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Título: Análise e modelagem de fósforo em reservatórios localizados em regiões semiaridas
Autor(es): Toné, Arthur Jordan de Azevedo
Orientador(es): Lima Neto, Iran Eduardo
Palavras-chave: Água - Qualidade
Eutrofização
Regiões áridas
Reservatórios
Recursos hídricos
Data do documento: 4-Nov-2016
Citação: TONÉ, A. J. A. (2016)
Resumo: Entende-se por eutrofização o processo pelo qual os corpos hídricos são enriquecidos por nutrientes, frequentemente tendo o fósforo como limitante, com a subsequente deterioração de suas águas devido ao crescimento excessivo de organismos fototróficos. O fato de a concentração de fósforo total servir de indicador do estado trófico e do quão densa é a biomassa algal em lagos e reservatórios, o fez objeto de diversos modelos desenvolvidos em vista à previsão de sua concentração e dos fatores que a influenciam. As altas taxas de evaporação e temperatura médias anuais, somadas aos altos valores de tempo de retenção hidráulica (TR) e a grande variabilidade das concentrações de fósforo total nos reservatórios em regiões semiáridas, exigem que se faça uso de um modelo calibrado para os dados desta região, visto serem essencialmente diferentes daqueles de reservatórios localizados em regiões temperadas e tropicais. Neste sentido, a partir dos dados de 33 reservatórios do semiárido nordestino, analisou-se um modelo simples de balanço de massa para lagos e reservatórios em mistura completa, com apenas o coeficiente de decaimento de fósforo (k) necessário à calibração. A análise dos dados obtidos verificou que as concentrações médias de fósforo total nos reservatórios do semiárido brasileiro superam aquelas encontradas em lagos e reservatórios tropicais e temperados, dentre os quais os escoceses, neozelandeses, norte-americanos, canadenses e brasileiros, em outras regiões do país. Além disso, as cargas afluentes de fósforo aos reservatórios analisados são da mesma ordem de grandeza daquelas a reservatórios de demais regiões do país, ainda que seus tempos de retenção hidráulica sejam em geral maiores que aqueles de reservatórios em regiões de clima temperado e tropical, inclusive brasileiros. Da calibração obteve-se a nova relação k = 4/√TR para o semiárido brasileiro, duas vezes maior que aquela proposta para lagos e reservatórios tropicais e quatro vezes maior que aquela para os de região temperada, para o mesmo TR, condizente com os efeitos das maiores temperaturas, que resultam em menores viscosidades da água e maiores taxas de consumo de fósforo. O modelo calibrado se ajustou satisfatoriamente aos valores dos dados de 30 dos 33 reservatórios nordestinos analisados, com elevado coeficiente de correlação (0,88) e foi validado com os dados de 08 reservatórios do semiárido sul-africano. A avaliação de cenários futuros demonstrou a utilidade do modelo proposto para simulação de diferentes impactos nos reservatórios por ocasião de variações em seus volumes, vazões de entrada, cargas afluentes de fósforo e porcentagens de remoção da carga afluente. Desta maneira, o modelo proposto pode ser satisfatoriamente utilizado na modelagem de reservatórios do semiárido em geral e como ferramenta para uma gestão mais eficiente dos recursos hídricos em tais regiões.
Abstract: Eutrophication is the process by which water bodies are enriched with nutrients, often having phosphorus as limiting nutrient, with subsequent deterioration of its water quality due to excessive growth of aquatic phototrophic organisms. The fact that total phosphorus concentration is an indicator of trophic state and how dense is the algal biomass in lakes and reservoirs made it object of several models developed in order to predict its concentration and the factors that influence it. The high evaporation rates and average annual temperature, in addition to high hydraulic retention times (TR) values and great variability of total phosphorus concentrations, in reservoirs of semiarid regions requires a calibrated model for such systems as they are essentially different from those in temperate and tropical regions. In this sense, data from 33 reservoirs of Brazilian semiarid region were collected and a simple mass balance model for completely mixed lakes and reservoirs were analyzed, with only the phosphorus decay coefficient requiring (k) calibration. From the data obtained, it was found that the average total phosphorus concentrations in the studied reservoirs exceed those concentrations in temperate and tropical lakes and reservoirs, among which the Scots, New Zealanders, Americans, Canadians and Brazilians (in other regions of the country). Besides, the phosphorus loading to the analyzed reservoirs are of the same order of magnitude of those in other regions of Brazil, although having hydraulic retention times generally higher than those of temperate and tropical reservoirs, including Brazilians. From calibration the new relationship k = 4/√TR was obtained for Brazilian semiarid region, the double of that proposed for tropical lakes and reservoirs and four times higher than that proposed for those in temperate region, for the same TR, and it is consistent with the effects of higher temperatures which results in lower water viscosities and higher phosphorus consumption rates. The calibrated model was well adjusted to the data values of 30 of the 33 reservoirs of Brazilian semiarid region, with a high correlation coefficient (0,88) and it was validated with data from 08 reservoirs of the South African semiarid. The assessment of future scenarios demonstrated the usefulness of the proposed model for simulating different impacts in the reservoirs due to variations in their volume, inflows, phosphorus loads and removal percentages of affluent load. In this way, the model can be successfully used in modeling semiarid reservoirs in general and as a tool for more efficient management of water resources in these regions.
Descrição: TONÉ, A. J. A. Análise e modelagem de fósforo em reservatórios localizados em regiões semiáridas. 2016. 168 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/22057
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