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Modelagem e Simulação da Qualidade da Água de Rios

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Apresentação em tema: "Modelagem e Simulação da Qualidade da Água de Rios"— Transcrição da apresentação:

1 Modelagem e Simulação da Qualidade da Água de Rios
Marlei Roling Scariot e Prof. Dr. Enrique Ortega Laboratório de Engenharia Ecológica

2 Prever o comportamento de cargas orgânicas e
Objetivos Prever o comportamento de cargas orgânicas e fertilizantes (pontuais e difusas) na qualidade da água de um corpo d’água. Elaborar cenários com a alteração de variáveis (da qualidade da água e das fontes de poluição) no espaço e no tempo. Devido à complexidade, abstração, grande amplitude muitas vezes conflituosa do termo e da falta de implantação de metodologias capazes de medir o grau de sustentabilidade de um padrão de desenvolvimento, atualmente, pode-se encontrar uma grande diversidade de significados para o termo Desenvolvimento Sustentável como, por exemplo

3 Modelagem A proposta é a de um modelo simples que utiliza como entrada dados de monitoramento (pluviometria, qualidade da água e fluviometria) para construir cenários e prever o comportamento ao longo do tempo e do rio. Segundo Silva (2003), os modelos podem variar de simples aplicações de processos hidrológicos somados a uma carga unitária a modelos complexos que necessitam de um grande número de dados. O custo, portanto, aumenta em função da complexidade do modelo. A complexidade do modelo deve ser muito bem avaliada, pois em alguns casos, não existe a necessidade de um detalhamento extensivo de um sistema em estudo para a obtenção uma boa simulação.

4 Área de estudo

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7 Modelo

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11 Dados de Entrada para cada Sub-Trecho

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13 Variáveis Oxigênio Dissolvido Fósforo Total Fósforo Total no Sedimento
Biomassa das Algas Matéria Orgânica Matéria Orgânica no Sedimento Organismos Bentônicos Peixes

14 Diagramação de Sistemas

15 Energia Solar d(Im)/d(t) = JR + k0.JR.X; I = JR.e(-kz) onde:
I = Energia solar disponível para ser utilizada na produção primária (KJ.dia-1.m-2) JR = Energia solar não aproveitada pelo sistema (J.dia-1.m-2) X = Concentração do nutriente limitante (mg.l-1) k0 = Coeficiente de transferência da energia solar (dia-1) Im = R1*cos(t*2/24)+R2*cos(t*2/8760); I = JR.e(-kz) onde z é a profundidade do rio (m) e k é o coeficiente de extinção da luz

16 Prod. = kmáx. Biom. FP. FI onde:
Produção Prod. = kmáx. Biom. FP. FI onde: FP = TP/(kmP + TP) FI = JR/(Imi + JR)

17 Respiração A produtividade do fitoplâncton é afetada pela respiração.
Resp. = kresp. Biom. O2 Mesmo quando as moléculas de oxigênio não estão disponíveis a respiração continua sob condições anóxidas (redução). Resp. = kresp. Biom

18 Variação temporal do estoque de Oxigênio Dissolvido
d(DO) / d(t) = +DO_i*ki Inflow - DO*ko Outflow + (Rr) Reaeration rate + (Prod.)*ko Production inlet - DO*OM*kres Water column respiration - DO*B*F*kf Fish production - DO*OMs*krs OMs respiration -DO*B*F*kfo Benthos degradation

19 ki = ko = Q/V (dia-1); onde Q = vazão volumétrica e V = volume.
TR = krea*(Cs - O2_col) onde Cs é a concentração de saturação do oxigênio na água. Cs é uma função da temperatura, dada pela seguinte equação: Cs = 14,652–0,41022*T + 0, *T2+ 0, *T3;

20 Biomassa d(A) / d(t) = + (Prod.)*kb Biomass production
-A*kom To the OM in water column

21 Matéria Orgânica na coluna d’água
d(OM) / d(t) = +OM_i*ki Inflow -OM*ko Outflow +A*krOM Inlet by respiration -OM*ks OM Sedimentation -OM*DO*kom Respiration BOD)

22 Matéria orgânica no sedimento
d(OMs) / d(t) = -OMs*DO*B*kbc Benthos consumption +B*kbi Benthos inlet -OMs*DO*krOM Respiration +OM*ksOM OM sedimentation

23 Organismos Bentônicos
d(B) / d(t) = -B*kfish F consumption +OM*DO*B*kbp Production -B*DO*kdom Degradation

24 Peixes +/- Fi*kfi Inflow/Outflow -F*kfishing Fishing outlet
+B*DO*F*kpf Production

25 Fósforo Total na coluna d’água
d(TP) / d(t) = + TPi*kpi Inflow – TP*kpo Outflow + TP*kpres Resuspension – TPs*kps Lost by sedimentation – (Prod.) Consumption by biomass + OM*kom OM Respiration

26 Fósforo Total no Sedimento
d(TPs) / d(t) = + TP*kps Sedimentation income - TPs*kpres Output by resuspension + OMs*koms Input from OMs

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43 Resultados

44 Resultados temporais: Resultados espaciais:
Variação horária, diária e sazonal Resultados espaciais: Ao longo do rio

45 Resultados da simulação do trecho Mogi-Guaçú - Conchal. 2003 a 2006.

46 Resultados da simulação do trecho Pirassununga. 2004-2005-2006.

47 verão primavera inverno outono verão Verão Primavera Inverno Outono

48 Tempo (horas)

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54 OBRIGADA!

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