Novembro / 2010

MODELAGEM BI-DIMENSIONAL HIDRODINÂMICA E DE QUALIDADE DAS ÁGUAS DO ESTUÁRIO DO

POTENGI – CE-QUAL-W2Autores: Felipe Fernandes Viana de Araújo (Eng. Civil, Dr.) José Alexandre Moreira Farias (Eng. Civil, M.Sc.) Ernesto Molinas (Graduando em Eng. Civil)Elano Lamartino Leão Joca (Eng. Civil, M.Sc.) Pedro Antônio Molinas (Eng. Recurso Hídricos, M.Sc.)

ObjetivosModelagem matemática hidrodinâmica e dequalidade das águas do estuário do Potengi.

Modelo bidimensional vertical longitudinal CE-QUAL-W2;

Consideração de fontes poluentes domésticas, industriais e de carcinicultura da Região Metropolitana de Natal;

Definição de cenários considerando a situação atual e um horizonte de 20 anos para quantificar impactos na qualidade das águas associado a diferentes níveis de tratamento de efluentes.

Avaliação de campanhas de monitoramento e simulação de OD, DBO, coliformes termotolerantes, fósforo total, nitrogênio, vazão e salinidade

O Estuário do Rio PotengiLocalização:

Litoral Leste Potiguar, Cidade de Natal;

Dimensões:Comprimento: 20 km;Prof. Máxima: 15 m; Largura Média do canal: 500 m;

Variação das marés: Sizígias: 2,30 m Quadratura: 0,85 m

Condições de saneamento (Natal):30% Coleta de esgotos 15% de tratamento;

Tratamento de Efluentes na RMNETE da Ponta Negra (Existente):

Zona Sul de Natal / Descarte:;

ETE Central (Implantação):Zona Central (bacias A, B, C, G, H e I) / Descarte: Rch Baldo

ETE Parnamirim (Estudo):Parnamirim / Descarte: Estuário por meio de Emissário;

ETE Fazenda Carnaubinha (Estudo):Zona Oeste (bacias E, F e K) / Descarte: Rch da Prata,

ETE da Redinha (Estudo):Zona norte / Descarte: Gamboas Estuário

ETE Macaíba e S.G. do Amarante (Estudo)Emissário Submarino (Estudo)

Mapa do Estuário

Coleta de dadosEstudo da CAERN Capacidade Suporte (2006):

Monitoramento qualidade das águas; Levantamentos batimétricos;Medições de correntes;

EIA-RIMA da ETE Parnamirim (2008):Nova campanha de monitoramento da qualidade das águas;Monitoramento de metais pesados em águas, sedimentos e bivalves

Estudo indicaram que:Estuário apresenta águas salinas nas épocas de estiagem;Contaminação principal devido a coliformes e fósforo;Dados usados para calibração do modelo.

Fontes PoluentesEfluentes domésticos:

Quantificados a partir das populações e contribuições per capita por tipo de poluente;Carga discretizada por bacia de esgotamento em Natal.

Efluentes industriais:Distrito Industrial de Natal/Extremoz: o DBO: 1.000 mg/L (setor de bebidas, lacticínios e têxtil)o Vazão: 10.500 m3/diaCentro Industrial Avançado de Macaíba:o DBO: 500 mg/L (setor têxtil)o Vazão: 9.000 m3/dia

Carcinicultura:Imagem do satélite QuickBird datada de 04/04/2007. 377 viveiros de camarão, representando uma área total de 730 ha:o 333 ativos (área de 630 ha) e 44 desativados (área de 100 ha). o 15 viveiros (área de 22 ha): Gamboa Manimbu, o 142 viveiros (área de 261 ha): Gamboa Jaguaribe, o 113 viveiros no riacho Golandim (área de 160 ha), o 51 viveiros no rio Potengi (área de 125 ha) e o 12 viveiros no Riacho da Prata (área de 62 ha).

Simulações / ModelagemO modelo adotado – CE-QUAL-W2:

Bi-dimensional (vertical e longitudinal) - Regime não-permanente;Aplicações em rios, reservatórios e estuários, longos e profundos;Variáveis hidrodinâmicas: vazão, temperatura, nível da água, velocidade, etc. Variáveis de qualidade das águas: OD, DBO, CT, nutrientes, algas, etc.

Representação espacial do corpo de água:39 seções espaçadas a cada 500 m; 20 camadas horizontais superpostas com espessura de 0,5 m a 2,0 m;

A*3,02,52,01,51,00,50,0

-1,0

-2,0

-3,0

-4,0

-5,0

-6,0

-7,0

-8,0

-9,0

-10,0

-11,0

-13,0

-15,0

B* 18,6 18,1 17,6 17,1 16,6 16,1 15,6 15,1 14,6 14,1 13,6 13,1 12,6 12,1 11,6 11,1 10,6 10,1 9,6 9,1 8,6 8,1 7,6 7,1 6,6 6,1 5,6 5,1 4,6 4,1 3,6 3,1 2,6 2,1 1,6 1,1 0,6 0,1Nota:

Segmentos

Cam

adas

Simulações / ModelagemDefinição de Cenários:

Cenário A – Ano de referência 2008: Cargas poluentes de origem doméstica das cidades de Natal (tratamento na bacia D e I sul e G norte), S. G. do Amarante e Macaíba, cargas de carcinicultura, e os despejos industriais (tratados). Os efluentes de Parnamirim não foram considerados.Cenário B – Ano de referência 2028: Cargas poluentes de origem doméstica das cidades de Natal (ETE Faz. Carnaubinha, ETE Central do Baldo, ETE Redinha), S. G. do Amarante e Macaíba (80% tratado), cargas de carcinicultura (reduzidas em 50%), e os despejos das indústrias (tratados com incremento da vazão de 50%). Os efluentes de Parnamirim foram considerados com a ETE Parnamirim.

Eficiência do tratamento:DBO: 90%Coliformes: 99,9%Nitrogênio e fósforo: 50%

Simulações / ModelagemCondições de contorno de montante:

Vazões afluentes dos rios Jundiaí e Potengi associadas a um período de estiagem

Condições de contorno de jusante:Dados de elevação do nível da água tomando-se como base a tábua de marés referente à Capitania dos Portos do Rio Grande do Norte –CPRN – Estação Maregráfica localizada no Trapiche, corrigida pelo nível de redução.

Contribuições laterais:As fontes poluentes foram introduzidas na modelagem do estuário consideradas como cargas pontuais.

Período de simulação:02 meses para abranger marés de preamar e baixa-mar e de sizígia e quadratura, além de um aquecimento inicial do modelo.

Resultados – OD Perfil longitudinal

Resultados – OD Perfil transversal

Estratificação OD - Cenário A –Baixa-mar de Quadratura

Estratificação OD - Cenário A –Preamar de Sizígia

Resultados – DBO

Resultados – Coliformes

Resultados – Fósforo Total

Resultados - Amônia

Resultados – Vazão e Salinidade

ConclusõesSituação atual do estuário:

Os principais poluentes são os esgotos domésticos não tratados, queapresentam como conseqüência mais impactante o aumento dos teores defósforo total e coliformes termotolerantes para patamares acima dosestabelecidos pela classe 1 da resolução CONAMA 357 em águas salinas.

Situação em 2028 com os projetos implantados:Tomando-se um valor médio global para o estuário, haverá redução dosníveis de DBO em cerca de 50%, de nitrogênio amoniacal e fósforo total emcerca de 40% e de coliformes termotolerantes em cerca de 90%Os níveis de coliformes termotolerantes passariam a atender nessa situaçãoaos padrões da classe 1 das águas salinas do CONAMA nº357, embora osníveis de fósforo total se mantenham acima do estipulado.

O estuário do Potengi apresenta capacidade de autodepurar ascargas poluentes da RMN considerando um horizonte de 20anos, desde que estas cargas sejam previamente tratadas.