La evaporación del agua del suelo bajo condiciones controladas por la atmósfera, también denominado primera etapa de la evaporación, tiene gran importancia en la Agronomía e Hidrología para aprovechar o predecir el comportamiento del agua en un suelo entre chubascos sucesivos. Sin embargo, no se conoce con precisión cuando termina este periodo. En este trabajo se aprovecha una solución analítica exacta de la ecuación de Richards para caracterizar la duración de esta etapa. Se proponen alternativamente dos modelos sencillos para caracterizar la evaporación durante esta etapa en concordancia con los resultados teóricos más precisos.

La evapotranspiracion es la perdida de agua de la superficie terrestre hacia la atmosfera a traves de la vaporizacion del agua liquida, Dentro de los metodos para su estimacion, se encuentran los directos (balance hidrologico, lisimetros); indirectos (climatologicos, estadisticos, tanque de evaporacion) y modelos de simulacion. El objetivo de este trabajo estuvo dirigido a desarrollar un modelo matematico de caracter mecanicista principalmente, con objeto de comprender y predecir la evapotranspiracion maxima de agua (ETmax) desde un cultivo para su uso en la educacion agronomico superior. A traves de un enfoque agrofisico se elaboro un modelo que predice la evapotranspiracion maxima de los cultivos dadas las caracteristicas fitometricas, meteorologicas y de localizacion del sitio. El modelo discierne aspectos estructurales y funcionales a nivel de estratos foliares del dosel prediciendo la evapotranspiracion maxima en lapsos temporales de minutos

Se ha desarrollado un modelo para minimizar el consumo de agua y descarga de efluentes en la industria azucarera de caña. Este modelo propone reusar una corriente de agua sin tratamiento, si su concentración de contaminantes lo permite, y en caso contrario, selecciona el mejor tratamiento alternativo (tomando en consideración su costo y eficiencia de remoción de contaminantes). El programa informa los detalles de las cantidades de agua que serán reusadas sin tratamiento, y las conrrientes de agua que se someterán a tratamiento, antes de ser reusadas. Como punto de partida, se considera que cada unidad de producción tiene un consumo específico de agua que debe ser abastecida desde las fuentes de agua regenerada. El caso industrial descrito en este trabajo considera diecisiete corrientes de agua y efluentes de las unidades de producción (solamente los flujos que tengan sacarosa como contaminante principal), y cuatro unidades de tratamientos de efluentes. Se han determinado los siguientes parámetros en cada corriente de agua: flujo de agua, contaminante principal, demanda química de oxígeno (DQO), temperatura (T), pH, conductividad y concentración de sólidos totales. Se seleccionaron los procesos de tratamiento de acuerdo a la naturaleza orgánica del efluente: tratamiento aerobio (fangos acitvados), tratamiento anaerobio (UASB), membranas y lagunas o humedales construidos

La evaporacion del agua del suelo bajo condiciones controladas por la atmosfera, tambien denominado primera etapa de la evaporacion, tiene gran importancia en la Agronomia e Hidrologia para aprovechar o predecir el comportamiento del agua en un suelo entre chubascos sucesivos. Sin embargo, no se conoce con precision cuando termina este periodo. En este trabajo se aprovecha una solucion analitica exacta de la ecuacion de Richards para caracterizar la duracion de esta etapa. Se proponen alternativamente dos modelos sencillos para caracterizar la evaporacion durante esta etapa en concordancia con los resultados teoricos mas precisos.

Se desarrolla un modelo basado en la hipótesis de la distribución logarítmica normal del tamaño de poro para describir la curva de retención de agua. Los sustratos, de características muy diversas, se caracterizan aplicando una nueva metodología de laboratorio, que proporciona un elevado control de errores. Para evaluar la validez del modelo planteado, se compara con el modelo de Van Genuchten (1980) y con dos modelos polinómicos de tercer grado. Se plantea una simplificación del modelo log-normal reduciendo la integral doble a una sencilla. Respecto al valor de la porosidad se consideran dos variantes, en una se considera el valor calculado por el modelo, y en la otra el valor experimental entra como dato en el proceso de cálculo. Los modelos se comparan estudiando la falta de ajuste de los datos a cada modelo, y por el análisis de los residuos. El modelo log-normal presenta un poder predictivo similar al de Van Genuchten y superior a los dos modelos polinómicos. La simplificación planteada reduce la complejidad del cálculo manteniendo la fiabilidad. Se facilita el cálculo si se deja que el modelo calcule los valores de desplazamiento y escalado, comparando posteriormente su suma con el valor experimental de la porosidad.

A gestão da qualidade da água no Brasil não tem merecido o mesmo destaque dado à gestão da quantidade da água, quer no aspecto legal, quer nos arranjos institucionais em funcionamento no setor ou no planejamento e na operacionalização dos sistemas de gestão. Dessa forma, o principal foco da pesquisa foi contribuir, no âmbito da gestão de recursos hídricos e ambientais, para o conhecimento, em termos matemáticos e experimentais, da qualidade da água e da capacidade de autodepuração do Rio Pomba, utilizando modelos matemáticos como subsídio para a tomada de decisão nos processos de planejamento e gestão dos recursos hídricos. Foram utilizados no trabalho os modelos matemáticos de Streeter-Phelps modificado, QUAL-UFMG e QUAL2Kw para avaliar a qualidade da água e a capacidade de autodepuração, em termos espaciais e temporais, do curso médio do Rio Pomba. A análise espacial compreendeu o estudo da qualidade da água ao longo de nove seções de monitoramento, entre os municípios de Astolfo Dutra e Cataguases, perfazendo um trecho total de 42,8 km, e a análise temporal contemplou os estudos nos períodos seco e chuvoso, entre os meses de outubro de 2008 a janeiro de 2009. Para melhor representar as condições qualitativas dos ecossistemas aquáticos, os mesmos foram calibrados e validados utilizando, respectivamente, 16 e 6 parâmetros de qualidade da água. O estudo da capacidade de autodepuração do Rio Pomba deu-se em função dos resultados gerados pelos modelos de qualidade, principalmente em termos de Oxigênio Dissolvido (OD), Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e dos coeficientes de desoxigenação (K1) e reaeração (K2). Os resultados encontrados indicaram que uma das principais fontes de degradação da qualidade das águas do curso médio do Rio Pomba é o lançamento de efluentes domésticos nos dois períodos hidrológicos estudados, devido às grandes concentrações de matéria orgânica encontradas. Durante o período seco, o constituinte de qualidade da água melhor associado à condição de degradação das águas do Rio Pomba foi a DBO, apresentando concentrações da ordem de 5 mg L-1, sendo as maiores concentrações encontradas na cidade de Cataguases, com 13 mg L-1. Nesse município, a concentração de DBO ficou acima do limite estabelecido na Resolução CONAMA 357/2005, estando o curso d’água na condição classe 4. A concentração média de oxigênio dissolvido encontrada no período seco do ano foi de 5,6 mg L-1. Durante o período chuvoso verificou-se melhora na qualidade da água, em termos de OD (6 mg L-1), mas o excesso de matéria orgânica (7,3 mg L-1) e o aumento das concentrações de outros parâmetros de qualidade da água, como sedimentos, fósforo, nitrogênio e coliformes, fez decrescer os níveis satisfatórios de qualidade, impossibilitando o uso dessas águas para algumas finalidades. A situação qualitativa dos recursos hídricos, nesse período, só não se encontra pior devido à vazão expressiva no Rio Pomba, uma vez que ocorre um processo de diluição da matéria orgânica e dos demais constituintes de qualidade da água. Segundo a Resolução CONAMA 357/2005, todo o trecho estudado está na condição classe 3. No trecho localizado entre os municípios de Astolfo Dutra e Dona Euzébia encontrou-se, nas duas condições hidrológicas, a menor capacidade de autodepuração de efluentes, sendo necessário tomar medidas preventivas no controle dos lançamentos in natura de esgotos domésticos diretamente no curso d’água. O modelo matemático que melhor se ajustou aos dados de qualidade de água no Rio Pomba foi o QUAL-UFMG, considerando os períodos seco e chuvoso. Verificou-se que a utilização de modelos matemáticos na avaliação da qualidade da água e nos estudos de autodepuração em rios pode constituir importante ferramenta no subsídio para a tomada de decisão nos processos de planejamento, monitoramento e gestão dos recursos hídricos. | Water quality management in Brazil has not been deserving the same prominence given to water quantity management, being these in legal aspects, institutional arrangements, or in the planning and operation of management systems. Thus, the main focus of this research was to contribute, in the ambit of water resources and environment, for the knowing, in mathematical and experimental terms, of water quality and of the capacity of self- purification of Pomba river, using mathematical models as supporting decision-making in the process of planning and management of water resources. It was used the mathematical models of Streeter-Phelps, modified, QUAL-UFMG and QUAL2Kw for evaluating water quality and the capacity of self-purification, both in terms of space and time, of the medium course of Pomba river. The spatial analysis covered the study of water quality along nine sections of monitoring, between the cities of Astolfo Dutra and Cataguases, completing a total distance of 42,8 km, and the time analysis comprised studies in dry and rainy periods, between the months of October of 2008 to January of 2009. In order to better represent the qualitative conditions of the aquatic ecosystems, the models were calibrated and confirmed using, respectively, 16 and 6 parameters of water quality. The study of the capacity of self-purification of Pomba river was made following the results generated by quality models, mainly in terms of dissolved oxygen (DO), biochemical oxygen demand (BOD), deoxygenation rate constant (K1) and reaeration (K2). The found results showed that one of the main sources of degradation of water quality of the medium course of the Pomba river refers to the throwing of domestic sewage in both hydrological periods studied, due to the great concentration of organic matter found. During the dry period, the water quality constituent that influenced the most in the degradation of the water of Pomba river was the BOD, presenting concentrations of order of 5 mg L-1, the greatest concentrations were found in the city of Cataguases, with 13 mg L-1. In that city the BOD concentration was above the limit established by the resolution of CONAMA 357/2005, being this water course ranked in class 4. The medium concentration of dissolved oxygen found in the dry period of the year was 5,6 mg L-1. During the rainy period it was found a improvement of water quality in terms of DO (6 mg L-1), but the excess of organic matter (7,3 mg L-1) and the increasing of the concentration of other water quality parameters, as sediments, phosphorus, nitrogen and coliforms, made decrease the satisfactory levels of water quality making it impossible to use these waters for certain activities. The qualitative situation of water sources in this period is not worse just because of the expressive flowing of Pomba river, since it occurs a process of dilution of organic matter and of constituents of the water quality. According to the resolution CONAMA 357/2005, all the studied patch is ranked in class 3. In the patch located between the cities of Astolfo Dutra and Dona Euzébia it was found, in both hydrological conditions, the least capacity of self-purification of effluents, making it necessary to take preventive actions to control the throwing in natura of domestic sewages directly on water flow. The mathematical model that adjusted better to the data of water quality of Pomba river was the QUAK-UFMG, considering both dry and rainy periods. It was verified that the use of mathematical models in the evaluation of water quality and in studies of self- depuration in rivers may constitute an important tool as support in the decision-making in the process of planning, monitoring, and management of water resources. | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico