Aim To demonstrate the importance of calibration in mathematical modeling of self-purification in lotic environments, this study simulated the behavior of various parameters in a river with average annual flows between 4.0 and 32.0 m3.s-1, in a segment downstream from the entry of treated wastewater from a sewage treatment station (average monthly flow of 2.1 m3.s-1). Methods Numerical solution by finite difference of the advection-diffusion equation was used to study the dispersion and to quantify and monitor the evolution over time of the parameters DO, BOD5, Ptotal, NH3, NO3- and the levels of the heavy metals cadmium, chromium, copper, lead and zinc. The longitudinal behavior of the water quality parameters simulated by calibrating the state variables was compared with the behavior of the same parameters simulated via state variables available in the literature. The sensitivity of the state variables was also analyzed. Results The calibration process led to good fits between the simulated and actual data for all the parameters analyzed. On the other hand, the comparison of the water quality model using calibrated state variables with the model based on state variables obtained in the literature revealed inconsistencies regarding the parameters DO, Ptotal, ammonia, nitrate and all the heavy metals. Conclusions Considering the wide threshold ranges of the state variables in the literature and the dearth of studies on calibrating the coefficient of decay and quantifying the release of heavy metals by bottom sediment, this study can serve as a base for future investigations in lotic environments with similar hydraulic and water quality characteristics.

No abstract

Para a concessão de outorga em Minas Gerais, o IGAM adota como vazão de referência a Q7,10 em base anual, aplicando-se o percentual outorgável máximo de 50%. Com foco na otimização hídrica, o artigo teve como objetivo avaliar o impacto no potencial de usos da água ao se considerar novos critérios na estimativa da vazão de referência: a sazonalidade do regime de ocorrência de vazão e percentuais máximos outorgáveis acima de 50% da Q7,10. O potencial desses novos critérios foi avaliado, tendo como prioridade garantir a vazão mínima residual (50% da Q7,10) nos cursos de água. A área de estudo foi a bacia do rio Araguari, Minas Gerais. A substituição do critério anual pelo sazonal mostrou um aumento na vazão disponível para captação, principalmente no período chuvoso, sendo em média 47% superiores. A utilização de percentuais mais permissivos da Q7,10 como critério de outorga frente ao atual teve, como principal resultado, a identificação de regiões onde, mesmo adotando 100% da Q7,10 como vazão máxima outorgável, os volumes captados ultrapassam o máximo permitido. No que se refere às áreas críticas com conflitos entre demandas, foram estimados racionamentos significativos em períodos de estiagem, com um valor médio máximo mensal de 84,7%. Nos reservatórios de Nova Ponte, Miranda, Capim Branco 1 e 2 do rio Araguari, o potencial ainda existente para captação se mostra favorável, com capacidade para abastecer cidades do porte de Uberlândia.

Recebido em 23 de dezembro de 2021 / Aceito em 21 de abril de 2022 RESUMO. Neste artigo o método multigrid algébrico baseado em agregac ¸ão suavizada, o método clássico de Ruge-Stuben e o método GMRES pré-condicionado por multigrid algébrico foram utilizados para a soluc ¸ão da equac ¸ão do fluxo livre estacionário em domínio georreferenciado. A disponibilidade dos códigos computacionais permitiu avaliar a aproximac ¸ão de elementos finitos sob a perspectiva dos métodos multigrid algébricos e respectiva combinac ¸ão, como pré-condicionante, com o método GMRES. As diferenc ¸as máximas entre soluc ¸ões por diferentes métodos, o tempo necessário para obter as soluc ¸ões dos sistemas lineares associados, em cada uma das iterac ¸ões de Picard, os residuais de cada um dos métodos iterativos e os residuais em cada uma das iteradas de Picard são apresentados e discutidos. Como resultado da análise, os métodos pré-condicionados são mais eficientes no sentido do menor tempo computacional aliado à estabilidade do número de iterac ¸ões. A análise dos residuais das iterac ¸ões de Picard permite comparar a evoluc ¸ão dos diferentes métodos de soluc ¸ão dos sistemas lineares. O detalhamento dos residuais dos métodos iterativos em cada passo das iterac ¸ões de Picard permitiu uma visão mais abrangente e uma análise da convergência. Em detalhes, o método baseado em agregac ¸ão suavizada necessita de um número expressivamente menor de iterac ¸ões quando comparado ao método clássico de Ruge Stüben nas primeiras iterac ¸ões de Picard. O pré-condicionamento reduz o número de iterac ¸ões em relac ¸ão às iterac ¸ões iniciais e há uma persistência da reduc ¸ão do número de iterac ¸ões do método baseado em agregac ¸ão em relac ¸ão ao método clássico.

Primeiramente aos meus pais, Hélio e Vanusa, que sempre incentivaram e apoiaram meus estudos, garantindo todo o necessário para minha formação, e que sofreram com a distância decorrente da mudança de cidade a mais de 400km de distância.Ao meu amor Denici, minha noiva e esposa (em questão de meses!), que conheci e me apaixonei ao longo do doutorado. Ela foi minha fundação na reta final da pesquisa, dividindo cada momento de dificuldade e respirando aliviada após o depósito.Ao meu orientador, Edson Wendland, pela paciência, contribuição e apoio nesta pesquisa.Aos meus amigos Jean, Alan (que me acompanha a mais de 10 anos desde a graduação!) e João Paulo, que me apoiaram e contribuíram significativamente na melhora das minhas habilidades de programação. Ao Prof. Jaime, por ter me recebido em seu grupo de pesquisa em Valência, auxiliando em minha adaptação no intercâmbio e me permitindo experimentar a verdadeira paella valenciana! Aos colegas do LHC, pela convivência, ensinamentos e companheirismo. Ao Prof. Murilo, pela oportunidade de poder prosseguir com sua linha de pesquisa.Aos demais professores que conheci durante minha trajetória nestes 5 anos de doutorado.A secretaria do PPGSHS, em especial a Sá e a Rose, sempre eficientes e prestativas.