Sistema de Modelação MOHID Modelo Ecotoxicológico Aplicação à Bacia do Trancão Ana Rosa Trancoso (ana.rosa.maretec@ist.utl.pt) LIFE02/ENV/P/000416

Índice SIG e base de dados Modelação Sistema MOHID Aplicação: Bacia do Trancão Hidrodinâmica Modelo Ecotoxicológico Trabalho em desenvolvimento

Sistema de Informação Geográfica Base de Dados: Armazenamento Tratamento Análise Georeferenciação Partilha

Vantagens do SIG Sistematização dos dados experimentais Partilha na Internet Opções de pesquisa e inquérito facilitadas pela georeferênciação Comparação com os resultados da modelação Estrutura geral permite integração de outros dados e de outros projectos.

O que é um Modelo? Cálculo dos processos físicos que ocorrem no meio aquático Hidrodinâmica Transporte de propriedades (sedimentos, nutrientes, metais, etc...) Processos específicos de cada propriedade (erosão, deposição, consumo, etc...) Continuidade Espacial e Temporal Simulação de Cenários de Gestão

Processos de deposição/erosão http://www.mohid.com Caudal do Rio Maré Vento Hidrodinâmica Transporte Ondas Tipo de Sedimentos Vel. Queda Salinidade Processos de deposição/erosão Extinção da Luz Matéria em Suspensão Propriedade tóxica Ecotoxicidade Fitoplâncton Nutrientes Zooplâncton Bactérias

Sistema Integrado MOHID GIS GUI Soil MOHID Land MOHID GIS GUI Ficheiros ASCII - MOHID Markup Language Ficheiros HDF 5 –Dados Matricial 4D Executable Library Basin Delineator Digital Terrain Creator MOHID Water Mohid Base 3 Soil modules Interprocess Communication Soil, Soil Properties,... Triangulator River Network Mohid Base 2 Grid and Atmosphere modules 0D Main Horizontal Grid,Vertical Grid, Atmosphere, Advection Diffusion, ... Mohid Base 1 Process, IO and Function modules Global Data, Water Quality, Sediment Quality, EnterData, HDF, Functions, Time, LUD, Triangulation, Time Series, ...

Mohid Water – Exemplos Traçadores lagrangeanos Contaminação microbiológica Dispersão de poluentes

Mohid Water – Exemplos II Trancão Hidrodinâmica Salinidade

Mohid Water – Exemplos III Trancão Qualidade da Água Clorofila

Mohid GIS – Interface Gráfica Geração de Malhas curvilíneas Modelos digitais de terreno Batimetrias Delimitação de bacias Geração de redes de drenagem Definição automática de secções transversais Sobreposição de mapas temáticos Visualização 4D 3D (x,y,z) Tempo (t) Digital Terrain Creator Basin Delineator

Mohid Land – Aplicação ao Trancão Precipitação [mm/h] Bacia impermeável Precipitação Outubro 2004 Caudal de escoamento superficial Caudal na rede fluvial

Transporte de uma Propriedade Genérica Conservativa Descarga de 0.1 m3/s durante 2h Concentração inicial – 1kg/m3

Modelo Ecotoxicológico Abordagem “top-down”: Efluente = mistura de substâncias é tratado como uma propriedade conservativa Descarga e transporte de efluentes na rede fluvial Cálculo da Ecotoxicidade a partir da diluição do efluente descarregado Calibração com os resultados dos bioensaios 1 Ecotoxicidade [TU] EC50 0.5 Concentração do efluente Assumindo que não existe interacção entre os efluentes

Efluentes descarregados 10-5 < Q < 10-4 10-4 < Q < 10-3 10-3 < Q < 10-2 Caudal de descarga [m3/s] IF05 IST32 IP10 IST41 IO08 IF03 IF35 IC14 IO39 W45 IR24

Risco potencial de toxicidade Considerando todas as descargas com o mesmo caudal e precipitação constante de 1 mm/dia (avaliação da capacidade de diluição do meio receptor) IF05 IST32 IF03 IF35 IP10 W45 IST41 IO08 IO39 IC14 IR24 Toxicidade máxima nas cabeceiras Zonas mais sensives: Maior toxicidade no Rio de Loures (depois de IF05 e IF03 e IF35), Ribeira de Fanhoes (depois de IO08) e no troço depois da descarga IC14. IST41 : embora com EC50 = 11% nao provoca muita toxicidade pq descarrega para um meio receptor “grande” Maior Toxicidade Menor capacidade de diluição

Risco de Toxicidade para a bacia do Trancão Composição da Toxicidade Global à saída Utilizando os caudais reais de descarga dos efluentes e precipitação constante de 1 mm/dia Efluentes descarregados em cabeceiras aumentam a toxicidade localmente (IC14; IF05, IF03, IF35) IF05 IST32 IF03 IF35 IP10 W45 IST41 IO08 IO39 IC14 IR24 Têm importância na composição da toxicidade global no meio receptor: Efluentes com grande fluxo de descarga (W45) Efluentes muito tóxicos independentemente do local de descarga

Efluentes descarregados 10-5 < Q < 10-4 10-4 < Q < 10-3 10-3 < Q < 10-2 Caudal de descarga [m3/s] IF05 IST32 IP10 IST41 IO08 IF03 IF35 IC14 IO39 W45 IR24

Cenários/Sensibilidade da bacia EC50 (%) Q (m3/s) Diminuição da toxicidade média na bacia (%) Pré-diluição do efluente com maior toxicidade à saída (IC14) 9 1.74x10-3 1.2 Pré-diluição do efluente com maior concentração à saída (W45) 0.09 90 0.01 Pré-diluição de um efluente tóxico descarregado numa zona intermédia no meio receptor (IST41) 11 7.41x10-4 0.01 Pré-diluição de um efluente tóxico descarregado numa cabeceira (IF05) 6 4.63x10-4 0.24 Descarga de IC14 numa linha de água com maior capacidade de diluição 9 1.74x10-3 24.18

Quando o caudal aumenta Outubro 2004 Precipitação [mm/h] Quando o caudal aumenta a toxicidade baixa

Outubro 2004

Conclusões do Modelo Ecotoxicológico Situações de ocorrência de picos de toxicidade: Períodos de seca 1º evento de precipitação anual (First Flush Flood) Redução da toxicidade no meio receptor: Pré-diluição dos efluentes Descargas desfasadas no tempo Descargas em zonas intermédias da bacia Zonas de maior risco na bacia do Trancão: Zonas sujeitas a descargas tóxicas efectuadas nas cabeceiras das linhas de água: Ribeira de Loures e Ribeira de Fanhões. Necessidade de caracterizar bem o sistema contabilizando-se as principais fontes de poluição pontual e difusa.

Trabalho em Desenvolvimento Acoplamento de modelos biogeoquímicos (0D) Light Phytoplankton Zooplankton Organic matter Nutrients Temperature Bacteria

Modelos de Qualidade da Água WaterQuality Adaptado do modelo pelágico WASP da EPA, com 15 compartimentos. Bastante utilizado em estuários, zonas costeiras e reservatórios. CEQUALW2 Adaptado do modelo pelágico e bêntico CEQUALW2, com numero variável de compartimentos. Duas décadas de utilização em reservatórios, lagos e estuários. Life Modelo pelágico que inclui ciclos bacterianos e estequiometria variável (Tese PhD) SedimentQuality Modelo que simula o ciclo biogeoquímico do carbono e azoto em meios não saturados com ciclos bacterianos e estequiometria variável, baseado em RZWQM/OMNI

Conclusões / Trabalho Futuro Base de Dados e GIS são ferramentas úteis que ainda devem ser melhoradas MOHID GIS gera dados de entrada e permite visualizar resultados MOHID Land calcula hidrodinâmica, transporte de propriedades e toxicidade de descargas no meio receptor. Trabalho Futuro Finalizar o desenvolvimento do MOHID Land Acoplar MOHID Water and MOHID Land através de MPIs Calibração do modelo com resultados de projectos