Recursos Hídricos e Meio Ambiente

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Descrição

A Área de Concentração de Recursos Hídricos e Meio Ambiente tem a missão de consolidar e integrar as atividades desenvolvidas no âmbito do Programa de Engenharia Civil com enfoque hídrico-ambiental. As pesquisas realizadas nessa área de concentração são voltadas para temas multidisciplinares relacionados aos usos múltiplos da água e à preservação do meio ambiente, envolvendo estudos analíticos, computacionais e experimentais mediante ensaios em laboratório e em campo.

Por sua natureza interdisciplinar, esta área possui interfaces com todas as outras áreas acadêmicas do Programa de Engenharia Civil da COPPE/UFRJ e com outras unidades da UFRJ.

Visando facilitar a escolha de temas de pesquisa nessa área, foram destacadas algumas linhas de pesquisa, que podem eventualmente ser mescladas: Gestão Hídrica e Ambiental; Modelagem em Recursos Hídricos e Meio Ambiente; Monitoramento Hídrico-Ambiental; Ciências Atmosféricas em Engenharia; Acústica Ambiental; Geotecnia Ambiental; Materiais Sustentáveis.

A linha de Gestão Hídrica e Ambiental discute instrumentos e técnicas para estudos e tratamento de impactos na avaliação da quantidade e da qualidade da água da rede hidrográfica na escala da bacia hidrográfica. De forma integrada, avaliam-se as relações entre o sistema terrestre e o sistema atmosférico para melhor compreensão do ciclo hidrológico. Adicionalmente, envolve ainda o conceito de sustentabilidade aplicado a projetos de drenagem urbana na busca de soluções sistêmicas para a bacia, com intervenções distribuídas, procurando resgatar padrões de escoamento similares aos de pré-urbanização, em configurações de baixo impacto hidrológico. No âmbito dessa abordagem, integra-se o manejo de águas pluviais, o planejamento do espaço urbano e a requalificação fluvial, em um sentido amplo, como instrumento para auxiliar no controle de cheias e garantir ambientes mais equilibrados e socialmente saudáveis.

Na linha de pesquisa de Modelagem em Recursos Hídricos e Meio Ambiente, são desenvolvidos modelos computacionais visando representar processos naturais ou decorrentes de intervenções antrópicas envolvendo recursos hídricos e meio ambiente. A partir do entendimento que não é possível gerir sem quantificar, esse tema reconhece a importância das plataformas de modelagem computacional como ferramentas para a quantificação das variáveis chaves para o processo decisório, tanto no processo de planejamento, implantação e operação.

Em Monitoramento Hídrico-Ambiental, são desenvolvidas técnicas de monitoramento, planejamento e condução de ensaios de laboratório e de campo para estudos hídrico-ambientais, bem como é enfatizada a organização de dados limnológicos, hidrometeorológicos e sedimentométricos obtidos via medições in situ e sensoriamento remoto em sistemas de informações visando sua aplicação na gestão de recursos hídricos e meio ambiente. Essa linha de pesquisa envolve ainda a realização de ensaios de campo com traçadores fluorescentes e imageamento da superfície terrestre com emprego de algoritmos de análise inversa.

Ciências Atmosféricas em Engenharia aborda a solução de questões e problemas ambientais especialmente relacionados à hidrometeorologia e sua aplicação. Destacam-se os estudos sobre fenômenos atmosféricos e trabalhos de modelagem atmosférica. A temática permite avaliar a sua interação e impacto em diversos setores tecnológicos como, por exemplo, água, energia, transportes e saúde.

Acústica Ambiental abrange pesquisas direcionadas para o desenvolvimento de programas computacionais baseados nos métodos dos elementos finitos, diferenças finitas e elementos de contorno com vistas a modelar a acústica urbana e a acústica submarina. No âmbito de acústica urbana, podem ser destacados temas como barreiras acústicas incluindo a absorção pelo solo, interação com painéis finos, com ênfase nos estudos de caso em ambientes urbanos. Em termos de acústica submarina, salientam-se pesquisas sobre propagação de som em águas rasas e profundas e a interferência com a fauna marinha.

Na linha de Geotecnia Ambiental, são desenvolvidas pesquisas sobre assuntos relacionados ao impacto no solo, na água e no ar, incluindo transporte de contaminante e interação solo-contaminante, investigação e remediação de áreas drenadas, gestão, tratamento e disposição de resíduos. Vários dos estudos realizados nessa linha de pesquisa são aplicados, citando-se, por exemplo, estudos em sedimentos de dragagem contaminados, em resíduos de mineração de carvão e ferro, em resíduos sólidos urbanos e em estabilização de solos.

Em Materiais Sustentáveis, são desenvolvidas pesquisas sobre substituição de cimento por resíduos agro-industriais ou outros materiais para redução das emissões de gases de efeito estufa, utilização de resíduos de construção civil como materiais de construção, utilização de fibras naturais como reforço estrutural, durabilidade dos materiais e estruturas para aumento da vida útil das construções, obtenção e utilização de areia artificial, utilização de cinzas de lodo de esgoto e resíduos sólidos urbanos em concretos de baixo impacto ambiental.

Linhas de pesquisa

Gestão Hídrica e Ambiental

Discutem-se instrumentos e técnicas de gestão de recursos hídricos e meio ambiente com impactos na avaliação da quantidade e da qualidade da água da rede hidrográfica na escala da bacia hidrográfica. Nesta linha de pesquisa, incluem-se, por exemplo, o desenvolvimento de metodologias para o enquadramento de corpos de água, novas formulações para outorga e cobrança pelo uso da água bruta em bacias hidrográficas com múltiplos usos, gestão de bacias transfonteiriças, integração de recursos hídricos e meio ambiente para o planejamento urbano e regional com suporte de sistemas de informação e de sensoriamento remoto, desenvolvimento de planos de bacias e de indicadores para a gestão hídrica e ambiental bem como estudos na área de drenagem urbana e de saneamento.

Modelagem em Recursos Hídricos e Meio Ambiente

Desenvolvem-se modelos conceituais, matemáticos e computacionais com o objetivo de representar processos naturais ou processos decorrentes de intervenções antrópicas em recursos hídricos e no meio ambiente. Dentre os fenômenos abordados, destacam-se escoamentos com superfície livre, escoamentos em condutos forçados, escoamentos em meios porosos, transporte e dispersão de sedimentos e poluentes, propagação de ondas de cheias, ruptura de barragens, modelagem de planícies de inundação, modelos de cheias urbanas, modelagem de problemas térmicos, de hidráulica fluvial e de transporte de sedimentos, modelagem numérica e modelagem computacional em recursos hídricos e meio ambiente e modelagem hidrometeorológica.

Monitoramento Hídrico-Ambiental

Concebe-se a construção de bases de dados e de ferramentas de análise, com suporte na implementação de áreas especialmente monitoradas, integráveis a um sistema de apoio à decisão voltado à gestão ambiental e à gestão de recursos hídricos. Destacam-se, por exemplo, técnicas de monitoramento, planejamento e condução de ensaios de campo, incluindo traçadores fluorescentes, para estudos hídricos e ambientais, bem como técnicas associadas ao imageamento da superfície terrestre.

Ciências Atmosféricas em Engenharia

Aborda-se a solução de questões e problemas especialmente relacionados a fenômenos atmosféricos, permitindo avaliar a interação e impacto em diversos setores tecnológicos, como, por exemplo, água, energia, transportes e saúde.

Acústica Ambiental

Desenvolvem-se pesquisas e programas computacionais baseados nos métodos dos elementos finitos, diferenças finitas e elementos de contorno com vistas a modelar a acústica urbana e a acústica submarina.

Geotecnia Ambiental

Desenvolvem-se pesquisas sobre assuntos relacionados ao impacto no solo e na água subterrânea de eventos naturais críticos ou catastróficos e de diferentes atividades antropogênicas, e à aplicação de técnicas de engenharia geotécnica para proteção e/ou recuperação do meio ambiente. As pesquisas compreendem: (i) o estudo experimental, em laboratório e em campo, e a modelagem do transporte de contaminantes no solo e na água subterrânea, incluindo os diferentes processos de interação solo-contaminante e condições particulares como solos compressíveis; (ii) planejamento e técnicas de investigação de áreas impactadas; (iii) técnicas de remediação de solos, sedimentos e água subterrânea contaminados (barreiras reativas permeáveis, extração multifásica, e outras); (iv) processos eletrocinéticos em solos e sua aplicação em obras ambientais; (v) gestão, tratamento e disposição de resíduos (urbanos, dragagem, construção civil, industriais e de mineração); (vi) estabilização e aproveitamento de resíduos em obras geotécnicas (aterros, pavimentos, coberturas, sistemas de drenagem, entre outras).

Materiais Sustentáveis

A linha de pesquisa de Materiais Sustentáveis compreende: (i) o estudo de materiais cimentíceos de baixa emissão de CO₂ – cinza da casca de arroz e do bagaço da cana-de-açúcar, cinza de lodo sanitário, cinza de resíduos sólidos urbanos, resíduos da indústria cerâmica e metacaolinita, escória de alto forno e cinza volante; (ii) nano-mecânica e micro-mecânica – o genoma dos materiais cimentíceos sustentáveis; (iii) o estudo de reforços fibrosos vegetais (sisal, coco, juta, curauá e arumã) em concretos e compósitos têxteis; (iv) o estudo dos materiais cimentíceos para imobilização de resíduos tóxicos; (v) construção com terra crua estabilizada solo-cimento, solo-cal, solo-asfalto e solo reforçado com fibras vegetais; (v) sistemas estruturais sustentáveis, projeto estrutural em consonância com o emprego dos materiais sustentáveis, análise experimental e durabilidade dos materiais e estruturas com vistas ao aumento da vida útil.

Modelagem Ambiental Orientada à Indústria do Petróleo, Gás e Energia

Essa linha de pesquisa é voltada para o desenvolvimento e aplicação de modelos numéricos computacionais para a representação de escoamentos marinhos e atmosféricos em diferentes escalas espaciais e temporais visando o suporte às atividades associadas a Indústria do petróleo, gás e energia. Além disso, essa linha de pesquisa atua na análise de dados ambientais (meteorológicos e oceanográficos) e a aplicação de modelos computacionais que simulem o transporte de poluentes. Como exemplo de aplicação pode-se citar: previsão da dispersão de manchas de óleo no mar, avaliação de impactos ambientais em estruturas flutuantes e submarinas e avaliação de potencial energético eólico e marinho.