METODOLOGIA E APLICAÇÃO
2 Demanda para diluição da carga de DBO do rio e dos lançamentos nos PCs 48, 194 e 347, considerando a formulação da vazão de diluição da Equação (4.11)
4.3.6 Simulação Hidrológica dos Diversos Cenários
Para a simulação dos cenários das Tabelas 4.22 a 4.25, utilizando o PROPAGAR MOO, foram empregados os mesmos valores de intervalo de simulação, nível crítico de falhas e demais condições iniciais e dados descritos no item 4.2.7, além dos descritos nos itens anteriores.
a) Introdução da Vazão de Diluição
Com a introdução da vazão de diluição como demanda, foi estabelecida uma hierarquização com 5 níveis de prioridades de demandas, conforme mostrado no item 4.3.4.
No entanto, o modelo PROPAGAR MOO permite, no máximo, três níveis de prioridade. Sabendo que a priorização dos PCs no modelo procede de montante para jusante, a solução desse impasse foi conseguida substituindo por dois PCs o PC no qual havia mais de três prioridades de demandas.
Dessa forma, as demandas de maior prioridade (primária, secundária e terciária) foram implementadas no PC mais a montante e as demais, de menor prioridade, no de jusante (PC fictício). Obviamente, a vazão incremental do PC fictício era nula, o que foi inserido no PROPAGAR MOO através do arquivo de sub-bacia incremental.
Deve-se atentar ainda que, introduzindo no PC fictício apenas demandas para diluição, essas demandas consumiriam a vazão ecológica do PC de montante, uma vez que esta última possui fator de retorno unitário. Por isso, a vazão ecológica (demanda primária) do PC de montante também foi inserida no PC fictício.
b) Simulação da Outorga Quali-Quantitativa
Considerando a vazão de diluição como demanda, no que diz respeito à alocação de água entre seus usos, a representação matemática é, conforme a Equação (2.10) do Capítulo 2:
(
, , ,)
,
. . max
i i j k i j k j
i j
Qcapta Qdilui Q outorgavel total
α +β ≤
∑
Como o critério de outorga considerado é o da vazão excedente, as próprias vazões naturais incrementais dos PCs, no período de 1972 a 1988, foram o limite máximo de uso da água nas simulações. Em outras palavras, a disponibilidade natural em cada PC foi a Qmaxoutorgavel total no PC correspondente.
Nos cenários cuja DBO foi considerada conservativa, conforme o item 2.9.4 do Capítulo 2, o βk é unitário. Assim, o PROPAGAR MOO foi empregado normalmente, considerando as demandas para diluição de despejos como consutivas (captações) e fornecendo para cada PC os reais atendimentos de todas as demandas da bacia.
No caso dos cenários com DBO não conservativa, o coeficiente βk representaria o processo de autodepuração. Entretanto, os coeficientes de depuração da Tabela 4.20 e a Equação (4.13) foram estabelecidos para o cálculo da concentração de DBO remanescente nos PCs de jusante do local de lançamento dos efluentes.
Assim, a alocação de água da equação acima se daria entre a vazão de captação no PC e a vazão de diluição calculada com base nessa concentração de DBO remanescente, ou seja, o coeficiente que representa a autodepuração seria o coeficiente de depuração ηj−1a j DBO, e não mais o βk.
Dessa forma, para k = DBO, a equação de alocação se transformou em:
(
, , , , 1 ,)
, . max j a j DBO i i j i j DBO j i jQcapta Qdilui η Q outorgavel total
α + − ≤
∑
(4.16) Onde: 1 , , , , j a j DBO i j kQdilui η− é a vazão de diluição para o parâmetro k remanescente (calculado com base no coeficiente de depuração ηj−1a j DBO, ), requisitada pelo usuário i, na seção ou PC j.
A alternativa concebida para introdução da Equação (4.16) no PROPAGAR MOO é descrita no próximo item.
c) Simulação da Autodepuração do Curso d’Água
Nesse estudo, a simulação do processo de outorga, considerando a autodepuração no curso d’água, foi concebida de forma que a vazão de diluição atendida num determinado PC diminuísse ao longo do rio, aumentado a disponibilidade hídrica para os PCs de jusante.
Uma alternativa para introduzir essa redução da vazão atendida no PROPAGAR MOO seria considerar uma entrada de vazão fictícia (vazão liberada) nos PCs de jusante, correspondente à vazão depurada no trecho em questão.
A Figura 4.5 mostra uma representação esquemática do procedimento adotado, tomando como exemplo o lançamento de efluentes no PC 194.
FIGURA 4.5. Representação esquemática da depuração da carga lançada no PC 194 da bacia do rio Gramame.
Entretanto, deve-se saber, a priori, qual é a vazão de diluição atendida no PC em questão, a cada intervalo de tempo. Esses valores foram obtidos na simulação do cenário que difere daquele que se quer simular apenas pela não consideração da autodepuração, uma vez que o PROPAGAR MOO fornece todos os resultados.
De posse dos valores de demanda de diluição da concentração de DBO atendida em j-1 (Qatej-1,DBO), inicialmente se calculou pela Equação (4.11) a concentração de DBO que foi atendida, apenas substituindo Cgj-1,DBO por Catej-1,DBO. Qeflj-1,DBO:
1, 1, 1, 1,
1,
1,
. .
j DBO j DBO j DBO j DBO
j DBO
j DBO
Qefl Cate Qefl Cenq
Qate Cenq − − − − − − − = (4.17)
Onde: Catej-1,DBO é a concentração de DBO atendida na seção j-1.
Deixando a Equação (4.17) em função das variáveis conhecidas a cada intervalo de tempo, tem-se: Demanda para Diluição Atendida Vazão liberada para o PC 133 PC 194 PC 133 PC 135 PC 139 PC 151 Vazão liberada para o PC 135 Vazão liberada para o PC 139 Vazão liberada para o PC 151
1, 1, 1, 1, 1,
1,
. .
j DBO j DBO j DBO j DBO
j DBO
j DBO
Cenq Qate Qefl Cenq
Cate Qefl − − − − − − + = (4.18)
Pela observação da Equação (4.18), verifica-se que quando a vazão de diluição atendida é nula, o mesmo não se verifica com a concentração de DBO atendida em j-1, o que poderia resultar em vazão liberada para novos atendimentos, mesmo quando nada tivesse sido atendido. Desse modo, foi necessário fazer a seguinte consideração:
Se Qatej−1,DBO = ⇒0 Catej−1,DBO =0
Se 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, . . 0 − − − − − − − +
> ⇒ = j DBO j DBO j DBO j DBO
j DBO j DBO
j DBO
Cenq Qate Qefl Cenq
Qate Cate
Qefl
A partir do valor de concentração de DBO efetivamente atendida em j-1, estimou-se a concentração de DBO remanescente no PC de jusante (Cremj,DBO) no intervalo de tempo considerado, usando a Equação (4.13) e os coeficientes de depuração da Tabela 4.20.
Caso a concentração Cremj,DBO fosse menor ou igual à concentração máxima permitida pelo enquadramento (Cenqj,DBO), obviamente a vazão de diluição correspondente à concentração de DBO remanescente em j (Qremj,DBO) seria nula. Caso contrário, essa vazão seria calculada pela Equação (4.17), considerando a concentração de DBO remanescente:
, , , ,
,
,
. .
j DBO j DBO j DBO j DBO
j DBO
j DBO
Qefl Crem Qefl Cenq
Qrem
Cenq −
= (4.19)
Finalmente, a vazão de diluição da concentração de DBO, que é liberada para novos usos no PC j (Qlibj,DBO), é dada pela diferença:
, 1, ,
j DBO j DBO j DBO
Qlib =Qate− −Qrem (4.20)
A cada intervalo de tempo considerado, esse procedimento foi executado para todos os PCs a jusante do lançamento, afetados pela depuração.
No caso da vazão de diluição requisitada pelo próprio rio, a mudança no procedimento é apenas no tocante às equações de cálculo da vazão de diluição, que são representadas pela Equação (2.8) do Capítulo 2, simplificando-o ainda mais.
Assim, os valores de vazão liberada para o PC em questão, a cada intervalo de tempo, foram obtidos pela soma da vazão de diluição liberada dos efluentes e a do próprio rio. Adicionando a vazão liberada total ao arquivo de sub-bacia incremental, em todo o período simulado, foi possível incrementar a vazão de entrada de cada PC afetado pela autodepuração. Dessa forma, o modelo PROPAGAR MOO simulou a vazão de diluição, considerando o processo de depuração simplificado adotado.
d) Mudança do Enquadramento ao Longo do Curso d’Água
No item 4.3.3 (a) foi dito que, no ponto de lançamento dos esgotos domésticos de Pedras de Fogo (PC 347), o rio se enquadrava na Classe 1 e, a jusante, na Classe 2.
Devido a essa modificação da classe de enquadramento, quando as cargas lançadas no PC 347 (de Classe 1) atingem o PC de jusante (PC 328), há que se liberar parte da vazão de diluição, pois a concentração admitida aumentou de 3 mg/l de O2 para 5 mg/l de O2.
A consideração dessa mudança de classe foi introduzida no PROPAGAR MOO de forma similar ao processo de autodepuração, apenas no cálculo da vazão de diluição remanescente nos PCs a jusante do PC 347, através da Equação (4.19), a concentração máxima permitida pelo enquadramento (Cenqj,DBO) foi modificada para o novo valor.
Nos cenários onde não foi considerada a autodepuração do curso d’água, como ainda havia mudança na classe de enquadramento, a vazão liberada apenas para o PC 328 foi computada, com o coeficiente de depuração unitário (sem depuração).
4.3.5 Análise e Comparação dos Resultados
Com base nos resultados das simulações (demandas de referência e demandas atendidas) para os cenários das Tabelas 4.22 a 4.25, fornecidos pelo PROPAGAR MOO, foram calculados os parâmetros de análise referidos no item 4.2.8: garantia temporal; garantia volumétrica; garantia crítica temporal; resiliência; vulnerabilidade; e garantia volumétrica mínima mensal.
Da mesma forma que o citado item, tais parâmetros foram calculados pelo programa em linguagem Delphi 6 desenvolvido especificamente para esse estudo.
A análise e comparação dos resultados das simulações, baseada nesses parâmetros, são apresentadas no Capítulo 5.