Análisis de flujos de agua en áreas metropolitanas desde la perspectiva del metabolismo urbano / Analysis of water flows in metropolitan areas from the urban metabolism perspective

Las áreas urbanas demandan flujos intensos de agua para su funcionamiento. El análisis de su estado es mejor entendido a partir de estudios metabólicos que permiten analizar los flujos de agua que entran y salen del sistema urbano. Objetivo: Cuantificar los flujos de agua del Área Metropolitana Centro Occidente (Colombia), determinando la magnitud de sus demandas y el grado de exigencia de la ciudad sobre el recurso agua. Método: Se utilizó como herramienta metodológica el análisis de flujos de materiales para cuantificar los flujos de entrada, intermedios y de salida del sistema urbano. Resultados: En el área de estudio, el 86% del agua es abastecida por el río Otún como principal fuente local y el 14% restante es abastecido de fuentes hídricas externas. El agua derivada anualmente para el abastecimiento urbano de sus 599.618 habitantes alcanzó los 31,2 MMC/año, es decir 113 l/hab/día. Con relación a los flujos de salida se destaca cómo las aguas residuales se vierten directamente a las fuentes hídricas sin ningún tipo de tratamiento previo. El balance de materia determinó un flujo volumétrico de agua para el año 2011 de 155,2 MMC/año que entran y salen de la región metropolitana. Conclusión: En el Área Metropolitana Centro Occidente la gestión del recurso hídrico obedece a un proceso lineal (captación, distribución, consumo y vertimientos) generando desechos no tratados que son reintroducidos al ciclo ecosistémico. La demanda y el consumo de agua tienen una tendencia decreciente en oposición al crecimiento poblacional, indicando un mejor uso racional del recurso o una estrategia de adaptación al costo del servicio público.

Urban areas require intense water flows in order to operate. The analysis of the state of such water flows is better understood from metabolic studies that allow analyzing water flows entering and leaving the urban system. Objective: Quantify water flows of the Colombian Central-Western Metropolitan Área, determining the extent of its demands and the strictness of the city on water resources. Method: The material flow analysis was used as methodological tool to quantify the urban system inflows, intermediate flows and output flows. Results: In the area studied, 86% of the water is supplied by the Otún river as the main local source and the remaining 14% is supplied by external water sources. The water diverted annually for the urban supply of its 599.618 inhabitants consumption reached 31.2 MMC/year that is 113 l/person/day. Regarding outflows it is important to highlight that wastewater is discharged directly into water sources without any pre-treatment. The material balance determined a volumetric water flow for 2011 of 155.2 MCM/year that enters and leaves the metropolitan region. Conclusion: In the Central-Western Metropolitan Área water resource management follows a linear process (collection, distribution, consumption and discharges) generating untreated waste streams that are reintroduced into the ecosystem cycle. The demand and consumption of water have a decreasing trend in opposition to population growth, indicating better rational use of resources or an adaptation strategy to the public service cost.

Influence of peak flow changes on the macroinvertebrate drift downstream of a Brazilian hydroelectric dam / Influência de alterações de vazão sobre a deriva de macroinvertebrados a jusante de uma barragem hidrelétrica brasileira

Successive daily peak flows from hydropower plants can disrupt aquatic ecosystems and alter the composition and structure of macroinvertebrates downstream. We evaluated the influence of peak flow changes on macroinvertebrate drift downstream of a hydroelectric plant as a basis for determining ecological flows that might reduce the disturbance of aquatic biota. The aim of this study was to assess the influence of flow fluctuations on the seasonal and daily drift patterns of macroinvertebrates. We collected macroinvertebrates during fixed flow rates (323 m3.s1 in the wet season and 111 m3.s1 in the dry season) and when peak flows fluctuated (378 to 481 m3.s1 in the wet season, and 109 to 173 m3.s1 in the dry season) in 2010. We collected 31,924 organisms belonging to 46 taxa in the four sampling periods. Taxonomic composition and densities of drifting invertebrates differed between fixed and fluctuating flows, in both wet and dry seasons, but family richness varied insignificantly. We conclude that macroinvertebrate assemblages downstream of dams are influenced by daily peak flow fluctuations. When making environmental flow decisions for dams, it would be wise to consider drifting macroinvertebrates because they reflect ecological changes in downstream biological assemblages.

Os sucessivos pulsos diários de vazão decorrentes da operação de usinas hidrelétricas podem perturbar os ecossistemas aquáticos e alterar a composição e estrutura de macroinvertebrados a jusante de barramentos. Nós avaliamos a influência de alterações de vazão sobre a deriva de macroinvertebrados a jusante de uma barragem hidrelétrica como subsídio para a determinação de vazões ecológicas que podem reduzir os distúrbios sobre a biota aquática. O objetivo deste estudo foi avaliar a influência das flutuações de vazão sobre os padrões sazonais e diários de deriva de macroinvertebrados. Nós coletamos os macroinvertebrados durante períodos de vazão fixa (323 m3.s1 na estação de chuvas e 111 m3.s1 na estação seca) e com flutuações de vazão (378 - 481 m3.s1 na estação de chuvas e 109 - 173 m3.s1 na estação seca) no ano de 2010. Foram coletados 31.924 organismos distribuídos em 46 taxa nos quatro períodos amostrais. A composição taxonômica e a densidade de invertebrados a deriva diferiram entre os períodos com vazão fixa e flutuante, tanto na estação de chuvas quanto na seca, mas a riqueza taxonômica não variou significativamente. Em conclusão, as comunidades de macroinvertebrados a jusante de barragens são influenciadas pelas flutuações diárias na vazão. Portanto, os macroinvertebrados a deriva devem ser considerados nos cálculos de vazões ambientais, pois eles claramente refletem as mudanças ecológicas nas comunidades biológicas a jusante de barragens hidrelétricas.

Resource use by the facultative lepidophage Roeboides affinis (Günther, 1868): a comparison of size classes, seasons and environment types related to impoundment

We report the consumption of scales and other food resources by the facultative lepidophage Roeboides affinis in the upper Tocantins River where it was impounded by the Serra da Mesa Hydroelectric Dam. We compared the diet among size classes, between dry and wet seasons, and between sites with distinct water flow characteristics (lotic vs. lentic) related to the distance from the dam and phase of reservoir development. As transparency and fish abundance increased after impoundment, we expected a higher consumption of scales in lentic sites. Likewise, habitat contraction, higher transparency and decrease in terrestrial resources availability, would promote a higher consumption of scales. Scales were consumed by 92% of individuals and represented 26% of the total volume of resources ingested by R. affinis. Diet composition varied significantly among size classes, with larger individuals consuming more scales and larger items, especially odonatans and ephemeropterans. Scale consumption was not significantly different between dry and wet seasons. Roeboides affinis incorporated some food items into the diet as a response to the impoundment, like other species. Scale consumption was higher in lotic sites, refuting our initial hypothesis, what suggests that the lepidophagous habit is related the rheophilic nature of R. affinis. .

Caracterizamos o consumo de escamas e outros recursos alimentares por Roeboides affinis, um lepidófago facultativo, no alto rio Tocantins, na região represada pela Usina Hidrelétrica de Serra da Mesa. A dieta foi avaliada em relação a classes de tamanho, estações chuvosa e seca, e entre locais com características distintas de fluxo d'água (lótico vs. lêntico) relacionadas com a distância da barragem e fase de desenvolvimento do reservatório. Com o aumento da abundância de peixes e da transparência da água após o represamento, esperamos um maior consumo de escamas nos locais lênticos. Da mesma forma, na época seca, o habitat menor e mais transparente, além da redução da disponibilidade de itens terrestres, levaria a um maior consumo de escamas. Escamas foram consumidas por 92% dos indivíduos e representaram 26% do volume total de itens ingeridos por R. affinis. A composição da dieta variou significativamente entre classes de tamanho, com indivíduos maiores consumindo mais escamas e itens de maior porte, especialmente odonatas e efemerópteros. Não houve diferença no consumo de escamas entre as estações seca e chuvosa. Roeboides affinis incorporou itens à sua dieta como resposta ao represamento, a exemplo de outras espécies na bacia do alto rio Tocantins. O consumo de escamas foi maior nas localidades lóticas, contrariando a hipótese inicial e sugerindo que o hábito lepidofágico está ligado à natureza reofílica de R. affinis.

Effect of water flow rate and feed training on "pacamã" (Siluriforme: Pseudopimelodidae) juvenile production / Efeito do fluxo de água e do condicionamento alimentar na produção de juvenis de pacamã (Siluriforme: Pseudopimelodidae)

The effects of different water flow rates and feed training on the production of "pacamã" Lophiosilurus alexandri juveniles were evaluated. In the first experiment, nine day post-hatch larvae (n= 2,400) were stocked at a density of 5 larvae/L. Different water flow (F) rates were tested: F1 = 180; F2 = 600; F3 = 1,300; and F4 = 2,600mL/min. Artemia nauplii were offered as food during the first 15 days of active feeding. In the second experiment for feed training, 720 juveniles (total length of 22.2mm) were stocked at a density of 1.5 juveniles/L. A water flow rate similar to F1 was used. The use of extruded dry diet was tested, and feed training was done with and without other enhanced flavors (Artemia nauplii or Scott emulsion). The water flow rates did not influence the survival or growth of L. alexandri. Cannibalism occurred during feed training. The worst survival, specific growth rate and high mortality were found with the use of extruded dry diet, while similar values were registered with the different feed training diets used. Reduced water flow rate can be used to lower water consumption during larviculture and feed training of L. alexandri.

Avaliaram-se os efeitos de diferentes fluxos de água e do condicionamento alimentar sobre a produção de juvenis de pacamã Lophiosilurus alexandri. Larvas com nove dias pós-eclosão (n=2.400) foram estocadas na densidade de 5 larvas/L. Diferentes fluxos (F) de água foram testados: F1 = 180; F2 = 600; F3 = 1.300; e F4 = 2.600mL/min. Náuplios de Artemia foram usados como alimento nos primeiros 15 dias de alimentação ativa. No segundo experimento, para o condicionamento alimentar, 720 juvenis (comprimento total de 22,2mm) foram estocados na densidade de 1,5 juvenis/L. Fluxo de água similar a F1 foi utilizado. Foram testados o uso de dieta extrusada e o condicionamento alimentar adicionado ou não de náuplios de Artemia ou emulsão Scott. Os diferentes fluxos de água não afetaram a sobrevivência e o crescimento de L. alexandri. Durante o condicionamento alimentar foi registrada a ocorrência de canibalismo. Pior sobrevivência, taxa de crescimento específica e maior mortalidade foram registradas para o uso da dieta comercial, enquanto valores similares foram verificados para as diferentes dietas usadas no condicionamento alimentar. Fluxo de água reduzido pode ser empregado durante a larvicultura e condicionamento alimentar de L. alexandri.

Water quality in six sequentially disposed fishponds with continuous water flow / Qualidade da água em seis viveiros de piscicultura com fluxo contínuo de água em disposição seqüencial

This study evaluated selected limnological variables in inlet water in six sequentially distributed semi-intensive fishponds. Data were collected during 15 consecutive days in three distinct grow-out periods (May, October and January). Only phosphorus and pH varied among sites and periods (p 0.05) occurred in the cases of nitrite and dissolved oxygen. No variation was reported with regard to dissolved oxygen, conductivity, alkalinity, free CO2, bicarbonate, chlorophyll-a, nitrite and ammonia did not vary throughout the period (p > 0.05). In May, or rather, the final grow-out period, the fishponds displayed high concentrations, mainly in nitrogen compounds. As from fishpond 3, the inlet water contained high levels of nutrients. The water is passed from pond to pond, evidencing the need for management practices adequate to the specific conditions of each pond. Water quality should be monitored more frequently during high grow-out period when food addition is more intense. Thereafter, more care should be taken, as highest phosphorus concentrations occurred in May.

Este estudo verificou algumas variáveis limnológicas na água de entrada em seis viveiros de criação semi-intensiva de peixes com distribuição sequencial de água em três períodos distintos de engorda de peixes (maio, outubro e janeiro), durante 15 dias consecutivos em cada período. Somente o fósforo e pH variaram entre os pontos e períodos de coleta (p 0,05) ocorreu com nitrito e oxigênio dissolvido. Ao longo do período não foram significativas (p > 0,05) as variáveis como oxigênio dissolvido, condutividade, alcalinidade, CO2 livre, bicarbonato, clorofila-a, nitrito e amônia. No mês de maio, correspondente ao final do período de engorda de peixes, os viveiros apresentaram em geral maiores concentrações, principalmente, em relação aos compostos nitrogenados. A partir do viveiro 3 a água de entrada apresentou teores mais elevados de nutrientes em função da passagem direta de água de um viveiro para o outro, evidenciando a necessidade de práticas de manejo voltadas para as condições específicas de cada viveiro. A qualidade da água dos viveiros deve ser monitorada mais frequentemente, durante o período de engorda dos peixes, porém, após este período cuidados devem ser tomados visto que em maio foram observadas as maiores concentrações de fósforo na água.

Estudio de los parámetros que afectan la transferencia de calor conjugada en intercambiador de calor de tubos y placas-aleta / Study of the parameters affecting conjugated heat transfer in plate-fin and tube heat exchanger

Se utilizó un método numérico para analizar el efecto conjugado de la conducción de calor a través de las aletas y la convección de calor desde la superficie de las mismas en un intercambiador de calor de tubos y placas-aleta. Las simulaciones se desarrollaron con valores de parámetros similares a los encontrados en intercambiadores de calor comerciales. Se analizó el efecto de varios parámetros en la transferencia de calor conjugada. La superficie de la aleta es dividida en dos regiones: aguas arriba del tubo donde la transferencia de calor es elevada, y aguas debajo del tubo donde la transferencia es limitada. La región aguas arriba del tubo se ve más afectada por la conducción a través de las aletas, con disminución de la transferencia de calor cuando la conducción es considerable. Es posible identificar una región de transferencia de calor inversa aguas abajo del tubo. Los parámetros que afectan mayormente la transferencia de calor conjugada son la conductividad y espesor de la aleta, el número de Reynolds y la excentricidad del tubo respecto a la aleta. Existe la posibilidad de mejorar la transferencia de calor del intercambiador haciendo el tubo excéntrico respecto a la longitud de la aleta. Al mover el tubo más cerca del borde de salida de las aletas el área de baja transferencia de calor detrás de los tubos se reduce en tamaño y, al mismo tiempo, la mayor longitud de la parte frontal de la aleta causa un incremento del área frontal, con una reducción del valor local del coeficiente convectivo. Esto sugiere la existencia de una posición óptima del tubo respecto a la longitud de la aleta

Fluxo de água utilizado em turbinas de alta rotação de cirurgiões dentistas do Vale do Paraíba em procedimentos operatórios / Water flux used in Vale do Paraíba dentists'high speed cutting equipment on operatory procedures

A utilização de alta rotação pode, pelo excesso de calor, causar danos irreversíveis à polpa dentária, o que faz necessário o uso de refrigeração a ar mais água de modo a atenuar ou eliminar esses efeitos. Sendo assim, foi proposta deste estudo uma análise do fluxo de água, comumente utilizado em turbinas de alta rotação, comparado ao volume máximo de água possível, além de avaliar diferenças entre volumes habituais usados por profissionais de diferentes categorias e entre volumes máximos de turbinas de diferentes marcas comerciais. Para essa análise foram feitas duas coletas de água em cada caneta de alta rotação de consultórios particulares da região do Vale do Paraíba, sendo a primeira coleta feita no volume habitual e a segunda com o terminal do equipo aberto ao máximo. As coletas foram feitas em frascos de vidro previamente pesados, com 15 segundos de acionamento das turbinas. Os frascos foram novamente pesados e a diferença entre os pesos serviu para cálculo do fluxo em milímetros por minuto de água. Pôde-se avaliar que cerca de 50 por cento dos profissionais utilizam o máximo de volume em suas turbinas e que os outros não usam água, por não realizarem procedimentos invasivos. A média de fluxo de água utilizado pelos profissionais foi de 25,74 ml/min em 70 amostras, com maior valor encontrado de 62,88 ml/min e menor valor encontrado de 0 ml/min

Evaluación de los caudales de efluente líquido vertido en los tramos F1,F2,F3 y F4 de la red colectora del Parque Industrial Pilar

Durante el año 1996 se registraron varios episodios de desborde de efluente liquido industrial en un sector de la red colectora del Parque Industrial de Pilar. El trabajo se realizo a solictud del Consorcio de Propietarios del Parque y tuvo como objetivo contribuir al esclarecimiento de las causas que provocaron dichos desbordes, para ello se efectuaron mediciones del caudal efluente vertido por las industrias conectadas a los tramos F1,F2,F3 y F4 de la red colectora entre los dias 25 y 29 de noviembre de 1996. Las conclusiones del trabajo indicaron que a fin de paliar el problema, las industrias conectadas a os tramos F1,F2,F3 y F4 deberian evitar la descarga de caudales pico pronunciados, como asi tambien considerar la ampliacion de la capacidad hidraulica de los tramos F2 y F4 teniendo en cuenta las ampliaciones futuras previstas

Evaluación de los caudales de efluente líquido vertido en los tramos F1,F2,F3 y F4 de la red colectora del Parque Industrial Pilar

Durante el año 1996 se registraron varios episodios de desborde de efluente liquido industrial en un sector de la red colectora del Parque Industrial de Pilar. El trabajo se realizo a solictud del Consorcio de Propietarios del Parque y tuvo como objetivo contribuir al esclarecimiento de las causas que provocaron dichos desbordes, para ello se efectuaron mediciones del caudal efluente vertido por las industrias conectadas a los tramos F1,F2,F3 y F4 de la red colectora entre los dias 25 y 29 de noviembre de 1996. Las conclusiones del trabajo indicaron que a fin de paliar el problema, las industrias conectadas a os tramos F1,F2,F3 y F4 deberian evitar la descarga de caudales pico pronunciados, como asi tambien considerar la ampliacion de la capacidad hidraulica de los tramos F2 y F4 teniendo en cuenta las ampliaciones futuras previstas

Un procedimiento para el diseño de obras de excedencias

Se presenta un procedimiento para calcular avenidas de diseño para obras de excelencias, en el que se considera el gasto máximo, volumen y forma de las avenidas. Una vez definidas las avenidas de diseño para distintos períodos de retorno, se establece una política de operación del vertedor, para regular las avenidas de menor período de retorno para no exceder la capacidad del cauce aguas abajo en las avenidas más comunes. También se garantiza con ella la seguridad de la presa para avenidas con periodos de retorno extraordinarios. (AU)

The theoretical underpinning of the rational method

The Rational Method equation for estimating peak flow rates for stormwater runoff is derived from the balanced design storm unit hydrograph approach presented in the U.S. Army Corps of Engineers HEC Training Document 15. The above fixed constant is found to depend upon the type of unit hydrograph used (i.e., S-Graph) and the log-log slope of the rainfall depth-duration curve, and is easily determined by equating to a known unit hydrograph design storm model peak flow rate result. This new development provides a significant foundation for use of the well-known Rational Method equation in small catchments where depth-area effects are negligible

Improvements to the Modified Rational Method of detention basin design

Numerous municipalities use the Modified Rational Method for designing detention basins to control runoff from small developing sites. However, past experience has shown that this method may undersize the required storage volume for the detention basin due to several shortcomings. The shortcomings have been shown to be based on the problems associated with the assumed inflow hydrograph shape, assumed constant outflow of the detention basin, and the inherent limitations of the Rational Formula. This paper presents a refinement to the Modified Rational Formula method of detention basin design and the Rational Formula for peak flow estimation to account for these shortcomings and provides a method to develop more accurate solutions of storage volume and outlet structure size when compared to full storage-indication routing procedures