Recursos hídricos y Medio Ambiente
El área de concentración de Recursos Hídricos y Medio Ambiente tiene como misión de consolidar e integrar las actividades desarrolladas en el ámbito del Programa de Ingeniería Civil con enfoque hídrico-ambiental. Las investigaciones realizadas en esta área de concentración son enfocadas en temas multidisciplinares relacionados con usos múltiples del agua y la preservación del medio ambiente, que implican estudios analíticos, experimentales mediante ensayos en laboratorio y en campo. Por su naturaleza interdisciplinaria, esta área posee interfaces con todas las demás áreas académicas del Programa de Ingeniería Civil de la COPPE / UFRJ y otras unidades de la UFRJ. Para facilitar la elección de los temas de investigación en esta área, fueron destacadas algunas líneas de investigación, que eventualmente pueden ser fusionados: gestión Hídrica y Ambiental; Modelado en Recursos Hídricos y Medio Ambiente; Monitoreo Hídrico-Ambiental; Ciencias Atmosférica en Ingeniería; acústica ambiental; Geotecnia Ambiental; Materiales sustentables. La línea de Gestión del Agua y del Medio Ambiente discute instrumentos y técnicas para el estudio y el tratamiento de los impactos en la evaluación de la calidad del agua y la cantidad el sistema terrestre y el sistema atmosféricos para mejor compresión del ciclo hídrico. De forma integrada, la evaluación de las relaciones entre el sistema de la Tierra y el sistema atmosférico a una mejor comprensión del ciclo hidrológico. Además, también implica el concepto de sostenibilidad aplicado a proyectos de drenaje urbano en la búsqueda de soluciones sistémicas para la cuenca, con intervenciones distribuidas, en la búsqueda de patrones de flujo similares a los de pre-urbanización, en configuraciones de bajo impacto hidrológicos. Bajo este enfoque, se integra la gestión de las aguas pluviales, el planeamiento del espacio Urbano y la recalificación fluvial, en un sentido amplio, como instrumento para auxiliar en el control de inundaciones y garantizar ambientes más equilibradas y socialmente saludables. En la línea de investigación de modelado en recursos Hídricos y Medio Ambiente, son desarrollados modelos computacionales para representar procesos naturales o resultados de intervenciones antrópica relacionadas con los recursos hídricos y Medio Ambiente. A partir de la comprensión de que no se puede administrar sin cuantificar, este tema reconoce la importancia de las plataformas de modelado computacional como herramientas para la cuantificación de las variables claves para proceso de decisiones, tanto en el proceso de planificación, implementación y operación. El Monitoreo Hídrico- Ambiental, están relacionadas las técnicas de monitoreo, planificación y conducción de pruebas de laboratorio y de campo para estudios hidro-ambientales, así como destacó la organización de los datos limnología, hidro-meteorológicos y sedimentos métricos obtenidos mediante mediciones in situ y teledetección en sistemas de información para su aplicación en la gestión de los recursos hídricos y medio ambiente. Esta línea de investigación también incluye la realización de pruebas de campo con trazadores fluorescentes y la construcción de imágenes de la superficie terrestre con el uso de algoritmos de análisis inversos. Ciencias Atmosféricas en Ingeniería aborda la solución de cuestiones y problemas ambientales relacionados especialmente con la hidro- meteorología y su aplicación. Se destacan los estudios de los fenómenos atmosféricos y trabajos de modelización atmosférica. El tema permite evaluar su interacción y su impacto en diferentes sectores tecnológicos, como el agua, energía, transporte y salud. Acústica Ambiental abarca la investigación dirigida al desarrollo de programas computacionales basados en métodos de elementos finitos, diferencias finitas y elementos de contorno con el fin de modelar la acústica urbana y acústica submarina. Dentro de la acústica urbana, se puede destacar temas como barreras acústicas incluyendo la absorción por el suelo, la interacción con paneles finos, con énfasis en los estudios de casos en ambientes urbanos. En términos de acústica submarina, se enfatiza investigaciones sobre la propagación del sonido en las aguas superficiales y profundas y la interferencia con la fauna marina. En línea de geotecnia ambiental, se desarrollan investigaciones sobre asuntos relacionadas al impacto en el suelo, en el agua y en el aire, incluyendo el transporte de contaminantes y la interacción suelo-contaminante, investigación y rehabilitación de áreas drenadas, gestión, tratamiento y eliminación de residuos. Varios de los estudios realizados en esta línea de investigación son aplicados, citando, por ejemplo, los estudios en sedimentos de drenaje contaminados, residuos de minería de hierro y carbón, en residuos sólidos urbanos y en estabilización de suelos. En Materiales Sustentables, se desarrollan investigaciones sobre la sustitución de cimiento por los residuos agroindustriales u otros materiales para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, el uso de residuos de la construcción civil como materiales de construcción, utilización de fibras naturales como refuerzo estructural, durabilidad de los materiales y estructuras para aumentar la vida útil de las construcciones, obtención y utilización de aéreas de bajo impacto ambiental. Gestión Hídrica y Ambiental Se discute las herramientas y técnicas de gestión de recursos hídricos y medio ambiente con impactos en la evaluación de la cantidad y calidad del agua de la rede hidrográfica en la escala de la cuenca hidrográfica. En esta línea de investigación, se incluyen, por ejemplo, el desarrollo de metodologías para la clasificación de las masas de agua, nuevas formulaciones para concesión y la recolección por el uso de agua bruta en cuencas hidrológicas con múltiples usos, gestión de las cuencas transfronterizas, integración de recursos hídricos y medio ambiente para la planificación urbana y regional con soporte de sistemas de información y teledetección, desenvolviendo planos y de indicadores para la gestión hídrica así como los estudios en el área de drenaje urbano y saneamiento. Modelado en Recursos Hídricos y Medio Ambiente Se desarrollan modelos conceptuales, matemáticos y computacionales con el objetivo de representar los procesos naturales o procesos derivados de las intervenciones antrópico en recursos hídricos y en el medio ambiente. Entre los fenómenos abordados, se destacan el flujo con superficie libre, flujo en conductos forzado, flujo en medios porosos, transporte y dispersión de sedimentos y contaminantes, propagación de ondas de desbordamiento, ruptura de presas, modelado de las llanuras de inundación, modelos de inundación urbanas, modelado de problemas térmicos, hidráulica fluvial y de transporte de sedimentos, modelación numérica y modelado computacional en recursos hídricos y medio ambiente y modelado hidro-meteorológicos. Monitoreo Hídrico-Ambiental Se concibe la construcción de bases de datos y herramientas de análisis, con soporte en la implementación de áreas especialmente monitoreadas, integrables a un sistema de ayuda a la decisión dirigida a la gestión ambiental y la gestión de recursos hídricos. Se destacan, por ejemplo, la técnica de monitoriamente, planificación y conducción de pruebas de campo, incluyendo fluorescentes, para estudios hídricos y ambientales, como técnicas asociadas a la proyección de imágenes de la superficie de la Tierra. Ciencias Atmósfera en Ingeniería Se abordan la solución de asuntos y problemas, especialmente relacionados con fenómenos atmosféricos, permitiendo evaluar la interacción e impacto en diferentes sectores tecnológicos, como por ejemplo, agua, energía, transporte y salud. Acústica ambiental Desarrollar la investigación y programas computacionales basados en métodos de elementos finitos, diferencias finitas y elementos de contorno con el fin de modelar la acústica urbana y acústica submarina. Geotecnia ambiental Se desarrollan investigaciones en temas relacionados a impacto en la tierra y el agua subterránea de eventos natural críticos o catastróficos y diversas actividades antropogénicos, y la aplicación de técnicas de ingeniería geotécnica para la protección y / o restauración del medio ambiente. Las investigaciones comprenden: (i) el estudio experimental, en laboratorio y campo, y el modelado del transporte de contaminantes en el suelo y aguas subterráneas, incluyendo los diferentes procesos de interacción suelo-contaminantes y condiciones particulares como suelos compresibles; (ii) planificación y técnicas de investigación de áreas afectadas; (iii) las técnicas de remediación de suelos, sedimentos y aguas subterráneas contaminados (barreras reactivas permeables, extracción multifásica, y otras); (iv) procesos electro-cinéticos en suelos y su aplicación en obras ambientales; (v) gestión, tratamiento y disposición de residuos (urbanos, drenage, construcción civil, industrial y minera); (vi) estabilización y recuperación de residuos en las obras geotécnicas (relleno sanitario, pavimentos, techos, sistemas de drenaje, etc.). Materiales Sustentables La línea de investigación de Materiales Sostenible comprende: (i) el estudio de los materiales de cemento de baja emisión de CO2 - ceniza de cáscara de arroz y bagazo de caña de azúcar cenizas de lodos de aguas residuales, ceniza de residuos sólidos urbanos, residuos de la industria de la cerámica y micro-mecánica o genoma de materiales de cemento sostenibles, arena siderúrgica y cenizas; (ii) nano-mecánica y micro-mecánica - el genoma de materiales cementantes sustentables; (iii) el estudio de los refuerzos de fibra vegetales (sisal, coco, yute, entre otros) en concreto y compuestos textiles; (iv) estudio de los materiales de cemento para la inmovilización de desechos tóxicos; (v) construcción con tierra cruda se estabilizada suelo-cemento, suelo-cal, suelo- asfalto y suelo reforzado con fibras vegetales; (v) sistemas estructurales sostenibles, proyecto estructural en consonancia con el empleo de los materiales sustentables, análisis experimental y durabilidad de los materiales y estructuras con el fin de aumentar la vida útil. Modelado Ambiental Orientado a la Industria del Petróleo, Gas y Energía Esta línea de investigación se centra en el desarrollo y aplicación de modelos numéricos computacionales para la representación de las corrientes marinas y atmosféricas a diferentes escalas espaciales y temporales destinadas a apoyar las actividades relacionadas con la industria del petróleo, gas y energía. Por otra parte, esta línea de investigación actúa en el análisis medioambiental de datos (meteorológicos y oceanográficos) y la aplicación de modelos computacionales que simulan el transporte de contaminantes. Como ejemplo de aplicación se pueden citar: previsión de la dispersión de manchas de petróleo en el mar, evaluación de impactos ambientales en estructuras flotantes y submarinas y la evaluación del potencial energético eólico y marino.Descripción
Líneas de Investigación