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II Simpósio de Recursos Hídricos do Sul-Sudeste 1 MODELAGEM AMBIENTAL DO RESERVATÓRIO DO IRAI: estudo preliminar da variação de temperatura Cynara L. da Nóbrega Cunha 1 ; Guilherme Augusto Stefanelo Franz 2 , Aldo Pacheco Ferreira 3 ; Paulo C. C. Rosman 4 . RESUMO - Este trabalho apresenta uma modelagem ambiental preliminar do reservatório do Irai, com a simulação do parâmetro temperatura. O modelo é parte do SisBAHIA, sistema base de hidrodinâmica Ambiental. São apresentados os dados de radiação medidos e os calculados pelo modelo proposto, mostrando que para simulações de longa duração, o modelo proposto é bastante eficiente. A simulação refere-se ao período entre 01/04/2002 e 30/04/2003. Os resultados de temperatura obtidos pelo modelo foram confrontados com dados de campo medidos em alguns pontos do reservatório, apresentaram uma boa concordância. ABSTRACT --- In this work a preliminary environmental modelling of the Irai reservoir, with the simulation of the temperature parameter, is presented. This model is part of the Sistema de Base Hidrodinâmica Ambiental, denominated SisBaHia ® . The radiation data measured and computed by the proposed model are presented, demonstrating that the proposed model is quite efficient of long duration simulations. The application corresponds to the period between 01/04/2002 and 30/04/2003. The temperature results furnished by the numerical model are compared with the measured data in some defined points of the reservoir and, good level of agreement is achieved. Palavras Chave: Modelagem ambiental – reservatório do irai – modelo de temperatura. 1 Professor da Universidade Federal do Paraná, LEMMA/UFPR - Centro Politécnico da Universidade Federal do Paraná, Caixa Postal 19100, CEP: 81531-990, Curitiba, Brasil. Email: [email protected] 2 Mestrando em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental da Universidade Federal do Paraná, LEMMA/UFPR - Centro Politécnico da Universidade Federal do Paraná, Caixa Postal 19100, CEP: 81531-990, Curitiba, Brasil. Email: [email protected] 3 CESTEH/ENSP/FIOCRUZ – Centro de Estudos da Saúde do Trabalhador e Ecologia Humana, Escola Nacional de Saúde Pública Sérgio Arouca, Fundação Oswaldo Cruz, Rua Leopoldo Bulhões 1480, Manguinhos. 21041-210 Rio de Janeiro RJ, Brasil. [email protected]. 4 Programa de Engenharia Oceânica – Área de Eng. Costeira - COPPE Universidade Federal do Rio de Janeiro. Campus Universitário – Ilha do Fundão - Cx.Po. 68508; CEP:21945-970 – Rio de Janeiro, RJ, Brasil

MODELAGEM AMBIENTAL DO RESERVATÓRIO DO IRAI … · variação de temperatura Cynara L. da ... nutrientes e por outros fatores, ... sendo calculado e Γ é um fator de correção

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II Simpósio de Recursos Hídricos do Sul-Sudeste

1

MODELAGEM AMBIENTAL DO RESERVATÓRIO DO IRAI: estudo preliminar da

variação de temperatura

Cynara L. da Nóbrega Cunha1; Guilherme Augusto Stefanelo Franz

2, Aldo Pacheco

Ferreira3; Paulo C. C. Rosman

4.

RESUMO - Este trabalho apresenta uma modelagem ambiental preliminar do reservatório do Irai, com a simulação do parâmetro temperatura. O modelo é parte do SisBAHIA, sistema base de hidrodinâmica Ambiental. São apresentados os dados de radiação medidos e os calculados pelo modelo proposto, mostrando que para simulações de longa duração, o modelo proposto é bastante eficiente. A simulação refere-se ao período entre 01/04/2002 e 30/04/2003. Os resultados de temperatura obtidos pelo modelo foram confrontados com dados de campo medidos em alguns pontos do reservatório, apresentaram uma boa concordância.

ABSTRACT --- In this work a preliminary environmental modelling of the Irai reservoir, with the simulation of the temperature parameter, is presented. This model is part of the Sistema de Base

Hidrodinâmica Ambiental, denominated SisBaHia®. The radiation data measured and computed by the proposed model are presented, demonstrating that the proposed model is quite efficient of long duration simulations. The application corresponds to the period between 01/04/2002 and 30/04/2003. The temperature results furnished by the numerical model are compared with the measured data in some defined points of the reservoir and, good level of agreement is achieved.

Palavras Chave: Modelagem ambiental – reservatório do irai – modelo de temperatura.

1 Professor da Universidade Federal do Paraná, LEMMA/UFPR - Centro Politécnico da Universidade Federal do Paraná, Caixa Postal 19100, CEP: 81531-990, Curitiba, Brasil. Email: [email protected] 2 Mestrando em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental da Universidade Federal do Paraná, LEMMA/UFPR - Centro Politécnico da Universidade Federal do Paraná, Caixa Postal 19100, CEP: 81531-990, Curitiba, Brasil. Email: [email protected] 3 CESTEH/ENSP/FIOCRUZ – Centro de Estudos da Saúde do Trabalhador e Ecologia Humana, Escola Nacional de Saúde Pública Sérgio Arouca, Fundação Oswaldo Cruz, Rua Leopoldo Bulhões 1480, Manguinhos. 21041-210 Rio de Janeiro RJ, Brasil. [email protected]. 4 Programa de Engenharia Oceânica – Área de Eng. Costeira - COPPE Universidade Federal do Rio de Janeiro. Campus Universitário – Ilha do Fundão - Cx.Po. 68508; CEP:21945-970 – Rio de Janeiro, RJ, Brasil

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INTRODUÇÃO

A construção de um reservatório provoca impactos negativos e positivos no meio ambiente

modificando as condições de escoamento; assim, por exemplo, um local onde anteriormente havia a

predominância de elevadas velocidades, transforma-se num local de escoamento lento, com grande

profundidade e largura.

Um problema ambiental que merece destaque é a eutrofização de reservatórios. Este

fenômeno é parte do processo natural de envelhecimento dos lagos, que ocorreria

independentemente das atividades do homem; no entanto, pode acontecer de forma artificial,

provocada pelo excesso de nutrientes lançados no corpo d’água. Reservatórios e lagos são sistemas

abertos que recebem grande parte dos poluentes da bacia hidrográfica, carreados pelas chuvas. São,

portanto, parte integrante da bacia hidrográfica e apresentam problemas de qualidade de água, com

o aumento da carga de nutrientes e matéria orgânica; como conseqüência, ocorre um aumento na

taxa de produção primária, originando o processo denominado eutrofização.

Os índices de trofia de um determinado reservatório podem ser determinados a partir do

conhecimento de determinados parâmetros de qualidade de água, como a concentração de fósforo e

clorofila_a. Nestes casos, a temperatura tem papel importante, como parâmetro regulador das

reações cinéticas envolvendo estes parâmetros. Quando um reservatório altera seu estado trófico,

reservatórios menos produtivos podem ser transformados em reservatórios mais produtivos,

trazendo graves problemas para o corpo d´água. Com o aumento da concentração de nutrientes, a

produtividade do fitoplâncton é incrementada. Nesta condição, apenas as espécies adaptadas

sobrevivem, diminuindo assim a diversidade do reservatório.

A produtividade e o crescimento e/ou morte da biomassa de fitoplâncton são controladas pelas

variações da temperatura do corpo d´água, pela morfologia do reservatório, pelas variações de

nutrientes e por outros fatores, tais como as variações das vazões afluentes e efluentes e pelo tempo

de residência deste corpo d´água. Sendo assim, qualquer alteração nestas variáveis pode acelerar o

crescimento dos fitoplânctons, estabelecendo uma floração de algas, onde algumas espécies, mais

adaptadas, se tornam predominantes.

As variações no aporte de nutrientes e, conseqüentemente, as variações de concentrações no

corpo d´água e a penetração da luz na coluna d´água são os principais responsáveis pela distribuição

temporal dos fitoplânctons em lagos e reservatórios. Outros fatores como o herbivorismo dos

zooplânctons e mecanismos de transporte associados ao tempo de residência também regulam a

dinâmica temporal (Chapra (1997)).

II Simpósio de Recursos Hídricos do Sul-Sudeste

3

O balanço da taxa de crescimento dos fitoplânctons pode ser obtido, considerando a

Clorofila_a como indicador da concentração da biomassa de fitoplânctons. Sendo assim, a taxa de

crescimento passa a ser função da temperatura, nutriente e radiação, e a taxa de morte (ou perda),

função da herbivoria.

Modelos ambientais que simulam parâmetros de qualidade de água têm sido usados no

monitoramento e no estudo dos impactos provocados pelo lançamento de efluentes em

reservatórios. Neste sentido, os modelos de qualidade de água têm sido usados para monitorar e,

principalmente, controlar a poluição de corpos d’água. Para o cálculo das concentrações são

utilizadas as equações de balanço de massa, que podem ser aplicadas para vários contaminantes, tais

como: sedimentos em suspensão, nitrogênio, fósforo, oxigênio dissolvido, clorofila, etc.

Do ponto de vista da engenharia de meio ambiente, o conhecimento da variação da

temperatura no corpo d’água é particularmente importante por três razões: as descargas de efluentes

em diferentes temperaturas podem causar efeitos negativos no ecossistema aquático, a temperatura

influencia as reações químicas e biológicas e no crescimento dos fitoplânctons e a variação da

temperatura afeta a densidade da água e, como conseqüência, altera os processos de transporte. O

modelo apresentado neste trabalho permite o estudo de descargas de efluentes com diferentes

temperaturas, além do estudo da influência da temperatura nas reações químicas e biológicas, a

partir dos coeficientes de temperatura para cada reação específica, Thomann & Muller (1987).

Alguns modelos específicos de temperatura podem ser encontrados na literatura. Losodo &

Piedrahita (1991) apresentam um modelo vertical que descreve a transferência de energia entre a

massa d’água e a atmosfera. Neste sentido, o entendimento das variações de fluxo de energia é vital

para a correta simulação da temperatura. Outra contribuição foi fornecida pelo modelo apresentado

por Culberson & Piedrahita (1996). Neste modelo, a temperatura é modelada junto com o oxigênio

dissolvido, permitindo verificar a influência da temperatura nas reações químicas ligadas ao

oxigênio.

O modelo de temperatura usado neste trabalho faz parte do Sistema de Base Hidrodinâmica

Ambiental, denominado SisBaHia®; no entanto, algumas modificações forma implementadas no

modelo de temperatura. O SisBaHia® é desenvolvido pela Área de Engenharia Costeira e

Oceanográfica do Programa de Engenharia Oceânica da COPPE/UFRJ, e usado na área de

ambiental, em vários projetos, com grande êxito, tanto para planejamento de longo e curto prazo

Para maiores informações sobre o SisBahia o leitor deve reportar-se a Rosman (2000).

O domínio estudado, o reservatório do Iraí, situa-se na região metropolitana de Curitiba

(RMC), na longitude 490 06´W e na latitude 250 24´S, representando uma área de aproximadamente

14 Km2, constituindo importante manancial de abastecimento da RMC. O reservatório encontra-se

II Simpósio de Recursos Hídricos do Sul-Sudeste

4

inserido na bacia hidrográfica do Rio Iraí e seus principais tributários (rios Canguiri, Timbu,

Cercado e Curralinho) drenam áreas densamente ocupadas, onde existem atividades industriais e

agrícolas, além de áreas de invasão. O reservatório teve sua construção finalizada em 1999 e seu

primeiro extravasamento em janeiro de 2001, atingindo um volume de 58.000.000 m3 com

profundidade média de 4,73 m. O reservatório apresentou a primeira elevação significativa da

concentração de algas em maio de 2001, evidenciando a forte influência antrópica no processo de

eutrofização, além da susceptibilidade imposta pelas próprias condições morfométricas do

reservatório. Desde então tem havido eventos de florações de fitoplâncton bastante significativas,

comprometendo seriamente a qualidade da água. Embora tenham sido observadas alterações na

composição das espécies fitoplanctônicas ao longo do tempo, a predominância é basicamente de

cianobactérias, algumas delas potencialmente tóxicas.

Neste artigo é mostrada a implementação da modelagem ambiental do parâmetro temperatura

no Reservatório do Irai usando SisBaHia®, partindo de simulações hidrodinâmicas desenvolvidas

anteriormente e apresentadas em Franz et al., 2007. A simulação foi realizada entre 01/04/2002 e

21/03/2004. Neste período, através de um projeto Gestão Integrada de Mananciais de

Abastecimento Eutrofizados (Andreoli e Careiro (2005)), foram feitas medições de temperatura em

3 pontos do reservatório. Os resultados de temperatura obtidos pelo modelo foram confrontados

com dados de campo medidos nas estações, apresentaram uma boa concordância.

MODELO DE TEMPERATURA

A temperatura no corpo d’água depende das trocas de calor na interface ar-água e,

conseqüentemente, da distribuição de energia através da coluna d água. O fluxo total de calor por

unidade de área é dado por (Edinger et al. (1968)):

( )Hn Hs Hsr Ha Har Hbr He Hc= − + − − ± ± (1)

onde:Hn: Fluxo total de energia na interface ar-água (w/m2),

Hs: Fluxo de radiação solar de onda curta (w/m2),

Hsr: Fluxo de radiação solar de onda curta refletida (w/m2),

Ha: Fluxo de radiação atmosférica de ondas longas (w/m2),

Har: Fluxo de radiação atmosférica de ondas longas refletidas (w/m2),

Hbr :Fluxo de radiação de ondas longas da água em direção à atmosfera (w/m2),

He: Fluxo de calor por evaporação (w/m2) e

II Simpósio de Recursos Hídricos do Sul-Sudeste

5

Hc: Fluxo de calor por condução (w/m2).

Os fluxos de radiação de ondas curtas podem ser medidos ou modelados. Um dos modelos

possivel para obter Hs é dado por (Feitosa (2003)):

0 (1 )S t s aH H a R C= − (2)

onde H0 é a quantidade de radiação incidente no topo da atmosfera, at fator de transmissão de

radiação solar através da atmosfera, Rs é o coeficiente de reflexão e Ca é a fração de radiação solar

absorvida pelas nuvens. A radiação no topo da atmosfera pode ser calculada como:

( ) ( )0 2

12sen sen cos cos sen sen

180 180sc

f i

HH h h

r

πθ πθ = δ + δ − Γ π (3)

onde Hsc é a constante solar (1390,0 W/m²), r a distância relativa entre a terra e o sol, θ é a latitude

em graus, δ a declinação da terra, hf o ângulo horário solar, em radianos no final do período no qual

H0 está sendo calculado, hi o ângulo horário solar, em radianos no início do período no qual H0 está

sendo calculado e Γ é um fator de correção para exposição diurna de radiação solar. A distância

relativa entra a terra e o sol, pode ser estimada por:

( )21 0,017 cos 186

365 yr Dπ

= + −

(4)

onde Dy é o dia do ano(1º de Janeiro, Dy=1). A declinação da terra em relação ao sol pode ser

estimada por:

( )23,45 2cos 172

180 365 yDπ π

δ = −

(5)

O ângulo horário no início e no fim do período no qual a radiação solar está sendo calculada

são computados como:

( )( ) ( )1 12 212i r sh h t a bπ

= − − ∆ + + π (6)

( ) ( )12 212f r sh h t a bπ

= − ∆ + + π (7)

onde hr é a hora do dia de 1 a 24. Os coeficientes a e b são considerados como:

1.0 se 12

1.0 se 12

1.0 se os termos entre [..] acima forem negativos

1.0 se os termos entre [..] acima forem positivos e < 2

0.0 em outros casos

r

r

ha

h

b

+ ≤=

− >

+

= − π

(8)

II Simpósio de Recursos Hídricos do Sul-Sudeste

6

O parâmetro ∆t é numericamente equivalente à fração de hora requerida pelo sol para cruzar o

céu entre o meridiano padrão e o meridiano local, sendo dado por:

( )15

as mp ml

Et L L∆ = − (9)

sendo Ea =-1 para longitude oeste e Ea = 1 para longitude leste. O parâmetro Γ zera os valores de

radiação solar para horários maiores que o do poente e menores que o do nascente. Os horários de

nascente e poente podem ser dados através das seguintes equações:

1

sen sen12 180

cos 12cos cos

180

p st t−

πθ × δ

= − + ∆ +πθπ × δ

(10)

2 24n p st t t= − + ∆ + (11)

O fator de transmissão de radiação solar através da atmosfera at, ou seja, a fração da radiação

que alcança a superfície de água após redução por absorção e espalhamento pode ser estimada por:

( )( )

2 1

1

0,5 1

1 0,5 1d

t

s d

a a ca

R a c

+ − −=

− − − (12)

onde cd é o coeficiente devido as partículas, que varia entre 0,0 e 0,13, possuindo um valor típico de

0,06, a1 e a2 são coeficientes que se referem à transmissão da radiação através da atmosfera, que

variam em função da umidade e da incidência sobre a atmosfera:

( ) ( )( )2 exp 0,465 0,134 0,179 0,421exp 0,721wc am am

a P = − + + − θ θ (13)

( ) ( )( )1 exp 0,465 0,134 0,129 0,171exp 0,88wc am am

a P = − + + − θ θ (14)

onde Pwc é a média diária de água precipitável contida na atmosfera e θam corresponde a espessura

da atmosfera a ser atravessada em função do ângulo de incidência da radiação solar:

( )0,85exp 0,11 0,0614wc dP T= + (15)

onde Td é temperatura do ponto de orvalho em ºC, calculada como:

( , )

( , )a d

d

a d

b T UT

a T U

γ=

− γ (16)

onde ( , ) ln100

a da d

a

aT UT U

b T

γ = +

+ , a = 17,27, b=237,7, Ta é a temperatura do ar em 0C e Ud é a

umidade em %. θam pode ser computada em função da altitude do local (Z) e da elevação solar (α):

5,256

1,253

288 0,0065288

180sen 0,15 3,855

am

Z

− θ =

α α + +

π

(17)

II Simpósio de Recursos Hídricos do Sul-Sudeste

7

1 112

1

sen sen180 1801

tan cos cos cos h− α πθ πθ α = ∴ α = δ + δ − α

(18)

O coeficiente de reflexão na superfície da água Rs é dado por:

180b

sR a

= α π

(19)

onde α é a elevação solar e a e b são coeficientes que são função da cobertura de nuvens (condição

do tempo). A fração de radiação solar que passa pelas nuvens é dada por:

21 0,65a lC C= − (20)

onde Cl é o percentual de céu encoberto.

Os demais fluxos podem ser calculados como seguem:

0,03Hsr Hs= (21)

8 411,70.10 ( 273,0) (0,7 0,031 )aHa Ta e−= + + (22)

onde a varia entre 0,5 e 0,7 e ea é a pressão de vapor em mm de Hg, calculada como:

100d s

a

U ee = (23)

onde es é a pressão de vapor de saturação em mm de Hg, que pode ser calculada como:

[0,1001exp(0,03(1,8 32,0)) 0,0837]25,4se Ts= + − (24)

onde Ts é a temperatura da superfície da água em °C. No modelo, esta temperatura corresponde à

temperatura da coluna de água, adicionada de 0,5 °C.

0,03Har Ha= (25)

8 411,349.10 ( 273,0)Hbr Ts−= + (26)

2(19,0 0,95 )( )s aHe Vw e e= + − (27)

onde Vw é a velocidade do vento, obtida a partir do modelo hidrodinâmico.

20,47(19,0 0,95 )( )Hc Vw Ts Ta= + − (28)

A equação de advecção-difusão para a temperatura, considerando as três parcelas: o transporte

advectivo, o transporte difusivo e os processos de transformação pode ser escrita como (Thoman &

Muller,1987 e Rosman, 2000):

21

12jk

i ij jk

i j k k

UT T T HnU H D

t x H x x x c H

∂ Λ∂ ∂ ∂ ∂+ = δ + + ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ρ

(29)

onde Ui são as componentes da velocidade na direção xi promediadas na direção vertical, H é a

altura da coluna de água, Dij é o tensor que representa o coeficiente de difusão turbulenta de massa,

δjk representa o delta de Kronecker e Λk=αk∆xk é a largura do filtro na dimensão xk, sendo αk um

II Simpósio de Recursos Hídricos do Sul-Sudeste

8

parâmetro de escala e c a energia específica. Na equação (29), i,j = 1,2 e k =1,2,3, sendo k = 3

correspondente ao tempo t (no contexto x3 = t).

APLICAÇÃO DO MODELO AO RESERVATORIO DO IRAI

O domínio definido na modelagem é mostrado na Figura 1, onde também pode ser observada

a malha de elementos finitos quadráticos usada na discretização do domínio, a partir de elementos

quadrangulares sub-paramétricos Lagrangeanos. A batimetria do reservatório é apresentada na

Figura 2. O problema consiste na modelagem da variação de temperatura no reservatório do Irai

durante dois anos, entre 01/04/2002 e 21/03/2004. Na simulação é considerado fluxo nulo ao longo

de todo contorno fechado, exceto nas seções correspondentes aos rios; nestas seções foram usados

valores medidos de temperatura mostrados na Figura 3. Na fronteiras aberta, definida para a seção

do vertedouro, considera apenas a condição de efluxo, não sendo necessário definir valores da

temperatura. As condições iniciais e os parâmetros gerais usados na simulação numérica são:

• ( ,0) 26,0T x = 0C,

• Ud = 70 %,

• Tmax = 30 0C,

• Tmin = 10 0C.

Figura 1 - Domínio de modelagem para o reservatório do Irai, mostrando a malha com 310

elementos finitos e 1470 nós.

II Simpósio de Recursos Hídricos do Sul-Sudeste

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Figura 2 – Domínio de modelagem do reservatório do Iraí, com a visualização da topografia de

fundo do domínio de modelagem e da posição das estações de monitoramento.

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

1/abr/02 16/mai/02 30/jun/02 14/ago/02 28/set/02 12/nov/02 27/dez/02 10/fev/03 27/mar/03 11/mai/03 25/jun/03 9/ago/03 23/set/03 7/nov/03 22/dez/03 5/fev/04 21/mar/04

Te

mp

era

tura

(o

C)

Rio Timbu Rio Cerrado Rio Curralinho Rio Canguiri

Figura 3 – Valores de temperatura considerados como condição de contorno.

RESULTADOS

Os resultados da modelagem da variação da temperatura nos reservatório do Irai, apresentados

nesta seção, devem ser considerados qualitativamente, considerando a dificuldade de uma possível

calibração e validação do modelo dentro do intervalo de tempo simulado. As medições disponíveis

para comparação referem-se ao período entre 01/04/2002 e 02/06/2003, realizadas nas estações

II Simpósio de Recursos Hídricos do Sul-Sudeste

10

RE1, RE2 e RE3, cuja as localizações são mostradas na Figura 2. Sendo assim, seria necessário

alimentar o modelo com dados referentes a este período; os dados relativos os fluxos de radiação

liquida, Hn, na interface ar-água deveriam ser conhecidos. Considerando este dado é estimado, bem

como os valores de vazões afluentes ao reservatório, pode-se explicar a diferença encontrada entre

os valores de temperatura medidos e os calculados pelo modelo neste período. No período de

02/06/2003 a 21/03/2004 não foram realizadas medições, sendo assim, as condições de contorno

usadas pelo modelo foram geradas a partir dos dados do período anterior. A simulação durante dois

anos permite verificar a estabilidade do sistema, que foi atingida pelo SisBaHia®.

Com objetivo de verificar se o modelo proposto para o calculo do fluxo de radiação solar de

onda curta, Hs é adequado, são realizadas comparações entre valores medidos em uma estação

próxima (Estação Pinhais, Latitude: 25, 25´ S, Longitude: 49, 08´ W ) e os valores obtidos através

do modelo proposto. As Figuras 4, 5 e 6 mostram os resultados obtidos, considerando os valores

calculados e os valores medidos. Pode-se observar que o modelo, considerando uma cobertura de

nuvem de 70%, é capaz de reproduzir os valores médios, com as tendências para as várias estações

do ano. Considerando os resultados para um mês (Figuras 5 e 6), é possível verificar que o modelo é

bastante preciso na determinação da hora do nascente e do poente, com valores médios de Hs

podendo ser usados para simulações de longa duração, sendo modelo proposto bastante eficiente.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

01/04/02 01/05/02 31/05/02 30/06/02 30/07/02 29/08/02 28/09/02 28/10/02 27/11/02 27/12/02 26/01/03 25/02/03 27/03/03 26/04/03

Hs - SisBAHIA- w/m2

Hs - Medido - w/m2

168 por. Méd. Móv. (Hs - Medido - w/m2)

168 por. Méd. Móv. (Hs - SisBAHIA- w/m2)

Figura 4 – Valores de Hs medido, Hs calculado pelo SisBaHia® e médias moveis para um

período de sete dias durante o primeiro ano.

II Simpósio de Recursos Hídricos do Sul-Sudeste

11

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100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

03/06/02 08/06/02 13/06/02 18/06/02 23/06/02 28/06/02

Hs - SisBAHIA- w/m2

Hs - Medido - w/m2

168 por. Méd. Móv. (Hs - Medido - w/m2)

168 por. Méd. Móv. (Hs - SisBAHIA- w/m2)

Figura 5 - Valores de Hs medido, Hs calculado pelo SisBaHia® e médias móveis para um

período de sete dias durante junho de 2002.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

28/02/03 05/03/03 10/03/03 15/03/03 20/03/03

Hs - SisBAHIA- w/m2

Hs - Medido - w/m2

168 por. Méd. Móv. (Hs - Medido - w/m2)

168 por. Méd. Móv. (Hs - SisBAHIA- w/m2)

Figura 6 - Valores de Hs medido, Hs calculado pelo SisBaHia® e médias móveis para um

período de sete dias durante março de 2003.

Observando os resultados de temperatura na estação RE1, localizada na parte mais interna do

reservatório, onde as profundidades são menores, os valores apresentam uma boa concordância com

os valores medidos. O erro máximo entre as temperaturas calculadas pelo SisBahia® considerando

os valores de Hs medido e o calculado pelo modelo é da ordem de 5% para a estação RE1,

mostrando que neste ponto do reservatório as condições de contorno tem forte influencia sobre os

valores de temperatura. As estações RE2 e RE3 apresentam o mesmo padrão. Os erros máximos

observados entre as temperaturas calculadas pelo SisBahia® considerando os valores de Hs medido

e o calculado pelo modelo são da ordem de 9%, para a estação RE2, e 10%, para a estação RE3,

II Simpósio de Recursos Hídricos do Sul-Sudeste

12

evidenciando que nestas estações as temperaturas sofrem maior influência dos fluxos de radiação

liquida, tendo uma menor influência das condições de contorno.

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

1-abr-02 16-mai-02 30-jun-02 14-ago-02 28-set-02 12-nov-02 27-dez-02 10-fev-03 27-mar-03 11-mai-03 25-jun-03 9-ago-03 23-set-03 7-nov-03 22-dez-03 5-fev-04 21-mar-04

Te

mp

era

tura

(oC

)

Dados_ Sup Dados_Fundo

SisBAHIA- Hs calculado SisBAHIA- Hs medido

Figura 7 - Valores de temperatura medidos na estação RE1, na superfície e no fundo e obtidos

numericamente pelo SisBahia®.

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

1-abr-02 16-mai-02 30-jun-02 14-ago-02 28-set-02 12-nov-02 27-dez-02 10-fev-03 27-mar-03 11-mai-03 25-jun-03 9-ago-03 23-set-03 7-nov-03 22-dez-03 5-fev-04 21-mar-04

Te

mp

era

tura

(0C

)

Dados_ Sup Dados_Fundo

SisBAHIA- Hs calculado SisBAHIA- Hs medido

Figura 8 - Valores de temperatura medidos na estação RE2, na superfície e no fundo e obtidos

numericamente pelo SisBahia®.

II Simpósio de Recursos Hídricos do Sul-Sudeste

13

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

1/4/2002 16/5/2002 30/6/2002 14/8/2002 28/9/2002 12/11/200

2

27/12/200

2

10/2/2003 27/3/2003 11/5/2003 25/6/2003 9/8/2003 23/9/2003 7/11/2003 22/12/200

3

5/2/2004 21/3/2004

T (

oC

)

Dados_ Sup Dados_Fundo

SisBAHIA- Hs Calculado SisBAHIA- Hs Medido

Figura 9 - Valores de temperatura medidos na estação RE3, na superfície e no fundo e obtidos

numericamente pelo SisBahia®.

CONCLUSÃO

Os resultados apresentados neste trabalho mostram que o estudo preliminar da modelagem

ambiental do reservatório do Irai é adequado e pode ser usado de modo qualitativo. Pode-se

considerar a modelagem da variação de temperatura com base na simulação de outros parâmetros de

comportamento semelhante, como a clorofila_a. Considerando que o transporte advectico e difusivo

é independente do parâmetro modelado, com a correta definição dos processos químicos, físicos e

biológicos envolvidos em cada parâmetro de qualidade de água é possível, a partir desta

modelagem, caracterizar a distribuição deste parâmetro no reservatório do Irai. Por outro lado, o

conhecimento dos valores de temperatura no reservatório é necessário na correção das variáveis

envolvidas nos processos químicos, físicos e biológicos, que variam fortemente com a temperatura.

Os resultados de temperatura obtidos pelo SisBahia® no reservatório do Iraia quando são

comparados com os dados medidos em campo, mesmo considerando que o modelo não tenha sido

calibrado, mostram que o sistema apresentado é capaz de responder aos objetivos deste trabalho.

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