Understanding and understanding the mixture of water represents a complex task: thus the use of hydrological models helps in the visualization of water comparison studies. It is this view that one of the objectives of this study was to see concentrations of water quality parameters in collections in Cologne and the Salt Rivers and subject them to mixing mechanisms inserted into hydrological models.
INTRODUÇÃO
Água, Bacia Hidrográfica e Confluência
Porém, antes da saída, os rios eram interligados através de diversas represas e confluências, condicionando diferentes tipos de mistura e modificando as características da água antes e depois de cada ponto de encontro. Ou seja, identificar misturas de diferentes tipos significa compreender o quão conservador ou não é o sistema confluente em termos de potencializar ou mitigar a degradação do estado natural da água.
Escopo tecnológico
OBJETIVOS
Objetivo Geral
Objetivos específicos
Trabalhos da Bacia Hidrográfica do Rio Cachoeira
Relações Precipitação-Vazão
O escoamento superficial é a precipitação (chuva, neve e granizo) lançada em corpos d'água, que apresentam diferentes formas de movimentação entre a superfície e o subsolo. Escoamento superficial é o movimento instantâneo da água através de corpos hídricos superficiais com grandes variações temporais de vazão, classificado como escoamento direto ou instantâneo.
Confluências de Rios
Barros (2006) realizou sua dissertação de mestrado realizando o balanço do fluxo de sedimentos na confluência dos rios Paraná e Ivaí Paes et al (2008) observaram que na junção dos rios Paraná e Paranapanema o encontro das correntes dá origem à escavação poços (furo em colher) padronizados pela Força Inercial de Coriolis. Yuanfeng Zhang et al (2015) simularam valores de hiperconcentração de sedimentos no Rio Amarelo (China) causada por afluentes de bacias degradadas.
Variáveis Qualitativas da água
- Parâmetros Físicos
- Temperatura
- pH
- Condutividade Elétrica
- Parâmetros Biogeoquímicos
- Oxigênio Dissolvido
- Cálcio
- Cloretos
- Amônia, Nitrito e Nitrato
- Sílica
- Sódio
- Potássio
Este fenômeno ocorre em águas poluídas ou, mais especificamente, em águas eutróficas, ou seja, aquelas em que a decomposição dos compostos orgânicos liberados levou à liberação no meio ambiente de sais minerais, principalmente nitrogênio e fósforo, que são utilizados como nutrientes de algas.. A abundância média de cálcio na crosta terrestre é de 4,9%, no solo 1,7%, nas águas superficiais cerca de 15 mg/L e nas águas subterrâneas é 1 a. As formas mais comuns de cálcio são o carbonato de cálcio (calcita) e o carbonato de cálcio e magnésio (dolomita).
A deposição de calcita em caldeiras, tubulações e trocadores de calor pode causar sérios danos materiais e, portanto, a concentração de cálcio em águas domésticas e industriais é frequentemente controlada por métodos químicos de amaciamento, com resinas de troca iônica ou osmose reversa. A abundância média de sílica em diferentes tipos de rochas é de 7 a 80%, em solos típicos de 50 a 80% e em águas superficiais e subterrâneas de 14 mg/L. A concentração média de potássio nas águas superficiais é de cerca de 2,3 mg/L, e nas águas subterrâneas varia de 0,5 a 10 mg/L.
Ocorre nas águas subterrâneas como resultado da dissolução de minerais, decomposição de matéria vegetal e resíduos agrícolas.
Modelos Hidrológicos
- O modelo Streeter Phelps
- A ferramenta Flow Analisys
- QUAL2E
- QUAL2K
Este modelo foi desenvolvido por Streeter e Phelps em 1925 e é considerado o pioneiro nos atuais modelos matemáticos de qualidade da água, como o avançado Qual2K. Pode ser utilizado como ferramenta para caracterizar a qualidade da água de uma bacia hidrográfica para diversos parâmetros simultaneamente, tanto para o rio principal quanto para seus afluentes. É de fácil compreensão e manuseio, permitindo sua utilização por diversos profissionais ou comitês de bacias hidrográficas, sem maiores dificuldades, minimizando investimentos em programas de modelagem de qualidade da água (REIS, 2009; LEITE, 2004).
Esta etapa exige que o usuário seja sensível aos processos de autopurificação dos rios e aos processos de qualidade da água, dependendo de uma combinação de dados hidráulicos, hidrológicos e de qualidade da água, exigindo tempo e uma determinada estrutura de campo, laboratório e apoio informático. Lima (2001) também o utilizou com o objetivo de avaliar e prever a qualidade da água do Rio Cuiabá em função da recepção das cargas pontuais geradas ao longo de seus principais afluentes e, Reis (2009), para realizar modelagem matemática da qualidade da água de alimentação. no alto Rio das Velhas, localizado na bacia do rio São Francisco, em Minas Gerais, com o objetivo de gerar uma ferramenta de apoio à gestão de recursos hídricos. Qual2K também é um modelo unidimensional de simulação da qualidade da água em estado estacionário que pode ser usado em rios e afluentes.
A partir da simulação de diferentes cenários, constatou-se que o crescimento populacional contribui para a deterioração da qualidade da água e que para amenizar esses problemas é necessário investir fortemente na melhoria das condições sanitárias básicas.
ÁREA DE ESTUDO
Bacia Hidrográfica do Rio Cachoeira
Confluência dos rios Salgado e Colônia
Caracterização Geoambiental
A ausência de vegetação possivelmente explica os valores de vazão inferiores aos números da bacia do rio Salgado no ponto de confluência (saída do Bas). A normalização dos valores de cálcio das quatro coletas de acordo com a área das bacias dos rios Colônia e Salgado, que formam a confluência, foram de 0,15 mg/l por km² e 0,11 mg/l por km². Normalizando os valores de cloreto obtidos nas quatro campanhas na área das bacias dos rios Colônia e Salgado, que formam a confluência, os valores foram de 0,27 mg/l por km² e 0,25 mg/l por km².
Ao normalizar os valores de fosfato obtidos nas quatro campanhas para a área das bacias dos rios Colônia e Salgado, que formam a confluência, os valores foram de 0,0035 mg/l por km² e 0,0036 mg/l por km². Ao normalizar os valores de sódio obtidos nas quatro campanhas na área das bacias dos rios Colônia e Salgado, que formam a confluência, os valores foram de 0,39 mg/l por km² e 0,50 mg/l por km². Normalizando os valores de potássio obtidos nas quatro campanhas para a área das bacias dos rios Colônia e Salgado, que formam a confluência, os valores foram de 0,04 mg/l por km² e 0,03 mg/l por km², respectivamente.
Ao normalizar os valores de nitrito obtidos nas quatro campanhas para a área das bacias dos rios Colônia e Salgado, que formam a confluência, os valores foram respectivamente 0,00034 mg/l por km² e 0,00027 mg/l por km². Normalizados os valores de nitrato obtidos nas quatro campanhas para a área das bacias dos rios Colônia e Salgado, que formam a confluência, os valores foram respectivamente 0,0022 mg/l por km² e 0,0019 mg/l por km². Normalizados os valores de amônia obtidos nas quatro campanhas para a área das bacias dos rios Colônia e Salgado, que formam a confluência, os valores foram respectivamente 0,00036 mg/l por km² e 0,00033 mg/l por km².
Indicies Fisiográficos
Parâmetros de Qualidade da água
Balanço de massa
- Normalização dos dados
Comparação real/observado
Para análise comparativa entre os dados simulados (x) e os dados coletados (y) e posteriormente para estimar a diferença (erro absoluto), foi utilizado o método de regressão linear, onde foi escolhido o Coeficiente de Correlação de Pearson (p) para definir a dependência e relação entre variáveis. Ao padronizar os dados em estruturas comuns com base em sua média (Zx, Equação 3), a correlação das variáveis qualitativas da água foi calculada usando a Equação 4:. Os valores de um modelo (para qualquer finalidade) raramente reproduzem verdadeiramente os valores encontrados em um ambiente natural, principalmente se o objeto de estudo estiver relacionado à água.
Para refinamento do resultado do erro (diferença dos valores médios da regressão), utiliza-se o coeficiente de determinação conhecido como r² (no caso da regressão linear simples, como neste trabalho), onde fornece informações adicionais à variância da regressão (no caso da regressão linear simples, como neste trabalho). caso de dispersão desigual no gráfico), como forma de verificar se o modelo proposto na pesquisa descreve as ocorrências naturais das concentrações. r² indica a porcentagem (ou proporção) da variação de Y que é explicada pela regressão, ou quanto da variação da variável dependente Y é “explicada” pela variável independente X.
Caracterização Geoambiental
- Clima
- Geologia
- Geomorfologia
- Pedologia
- Paisagem da Bacia Hidrográfica
- Hidrogeologia e Índices Fisiográficos
Ocorrem em toda a parte central da bacia do rio Cachoeira e marcam o trajeto hidrográfico dos principais rios. As serras do Limoeiro e Almadina, ao norte, e a Serra das Lontras, ao sul, constituem os principais complexos orográficos da bacia do rio Cachoeira. Observa-se grande ocorrência desta classe em toda a bacia do rio Salgado, o que indica um relevo menos esculpido (jovem) em comparação com outras áreas (CASSETI, 2005).
O geoprocessamento para representação do uso do solo da bacia do Rio Cachoeira mapeado em imagem de satélite Landsat 8 apresentou 7 classes diferentes, representadas na Figura 19. A parte norte da área estudada, dentro dos limites da bacia do Rio Salgado, contém 40% de as áreas vegetadas mapeadas. Por outro lado, a área com maior área desmatada dedicada à agricultura representava 71% de sua área dentro dos domínios da bacia do rio Colônia.
Uma das características mais marcantes do Rio Colônia/Cachoeira é a acentuada mudança na declividade ao longo da bacia.
Morfologia da Confluência
O valor de profundidade identificado no Rio Salgado é explicado pelo canal, que naquela posição apresenta menor largura, possivelmente realizando a incisão no leito do rio com maior energia e vazão. Por outro lado, o menor valor está relacionado à presença de pedras nos rios que aparecem constantemente, mesmo em épocas de maiores vazões. O modelo digital do terreno da Figura 22 revela a morfometria calculada para os valores batimétricos de entrada.
Parâmetros Analisados
- Coleta1
- Coleta 2
- Coleta 3
- Coleta 4
- Relação vazão/concentração
Contudo, os valores de fluxo mantiveram-se semelhantes aos valores da 1ª campanha de campo com crescimento modesto (Tabela 3). No balanço de massa, relativamente à 1ª campanha, registou-se um aumento dos valores de concentração de alcalinidade (carbonato de cálcio), cloretos (composto de cloro), nitrato e amoníaco nos três rios. Especificamente, os valores de carbonato de cálcio são regulados pela presença de uma bacia cárstica na parte superior das bacias.
O sódio apresentou diminuição nos valores de concentração, mas ainda foram obtidos valores elevados devido à presença de rochas máficas (ortognaisses) que compõem a litologia e toda a Bacia. De modo geral, os valores de concentração dos parâmetros diminuíram acentuadamente após a diminuição da vazão dos rios Salgado e Colônia (Tabela 4). Em condição de fluxo superficial lento e homogêneo, os valores de Nitrito indicam uma atividade biogeoquímica muito intensa.
Olhando para os valores de vazão das campanhas 1 e 2, percebe-se que a variação hidrológica foi realmente baixa.
Validação do Modelo
Os valores observados para os compostos químicos de cloro apresentaram coeficiente de determinação de r² 0,997 (Figura 28). Normalizando os valores de sílica obtidos nas quatro campanhas para a área da bacia dos rios Colônia e Salgado, que formam a confluência, os valores foram respectivamente 0,01 mg/l por km² e 0,009 mg/l por km². É um valor de correlação considerado forte e satisfatório, ou seja, um ajuste dos valores que validam a equação para determinar os valores de fosfato a jusante da confluência.
Em relação à modelagem do balanço de massa, é apresentada uma comparação entre os valores estimados e reais. Ao analisar os valores modelados para concentrações de oxigênio dissolvido, apresentaram coeficiente de determinação r² de 0,998 (Figura 33). Ao normalizar os valores de OD obtidos em quatro campanhas para a área das bacias dos rios Colônia e Salgado, que formam a confluência, os valores foram de 0,001 mg/l por km² e 0,0008 mg/l por km², respectivamente.
Analisando os valores modelados para concentrações de Amônia, apresentaram coeficiente de determinação de r² 0,998 (Figura 36).
