique employed for this investigation. The specific sediment yield and sediment delivery ratio were also determined for this period. It was estimated that 138,619 tons of sediment were yielded and the specific sediment yield for the study area was 827 t km-2 y-1, while the sediment delivery ratio was 6.2%. The suspended load was the most dominating fraction in almost all the studied period.

No estado do Rio Grande do Norte, o aqüífero Barreiras constitui-se no principal manancial subterrâneo, sendo estimado para o ano de 2020 um crescimento de 35% sobre a demanda conhecida do aqüífero. Nesse contexto, o escoamento subterrâneo na região da lagoa do Bonfim tem sido amplamente estudado em função da implantação e ampliação da infra-estrutura hídrica na região. O objetivo principal deste trabalho é contribuir para o conhecimento do escoamento no aqüífero Barreiras e demonstrar a funcionalidade do Método de Elementos Analíticos (AEM) em aqüíferos estreitos (ou alongados) mediante o uso do Método de Imagens. Essa metodologia faz com que o aqüífero seja representado entre duas linhas retas infinitas. Por outro lado, a análise do escoamento torna-se grosseira em regiões próximas às fronteiras do aqüífero. A simulação foi capaz de produzir uma estimativa para a taxa de recarga na região igual a 0,9 mm/dia. O efeito do bombeamento sobre a lagoa do Bonfim reduz cerca de 5,0 m a cota do espelho de água.

In Rio Grande do Norte State, Barreiras aquifer is the most important groundwater reservoir. In local water resources planning it is estimated for year 2020 a rise of 35% in withdraws from that aquifer. In this sense, groundwater flow in Bonfim lake area has been hardly studied in order to evaluate how groundwater pumping interacts to surface water. The main objective in this work is to contribute to groundwater flow knowledge in the area and secondly to demonstrate the Analytic Element Method (AEM) functionality in strait (or elongated) aquifers by coupling the Method of Images. The proposed method allows the simulation to be extended infinitely between two straight lines. However, the results nearest regional boundaries become insensitive to the boundary shape. Thus, the simulation produced a recharge rate estimate about 0.9 mm/day. The groundwater pumping moves the Bonfim lake water level approximately to 5.0 m below.

A existência de lixões inativos aumenta consideravelmente o assim denominado "passivo ambiental"; tanto que a destinação final dos resíduos sólidos urbanos ocupa lugar primordial na pauta das questões ambientais das sociedades¹. No estado de Santa Catarina, pode-se afirmar que, atualmente, é formalmente desconhecido o estado real em que se encontram os "depósitos de destinação final" ou, mais simplesmente, os lixões inativos. Isto é talvez mais evidente na região carbonífera do estado, já tão sacrificada pelos impactos ambientais da mineração do carvão. Este trabalho buscou realizar um levantamento dos lixões inativos na região carbonífera de Santa Catarina, analisando os riscos que estes representam à saúde pública e ao meio ambiente. Os resultados obtidos mostram que, dos onze municípios pertencentes à região carbonífera, nove possuem lixões inativos. Nesses nove municípios, há onze lixões inativos que, segundo a presente avaliação, apresentam grande risco à saúde da população e ao meio ambiente quando considerados os parâmetros analisados.

The existence of inactive dumps considerably increases the so-called "environmental liability"; so much so that the final destination of urban solid residues takes a prominent place on the list of environmental issues of societies¹. In the state of Santa Catarina, it can be said that, currently, the real conditions of the "final destination deposits", or simply the inactive dumps, is officially unknown. This is maybe most evident in the carboniferous area of the state that already suffers from the environmental impact of coal mining. This study attempts to make a survey of the inactive dumps in the carboniferous area of Santa Catarina, analysing the risks they represent to public health and to the environment. The results gathered show that, of the eleven municipal districts in the carboniferous area, nine have inactive dumps. In these nine districts, there are eleven inactive dumps that, according to the this evaluation, represent a large risk to public health and the environment when the parameters analysed are taken into acount.

A existência de lixões inativos aumenta consideravelmente o assim denominado "passivo ambiental"; tanto que a destinação final dos resíduos sólidos urbanos ocupa lugar primordial na pauta das questões ambientais das sociedades¹. No estado de Santa Catarina, pode-se afirmar que, atualmente, é formalmente desconhecido o estado real em que se encontram os "depósitos de destinação final" ou, mais simplesmente, os lixões inativos. Isto é talvez mais evidente na região carbonífera do estado, já tão sacrificada pelos impactos ambientais da mineração do carvão. Este trabalho buscou realizar um levantamento dos lixões inativos na região carbonífera de Santa Catarina, analisando os riscos que estes representam à saúde pública e ao meio ambiente. Os resultados obtidos mostram que, dos onze municípios pertencentes à região carbonífera, nove possuem lixões inativos. Nesses nove municípios, há onze lixões inativos que, segundo a presente avaliação, apresentam grande risco à saúde da população e ao meio ambiente quando considerados os parâmetros analisados.

The existence of inactive dumps considerably increases the so-called "environmental liability"; so much so that the final destination of urban solid residues takes a prominent place on the list of environmental issues of societies¹. In the state of Santa Catarina, it can be said that, currently, the real conditions of the "final destination deposits", or simply the inactive dumps, is officially unknown. This is maybe most evident in the carboniferous area of the state that already suffers from the environmental impact of coal mining. This study attempts to make a survey of the inactive dumps in the carboniferous area of Santa Catarina, analysing the risks they represent to public health and to the environment. The results gathered show that, of the eleven municipal districts in the carboniferous area, nine have inactive dumps. In these nine districts, there are eleven inactive dumps that, according to the this evaluation, represent a large risk to public health and the environment when the parameters analysed are taken into acount.

O presente estudo versa sobre a variação espacial-temporal de parâmetros da qualidade da água e foi realizado em quatro rios estuarinos próximos às cidades de Macapá e Santana (AP) - Brasil, e trata especialmente de poluição microbiológica (coliformes fecais - CF), delineada em pesquisa de campo ocorrida entre o período de setembro de 1999 a setembro de 2002. A análise espacial-temporal dos parâmetros bacteriológicos mostrou um significativo grau de comprometimento e degradação ambiental em algumas seções de coleta. A obtenção de faixas de concentração mostrou-se importante para avaliar as freqüências e distribuições estatísticas de parâmetros da qualidade da água, principalmente para indicar riscos à saúde pública e aos ecossistemas aquáticos. Finalmente, devido a quase completa ausência de informações hidrodinâmica e climática sistematizada, a abordagem fundamentou-se na utilização de análise estatística. Contudo, verificou-se uma tendência de aderência dos dados a uma distribuição normal e um grau de deterioração da qualidade da água já presente nas seções estudadas.

This study presents the spatial and temporal variability of water quality parameters in rivers of Macapá and Santana region, State of Amapá, Brazil, especially faecal coliforms (FC), being used as indicators. Laboratory and field experiments were conducted in four estuarine rivers. The experiment included five sampling locations and the research was conducted from September 1999 to September 2002. Samples were collected once a monthly. The results of analysis provided us useful information for sanitary and public health planning. In addiction, a socio-economic study of several critical areas in the watershed was carried out. The results showed high faecal coliform concentrations. The complexity of space-temporal variability of the water quality was affected by various factors, such as climatic conditions, tidal variation and human activities. This information can be used in forecasting environmental and public health risks.

En este trabajo se estimó el valor del factor C de la Ecuación Universal de Perdida de Suelos para una cobertura muerta formada por residuos de podas de plazas y calles, colocados sobre un Oxisol fase arenosa, ubicado en el municipio de Itirapina, Estado de São Paulo, Brasil. El período considerado para el análisis fue del 1o de enero al 31 de marzo de 1996. El valor estimado del factor C para el período estudiado fue 0,075. Se concluyó que el material demostró eficiencia satisfactoria para su uso como material para controlar la erosión. Son necesarios estudios complementarios en el sentido de optimizar el uso de esta cobertura muerta como controladora de la erosión y como abono orgánico, bien como sistematizar el estudio simultáneo con la determinación del factor C.

In this paper the C factor of the Universal Soil Loss Equation was estimated for a mulch of yard debris, disposed on the surface of sandy red yellow latossol (Hapludox - Oxisol). The experiment was conducted at the city of Itirapina, state of São Paulo, Brazil, during the heavy rain period from January 1st to March 31st, 1996. The value of the C factor estimated for that period was 0.075. The material presented satisfactory effectiveness to control soil erosion. Further studies are needed to evaluate the combined effect of this mulch as soil erosion controlling material and organic fertilizer.

Neste trabalho estima-se o valor do fator C da Equação Universal de Perda de Solo para uma cobertura vegetal morta formada de resíduos de podas de praças e ruas, dispostos superficialmente sobre um Latossolo Vermelho-Amarelo fase arenosa, localizado no município de Itirapina (SP). O período considerado para análise é de 1o de janeiro a 31 de março de 1996. O valor estimado do fator C para o período de estudo foi 0,075. Conclui-se que o material demostrou eficiência satisfatória para uso como material de controle da erosão. São necessários estudos complementares para otimizar o uso da cobertura morta como controlador da erosão e como adubo orgânico e sistematização do estudo conjunto com a determinação do fator C.