RESUMO O estudo de vazões mínimas torna-se cada vez mais importante devido à relação com a sustentabilidade de ecossistemas, da economia e como sentinela das mudanças climáticas. O objetivo deste artigo é contribuir para o tratamento teórico sobre extremos mínimos e, especificamente, vazões mínimas. O método divide-se em duas abordagens: i) convencional; ii) assintótica. Na análise convencional foram ajustadas as distribuições de Weibull (W2) e Lognormal de dois parâmetros (LN2) às séries de vazões mínimas anuais e mínimas médias de 7 dias. Na análise assintótica duas distribuições “mãe”, distribuições de todas as vazões médias diárias, com comportamento de potência para vazões mínimas, foram investigadas: i) Gama; ii) LN2. O estudo foi aplicado a 11 estações fluviométricas da bacia hidrográfica do rio Iguaçu com 48 anos de dados. Concluiu-se que a distribuição LN2 apresentou melhor ajuste segundo o teste χ 2 . Verificou-se que a distribuição Gama, com relação aos mínimos, tende a uma função de potência, e em consequência à distribuição W2. Os parâmetros k, b e µX, das vazões mínimas anuais moduladas, ajustaram-se bem à distribuição LN2. De acordo com as duas abordagens utilizadas, pode-se recomendar a LN2 para estudos de vazões mínimas na bacia hidrográfica do rio Iguaçu.

ABSTRACT The study of minimum flows is increasingly important due to the relationship with ecosystem sustainability, the economy and its role as a sentinel of climate change. The aim of this paper is to contribute to the theoretical treatment of minimum extremes and, specifically, minimum flows. The method has two approaches: i) conventional; ii) asymptotic. In conventional analysis, the Weibull (W2) and Lognormal distributions of two parameters (LN2) were adjusted to the series of annual minimum flows and minimum averages of 7-day flows. In the asymptotic analysis approach two parent distributions, the distributions of all average daily flows, with power behavior for minimum flows, are investigated: i) Gamma; ii) LN2. The theory studied in this paper is applied to 11 gauged stations in the Iguaçu river basin with 48-year data series. It was concluded that the LN2 distribution presents the best fit according to the χ 2 test. It was found that the Gamma distribution, with respect to the minimums, tends to a power function, and consequently the W2 distribution. The parameters k, b and μ X , of the normalized annual minimum flow series are well-fitted to the LN2 distribution. According to both approaches, LN2 can be recommended for studies of minimum flows in the Iguaçu river basin.

RESUMO Resultados de um estudo cujo objetivo geral foi verificar a eficiência, com dados hidrológicos de vazão, o parâmetro "curve number" (CN) de retenção de águas pluviais em bacias hidrográficas, na escala regional, através da análise estatística multivariada visando contribuir para a gestão e manejo dos recursos hídricos. O CN faz parte do método de estimativa de vazões do Soil Conservation Service (SCS), um modelo chuva-vazão que é utilizado para estimar vazões em pequenas bacias com base em dados pedológicas e de evolução de uso e ocupação do solo. O método foi aplicado em 14 sub-bacias hidrográficas - PR, cujo exutório coincidisse com as estações de coleta de vazão, visando compor os pontos amostrais para a análise estatística multivariada de correlação canônica. O resultado da correlação canônica, representada pelo R canônico foi igual a 0.90 com R2 canônico igual a 0.81, qui-quadrado (χ2) de 15.8577 e GL (graus de liberdade) igual a 7, o que é muito significativo e expressa alta correlação entre o método e as vazões. Estes resultados confirmam a hipótese de que o CN pode ser validado pela vazão.

ABSTRACT The present study presents the results of research whose main objective was to use hydrological data on flow to verify the efficiency of the parameter curve number (CN) of rainwater retention in river basins on a regional scale, through multivariate statistical analysis, to contribute to the administration and management of water resources. The CN is part of the method of estimating flow used by the Soil Conservation Service (SCS). This rainfall-runoff model is used to estimate flow in small river basins, based on soil data and the evolution of land use and occupation. The method was applied to 14 hydrographic sub-basins - PR, whose confluences coincide with the gauging stations, to set up the sampling points for the multivariate statistical analysis of canonical correlation. The result of the canonical correlation, represented by the canonical R was equal to 0.90 with canonical R2 equal to 0.81, chi-square (χ2) of 15.8577 and DF (degrees of freedom) equal to 7, which is very significant and expresses a high correlation between the method and flow rates. These results confirm the hypothesis that the CN can be validated by the flow.

RESUMEN Los resultados de un estudio cuyo objetivo general fue verificar la eficiência, utilizando los datos de flujo hidrológicos, el parámetro "curve number" (CN) de retención de agua de lluvia en las cuencas hidrográficas, a escala regional, mediante un análisis estadístico multivariante, para contribuir a la gestión y manejo de los recursos hídricos. La CN es parte de la estimación de flujo del Soil Conservation Service (SCS), un modelo de precipitación-flujo que se utiliza para estimar los caudales en cuencas pequeñas con base en datos del suelo y evolución del uso y la ocupación. El método se aplicó a 14 sub-cuencas - PR, exutório que coincidió con la colección fluyen estaciones, Para componer los puntos de muestreo para el análisis multivariante de correlación canónica. El resultado de la correlación canónica representado por R canónica fue igual a 0,90 con R2 canónica igual a 0,81, chi-cuadrado (χ2) de 15.8577 y GL (grados de libertad) igual a 7, que es muy significativo y expresó alta correlación entre las tasas de método y de flujo. Estos resultados confirman la hipótesis de que la CN puede ser validada por el flujo.

RESUMO Modelos matemáticos de qualidade de água têm sido utilizados como ferramentas para o planejamento e a gestão de recursos hídricos em diversos países. Em geral, em rios, as análises são baseadas em simulações considerando condições de escoamento de regime permanente. Entretanto, bacias urbanas apresentam uma intensa dinâmica, consequente de mecanismos de uso e ocupação do solo, capaz de induzir processos de poluição que requerem uma análise que contemple aspectos físicos, químicos e biológicos. A abordagem em estado não-permanente permite descrever de forma mais realista estas características, e associar de maneira consistente as interações de qualidade e quantidade de água, em função da representação hidrodinâmica de um sistema. Esta pesquisa contribui para esse entendimento usando como estudo de caso o rio Iguaçu, localizado na região metropolitana de Curitiba, ao analisar potenciais impactos de avaliações de qualidade baseadas em uma comparação de condições de estado permanente e não-permanente como forma de subsidiar elementos para a gestão do uso da água. O modelo aqui proposto (SIHQUAL), desenvolvido em módulos tradicionais, utiliza métodos de diferenças finitas explícitas para solução das equações de Saint-Venant integradas com a equação de transporte de massa, para demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e oxigênio dissolvido (OD). Para a análise de qualidade da água utilizou-se do conceito de curva de permanência de qualidade da água. Observou-se principalmente que modelos em estado transiente oferecem maior flexibilidade e uma distinta perspectiva para o gerenciamento, em especial quanto à aplicação dos instrumentos de gestão de recursos hídricos, como o enquadramento.

ABSTRACT Water quality models have been used as tools for planning and water resources management in many countries. Generally, in rivers the simulations are based on flow conditions under steady regime. However, urbanized basins have an intense dynamics, the consequence of land use and soil occupation mechanisms, able to induce pollution processes that require representation of physical, chemical and biological processes. The unsteady regime approach provides a better description of these characteristics, and a more consistent association of water quality and quantity interactions, based on a hydrodynamic representation of the system. This paper aims to contribute to this understanding using as case study the Iguaçu river, located in the metropolitan region of Curitiba, analyzing possible impacts of quality evaluations based on an analogy between steady and unsteady regime conditions as a manner of supporting water management elements. The proposed model (SIHQUAL), developed in traditional modules, uses explicit finite difference methods to solve the Saint-Venant equations integrated with the mass transport equation, for biochemical oxygen demand (BOD) and dissolved oxygen (DO) concentrations. The frequency curve concept was used to analyze the water quality. It was observed mainly that water quality models under unsteady state offer more flexibility and a different perspective for management, especially regarding the implementation of water resources management instruments, like the framework.

This paper presents a new approach for short-term hydro power scheduling of reservoirs using an algorithm-based Particle Swarm Optimization (PSO). PSO is a population-based algorithm designed to find good solutions to optimization problems, its characteristics have encouraged its adoption to tackle a variety of problems in different fields. In this paper the authors consider an optimization problem related to a daily scheduling of small hydro power dispatch. The goal is construct a feasible solution that maximize the cascade electricity production, following the environmental constraints and water balance. The paper proposes an improved Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm, which takes advantage of simplicity and facility of implementation. The algorithm was successfully applied to the optimization of the daily schedule strategies of small hydro power plants, considering maximum water utilization and all constraints related to simultaneous water uses. Extensive computational tests and comparisons with other heuristics methods showed the effectiveness of the proposed approach.

A necessidade de modelar o fluxo de veículos tem se tornado uma prioridade nos grandes centros urbanos e vias de trânsito em geral. Esse tipo de modelagem pode ser usado como ferramenta para estabelecer novas estratégias, políticas de gerência e controle de tráfego para melhorar a eficiência do sistema de transportes. O tráfego de veículos pode ser representado fisicamente por três escalas: microscópica, macroscópica e cinética. Na modelagem matemática de sistemas físicos complexos, tais como o tráfego, nenhuma representação destas escalas é efetivamente consistente com a física do sistema analisado. Por outro lado, os autômatos celulares vêm se destacando entre os principais modelos computacionais para simulação do tráfego de veículos devido a sua capacidade de representar as principais características do tráfego, utilizando regras simples e baixo custo computacional. A diferença nesse tipo de modelagem é de não envolver nenhum tipo de equação. O principal objetivo deste trabalho é compreender o uso da modelagem computacional no estudo do tráfego de veículos por meio dos autômatos celulares. Isso é feito apresentando um modelo que emprega regras microscópicas na movimentação dos veículos em pista com uma faixa em sentido único. Os resultados obtidos são os gráficos da densidade vs. fluxo, conhecido como diagrama fundamental, e da densidade vs. velocidade

The necessity to model the flow of vehicles has become a priority in large urban centers and transit routes in general. This type of modeling can be used as a tool to establish new strategies, policy management and traffic control, to improve efficiency in the transport system. The vehicle traffic can be physically represented by three scales: microscopic, kinetic and macroscospic. In mathematical modeling of complex systems, such as traffic, none of these scale representations is effectively consistent with the physics of the system analyzed. On the other hand, cellular automata are distinct among the main computational models for simulation of vehicular traffic due to its ability to represent the principal characteristics of the traffic by using simple rules and low computational cost. The difference is that this type of modeling does not involve any kind of equation. The main objective of this work is to understand the use of computational modeling in the study of vehicular traffic through cellular automata. This is done by presenting a model that employs microscopic rules on movement of vehicles on the track with a single one-way road. The results are expressed through by graphs, flow vs. density, known as the fundamental diagram, and density vs. velocity.

A necessidade de modelar o tráfego de pedestres tem se tornado uma prioridade em ambientes por onde os pedestres possam circular. As pesquisas avançam na tentativa de solucionar acidentes relacionados a multidões. Além disso, analisar estruturas para pedestres antes que elas tenham sido construídas tem se tornado uma exigência das autoridades, assim como poder gerenciar o fluxo de pedestres nessas instalações. Para caracterizar este comportamento, surgiram estudos abrangendo teorias da física e da matemática, que analisam o tráfego de pedestres através de modelos descritos por equações diferenciais e íntegro-diferenciais. Neste trabalho apresenta-se um exemplo de modelo para o tráfego, abordando-o sob a escala macroscópica de modelagem do tráfego e sua ligação direta com a física e os modelos hidrodinâmicos. Aplica-se o modelo criado a uma situação de caminhada, onde os resultados foram comparados a outros trabalhos referentes a simulações e observações experimentais sobre o tráfego de pedestres, encontrados na bibliografia.

The need to model the traffic of pedestrians has become a priority in environments where pedestrians can circulate. The research has advanced in an attempt to solve accidents related to large crowds. Furthermore, analyzing structures for pedestrians before they have been built has become a requirement of the authorities, as well as being able to manage the flow of pedestrians in those facilities. To characterize this behavior, studies have emerged including theories of physics and mathematics, which analyze pedestrian traffic through models described by differential and integral-differential equations. This work presents the macroscopic scale modeling of traffic and its direct connection with physics and hydrodynamic models. The model was applied to a walk situation where the results were compared with other work on the simulations and experimental observations on the pedestrian traffic, found in the bibliography.

A realidade atual da Região Metropolitana de Curitiba (RMC) em relação à gestão de resíduos sólidos domiciliares foi a motivação inicial desta pesquisa. Seu objetivo principal consiste em identificar e hierarquizar as alternativas tecnológicas disponíveis para o tratamento desses resíduos. Os resultados obtidos derivaram do conhecimento da quantidade de resíduos gerados na RMC e da revisão da literatura, que serviu de suporte para a identificação de alternativas tecnológicas para o tratamento de resíduos domiciliares. Para a determinação da hierarquia entre as alternativas de tratamento foi adotado o método AHP - Analytic Hierarchy Process. A aplicação deste método prmitiu hierarquizar as tecnologias, sendo a reciclagem identificada como como a mais adequada, com somatória dos pesos igual a 3,488, e a incineração, como a menos adequada, com somatória igual a 1,005. Como resultado principal produziu-se uma ferramenta que permitiu simular cenários em função da alteração dos valores dos critérios adotados. Cada novo cenário possibilita a utilização da mesma metodologia aplicada à RMC como apoio à tomada de decisão em outras circunstâncias, específicas para cada município ou consórcio de municípios.

The current situation of the Metropolitan Region of Curitiba (RMC) in terms of the management of domestic solid waste was the initial motivation for this study. It aims to identify and evaluate alternative technologies for municipal solid waste treatment in order to minimize the quantity of solid waste disposed in landfills. The results resulted from the analysis of the amount of domestic solid waste produced in RMC, and also on a literature review, which was used to identify some technologies used to treat municipal solid waste. The AHP - Analytic Hierarchy Process was used to establish a coherent hierarchical arrangement of the alternative treatments. The application of this method placed recycling at the top of the hierarchy, with a value for the sum of weights of 3,488, whereas the value for incineration was 1,005. Those results show that it is possible to determine, in a decreasing order, the position of each technology to be used for the treatment of municipal solid waste in addition to sanitary landfills. The main result of the study was the production of tool that allowed the simulation of sceneries based on the alteration of the values of the criteria adopted. Each scenario allowed the utilization of the same method applied to RMC to support decision making in other circumstances, which can be specific for each municipality or a consortium of municipalities.