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

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

2 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.

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.

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; 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 Produção Prod. = kmáx. Biom. FP. FIonde: F P = TP/(k mP + TP) FI = JR/(Imi + JR)

17 Respiração A produtividade do fitoplâncton é afetada pela respiração. Resp. = k resp. Biom. O 2 Mesmo quando as moléculas de oxigênio não estão disponíveis a respiração continua sob condições anóxidas (redução). Resp. = k resp. Biom

18 Variação temporal do estoque de Oxigênio Dissolvido d(DO) / d(t) = +DO_i*kiInflow - DO*koOutflow + (Rr) Reaeration rate + (Prod.)*koProduction inlet - DO*OM*kresWater column respiration - DO*B*F*kf Fish production - DO*OMs*krsOMs respiration -DO*B*F*kfoBenthos degradation

19 k i = k o =  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.)*kbBiomass production -A*komTo the OM in water column

21 Matéria Orgânica na coluna d’água d(OM) / d(t) = +OM_i*kiInflow -OM*koOutflow +A*krOMInlet by respiration -OM*ks OM Sedimentation -OM*DO*komRespiration BOD)

22 Matéria orgânica no sedimento d(OMs) / d(t) = -OMs*DO*B*kbcBenthos consumption +B*kbiBenthos inlet -OMs*DO*krOM Respiration +OM*ksOMOM sedimentation

23 Organismos Bentônicos d(B) / d(t) = -B*kfishF consumption +OM*DO*B*kbp Production -B*DO*kdomDegradation

24 Peixes +/- Fi*kfiInflow/Outflow -F*kfishingFishing outlet +B*DO*F*kpf Production

25 Fósforo Total na coluna d’água d(TP) / d(t) = + TPi*kpi Inflow – TP*kpo Outflow + TP*kpresResuspension – TPs*kpsLost by sedimentation – (Prod.) Consumption by biomass + OM*komOM Respiration

26 Fósforo Total no Sedimento d(TPs) / d(t) = + TP*kpsSedimentation income - TPs*kpresOutput by resuspension + OMs*komsInput from OMs

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43 Resultados

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

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

46 Resultados da simulação do trecho Pirassununga

47 Verão Outono Primavera Inverno Verão verão outono inverno primavera verão

48 Tempo (horas)

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54 OBRIGADA!

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