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11:11 Revisão Prática dos Módulos 1, 2 e 3 Introdução aos Estuários Circulação de Água Processos de Transporte Carlos Ruberto Fragoso Júnior.

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1 11:11 Revisão Prática dos Módulos 1, 2 e 3 Introdução aos Estuários Circulação de Água Processos de Transporte Carlos Ruberto Fragoso Júnior

2 11:11 Sumário Revisão Prática Introdução aos Sistemas Estuarinos Circulação das Águas Processos

3 11:11 Introdução aos Sistemas Estuarinos

4 11:11 Condutividade para salinidade Utilizar trabalho prático!

5 11:11 Condutividade para salinidade Utilizar trabalho prático!

6 11:11 Circulação das Águas no Estuário

7 11:11 Força de Coriolis Os efeitos da força de Coriolis tornam-se significativos em lagos e estuários maiores do que 5.r c ; onde r c é um raio característico que depende da velocidade média da água e da latitude. onde r c é o raio característico de circulação inercial (m); u é velocidade média da água (m.s -1 ); é a velocidade angular da terra (7, rad.s -1 ); e l é a latitude.

8 11:11 Exercício Avalie se o efeito de Coriolis na circulação é significativo no lago Guaíba (-30,24 o ; -51,4 o ). Dados: Velocidade média da água: 0,15 m/s Comprimento do lago: 36 km

9 11:11 Fetch Em português às vezes usa-se pista como tradução de fetch.

10 11:11

11 Comprimento de onda O comprimento de onda em lagos pode ser aproximado pela expressão abaixo: onde L é o comprimento da onda e H é a altura da onda

12 11:11 Impacto das ondas no fundo do lago L Se prof

13 11:11 Exercício Um vento de 50 km/h atuando no eixo longitudinal do Estuário Paraíba (L = 100 km) é suficiente para provocar resuspensão de material no sedimento? Dados: Profundidade média da lagoa: 2 m

14 11:11 Pode ser térmica ou salina; A estratificação provoca estabilidade na coluna dágua; Estabilidade significa menos turbulência e menos mistura; São vários impactos sobre a qualidade da água, é o principal fator de interferência na qualidade da água em lagos; A estratificação térmica foi observada pela primeira vez em lagos suíços em Estratificação de densidade

15 11:11 Equação de estado da água do mar

16 11:11 Exercício Calcular a densidade média da água de um estuário com temperatura média de 16 o C, salinidade média de 12 ppt e profundidade média de 3 m.

17 11:11 Introdução aos Sistemas Estuarinos

18 11:11 Concentração : C = massa por unidade de volume e.g. mg/l Note: Concentração (M/V) x taxa de escoamento (V/T) = massa/taxa (M/T) Diluição : S = volume de uma amostra/ volume de efluente na amostra p = 1/S = concentração relativa [ p: 1/S = 0 água pura] Exemplo: Volume da amostra = 1000mL Volume de efluente = 50ml S = 1000/50 = 20 i.e. realizou 20 diluições Concentração x Carga

19 11:11 1 a Lei de Fick - Difusão D é um coeficiente de difusão (unidades de m 2 /s) J é o fluxo de massa de C massa vai de regiões de mais alta para mais baixa concentração

20 11:11 1 a Lei de Fick - Dispersão E é um coeficiente de dispersão (unidades de m 2 /s) J é o fluxo de massa de C massa vai de regiões de mais alta para mais baixa concentração

21 11:11 Coeficiente de dispersão longitudinal E: coeficiente de dispersão longitudinal (m 2 /s) B: largura do rio (m) h: profundidade (m) u: velocidade da água (m/s) S: declividade média (m/m) Chapra (1997) cap. 14

22 11:11 Mistura De forma semelhante, quando são misturados volumes de água com concentrações diferentes, a concentração final equivale a uma média ponderada das concentrações originais, o mesmo ocorrendo no caso de vazões. Assim, se um rio com vazão Q R e concentração C R recebe a entrada de um afluente com vazão Q A e com concentração C A. Admitindo uma rápida e completa mistura das águas, a concentração final é dada por: Q R C R Q A C A Q F C F

23 11:11 Exercício Uma cidade de 300 mil habitantes lança seu esgoto in natura em um rio com vazão de 2 m 3 /s e concentração 0,1 mg/L de DBO. Avalie se a concentração de DBO após o lançamento ficará acima do limite estabelecido para classe 2 (CONAMA 357). Considere que a vazão de esgoto é 80% da vazão de abastecimento. Dados: - Capitação per capita para abastecimento: 200 L/hab/dia - Carga de DBO per capita: 54 g de DBO/hab/dia - Limite da Classe 2 de DBO: 5 mg/L

24 11:11 Para rios: Fórmula direta para cálculo da capacidade assimilativa CA = (Max permitido (3mg/l)) – Conc. Rio) x Vazão (m 3 /d) Capacidade Assimilativa

25 11:11 A partir de medições distribuídas de salinidade em um estuário: Razão de troca por maré Concentrações aproximadas dos poluentes Condições iniciais da qualidade da água Diluições Capacidade assimilativa e residência Coeficientes de dispersão Estratificação Análise de Salinidade

26 11:11 Razão de troca por maré (R) : razão entre o volume de água de boa qualidade que vem do oceano e o volume total de água que entra durante uma maré enchente. Quanto maior R => melhor a diluição e mistura So Sf Se R = (Sf – Se)/(So- Se) OR R = [Se/(So- Se)]/(Vr/Vf) Vf Vr Análise de Salinidade

27 11:11 Dado um lançamento de um poluente: faça a previsão da concentração no estuário! Use a distribuição de salinidade como um guia No ponto de emissão, assuma que a água do oceano é diluída, mistura- se com o efluente e a água do tributário e retorna para o mar Análise de Salinidade

28 11:11 Volume de diluição do lançamento: Do balanço de massa de sal: QoSo = (Qo+Qe+Qf)S Qo = (Qe+Qf)S/(So-S) Vazão total para diluição do efluente: Qd = Qo+Qe+Qf = (Qe+Qf)So/(So-S) Conc. Média do efluente próximo ao ponto de emissão: Cd = We/Qd, onde We = Ce.Qe Análise de Salinidade

29 11:11 Exercício: Diluição de efluente O Hiperbompreço lança 0,1m 3 /s de esgoto na lagoa Mundaú contendo 3 mg/l de fósforo total. A vazão mínima do rio Mundaú (rio afluente) é de 12m 3 /s. Medições de salinidade no ponto de lançamento e nas águas costeiras oceânicas são de 12 ppt e 34ppt, respectivamente. Estime a concentração média da substância tóxica na vizinhança do lançamento. Análise de Salinidade

30 11:11 Concentrações a montante e a jusante do lançamento (Material conservativo) Montante: Poluente diluído similar a diluição da salinidade MAR Ponto de lançamento - d X SALINIDADESALINIDADE So Sx Sd Concentração a montante em X: Cx = Cd(Sx/Sd) Análise de Salinidade

31 11:11 Concentrações a montante e a jusante do lançamento (Material conservativo) Jusante: Poluente diluído similar à água doce MAR Ponto de lançamento - d X SALINIDADESALINIDADE So Índice de água doce (So – Sx) (So – Sd) Concentração a jusante em X: Cx = Cd(So-Sx)/(So-Sd) Índice de água doce = (So – Sx)/So 0 -> 1 Análise de Salinidade

32 11:11 Exercício: Diluição de efluente (Parte B) Mesmas condições do problema anterior (Parte A) Medidas de salinidade: a) ponto a jusante do lançamento 17ppt b) ponto a montante do lançamento 2 ppt Estime a concentração média de fósforo total nestes dois pontos: 0.1 mg/l MAR Análise de Salinidade

33 11:11 Diferentes tipos e definições a) Tempo de descarga: Tempo para substituir o volume de água doce (Vf) dentro de um estuário a uma taxa de escoamento através do estuário (R) Tf = Vf/R Requer muito esforço de medição para calcular Vf Método do prisma de Maré – fácil de calcular*: Tf = TxV/(Vt + Vr) *Prever o limite mais baixo de Tf Onde: T = período de um ciclo de maré V = vol. do estuário Vt = vol. da maré de enchente Vr = vol. do rio Tempo de Descarga e Residência

34 11:11 Coeficiente de troca por ciclo de maré (E): Fração da água que é removida e substituida durante cada ciclo de maré Similar ao Razão de troca por Maré (R) – visto anteriormente Razão de Prisma de Maré (Tidal Prism Ratio): Eficiência de descarga: Onde: V H = vol. do estuário na maré alta V L = vol. do estuário na maré baixa Eficiência da Descarga

35 11:11 Exercício Estime a eficiência de renovação das águas de um estuário em uma maré de quadratura semi-diurna (min. 0,6 m e max. 1.5 m) Dados: Curva cota(m)-volume(m 3 ): Vazão média do rio: 2 m 3 /s


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