Modelos – Ferramenta de gestão - UFPR

Modelos – Ferramenta de gestão

TH723 - Gestão Ambiental Regina Kishi, 7/15/2013, Página 1

Cidade

ETA ETEConcentração

crítica

C<CaModelo

Concentração admissível (Ca)

Controle

BaciaHidrográfica

Sim

Não

Rio


Classificação dos modelos

Medição de dados

Conhecimento do processo

físico

Totalmente orientado a dados

Totalmente orientado a processos

Redes neurais

Modelos híbridos

Modelos numé-ricos com assi-

milação de dados

Modelos numéricos

determinísticos


Modelos matemáticos de simulação

Modelo = Representação do sistema (parte da realidade)Simulação = “Imitação” do sistema modelado

Descrevem os processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem no ecossistema aquático através de formulações matemáticas.


Modelos existentes - hidrodinâmico


Modelos existentes – qualidade da água

Processos considerados?


Procedimentos de modelagem

Especificação do problema

Base teórica

Desenvolvi-mento de modelo

Seleção de modelo

existente

Aplicação preliminar

ValidaçãoAplicação

Série de dados Série de dados

Modelo calibrado

Modelo validado

Análise de sensibilidade

Calibração

Discretização espacial


UnidimensionalLongitudinalVertical

BidimensionalLongitudinal e TransversalLongitudinal e Vertical

Tridimensional

Zero-dimensional

Tipos de malhas


Ortogonal ou retilínea Não Ortogonal ou curvilínea

Estruturada Não Estruturada Multi-bloco

Fonte: Terabe, Ota e Friedrich (2004)


Fonte: Terabe, Ota e Friedrich (2004)

Malha: Reservatório de Fiú



Exemplo: velocidade


Exemplo: concentração


Fonte: Jirka et al., 1996; Gudrun Hillebrand, 2003


CORMIX: http://www.cormix.info/new.php Fonte: Gudrun Hillebrand, 2003Universität Karlsruhe


Escolha do Modelo

Escolha:• máxima simplicidade• com adequado grau de precisão e detalhe

METAÁREA DE ESTUDO

Atender:


Mudanças no ecossistema após descarga orgânica


Modelo QUAL

Um dos modelos mais utilizados na simulação da qualidade da água de cursos de água

1970 QUAL-I F.D.Masch and Associates and the Texas Water Development Board

1972 QUAL-II Water Resources Engineers, Inc. (now Camp, Dresser and McKee), under contract with the US EPA

1987 QUAL2E Brown & Barnwell, maintained by US EPA’ s Center for Water Quality Modeling in Athens Georgia

2006

(versão 2.04)

QUAL2K

(ou Q2K)

Versão moderna do QUAL2E

Steve Chapra, Greg Pelletier e Hua Tao

http://www.epa.gov/athens/wwqtsc/html/qual2k.html


Modelo QUAL2ESimula até 15 parâmetros de qualidade da água:

• OD• DBO• Temperatura• Alga como clorofila-A• N-orgânico• Amônia• Nitrito• Nitrato• P-orgânico• P-dissolvido• coliformes• substância não-conservativa• substância conservativa I• substância conservativa II• substância conservativa III


Fotossíntese

Demanda pelo sedimento

OD

Nitrificação

Oxigênio dissolvido

Decomposição da MO

Reaeração

Denitrificação

Redução de sulfato

Streeter-PhelpsQUAL2E

Streeter-PhelpsQUAL2E

QUAL2E

QUAL2E

QUAL2E

Respiração algal

QUAL2E


Referência bibliográfica

• CHAPRA, S.C.. 1997. Surface water-quality modeling. Boston: McGraw-Hill. 844p.

• ORLOB, G.. 1983. Mathematical modelling of water quality: streams, lakes and reservoirs. California: Davis. 518p.

• JAMES, A.. 1978. Mathematical models in water pollution control. New Castle: John Wiley. 420p

• Kishi, R.T.. 1991. Avaliação Ambiental da Lagoa Negra/RS-Índices e Modelagem Matemática. Porto Alegre: UFRGS-Curso de Pós-Graduação em Recursos Hídricos e Saneamento, 248p. Diss. Mestr. Engenharia Civil.

• Lenhart et al. 2002. Comparison of two different approaches of sensitivity analysis. Physics and Chemistry of the Earth, n.27, p.645-654.

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