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Estimativa da eficácia de barreiras em curva de nível na redução da erosão hídrica nas vertentes dos Lagos do Sabor (NE Portugal)

Publication . Okada, Vinicius; Hernandez Hernandez, Zulimar; Henriques, Renato; Figueiredo, Tomás de

O Nordeste de Portugal enfrenta um desafio significativo de degradação do solo devido à erosão hídrica, um fenómeno intensificado pelas condições climáticas e de uso do solo da região. Esse problema é especialmente evidente na área dos Lagos do Sabor, onde as encostas estão particularmente vulneráveis a erosão (mediana do declive é de 25 graus), intensificada devido ao incêndio de Picões de 2014, que afetou cerca de 14.000 ha. Neste contexto, o presente estudo tem por objetivo estimar a quantidade de sedimentos que atualmente chegam diretamente à albufeira e como podem diminuir ao implementar barreiras em curva de nível, como técnica de controle da erosão. Utilizou-se uma metodologia integradora da Equação Universal da Perda de Solo Revista (RUSLE) com Sistemas de Informação Geográfica (SIG), permitindo estimar a quantidade de sedimentos exportados para a albufeira, a identificação de áreas críticas de produção de sedimentos e a sua redução após a instalação das barreiras. Os resultados indicam que, atualmente, 1181 ton/ano de sedimentos são drenados para a albufeira, representando uma taxa de erosão de 6,51 ton/ha/ano. Estas estimativas colocam os Lagos do Sabor globalmente acima da tolerância de perda de solo. No entanto, ao simular a instalação das barreiras em curva de nível em intervalos de 10 metros, a estimativa de sedimentos reduz para 263 ton/ano, o que representa uma redução significativa de 78% da perda atual de solo. Com isso, a taxa global de erosão passaria de elevada para moderada (1,45 ton/ha/ano, abaixo da tolerância). Os resultados destacam que a metodologia integrada se mostrou uma ferramenta útil na estimativa da suscetibilidade à erosão nas vertentes dos Lagos do Sabor, das taxas de exportação de sedimentos para a albufeira, e da eficácia de barreiras em curva de nível no controle da erosão.

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Contributions to accelerating a numerical simulation of free flow parallel to a porous plane

Publication . Schepke, Claudio; Spigolon, Roberta A.; Rufino, José; Cristaldo, Cesar F. Da C.; Pizzolato, Glener L.

Flow models over flat p orous surfaces have applications in natural processes, such as material, food, chemical processing, or mountain mudflow simulations. The development of simplified a nalytical or numerical models can predict characteristics such as velocity, pressure, deviation length, and even temperature of such flows for geophysical and engineering purposes. In this context, there is considerable interest in theoretical and experimental models. Mathematical models to represent such phenomena for fluid mechanics have continuously been developed and implemented. Given this, we propose a mathematical and simulation model to describe a free-flowing flow pa rallel toa porous material and its transition zone. The objective of the application is to analyze the influence o f t he p orous matrix on the flow u nder d ifferent m atrix p roperties. W e i mplement a Computational Fluid Dynamics scheme using the Finite Volume Method to simulate and calculate the numerical solutions for case studies. However, computational applications of this type demand high performance, requiring parallel execution techniques. Due to this, it is necessary to modify the sequential version of the code. So, we propose a methodology describing the steps required to adapt and improve the code. This approach decreases 5.3% the execution time of the sequential version of the code. Next, we adopt OpenMP for parallel versions and instantiate parallel code flows and executions on multi-core. We get a speedup of 10.4 by using 12 threads. The paper provides simulations that offer the correct understanding, modeling, and construction of abrupt transitions between free flow a nd porous media. The process presented here could expand to the simulations of other porous media problems. Furthermore, customized simulations require little processing time, thanks to parallel processing.

2025Conference paper

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