Desenvolvimento, aplicação e análise do modelo de qualidade da água e eutrofização do SisBAHIA

Abstract

Resumo: O processo de eutrofização em reservatórios, com o consequente crescimento excessivo de algas, pode causar restrições aos usos planejados da água. Algumas das algas que se desenvolvem durante os eventos de floração produzem substâncias tóxicas, sendo um sério risco à saúde pública em reservatórios de abastecimento. Os diversos processos que ocorrem em reservatórios podem ser representados por meio de modelos matemáticos, permitindo entender melhor o comportamento do sistema e quantificar os impactos de um determinado distúrbio. Neste trabalho, foram definidas representações para os processos de transformação considerados no modelo de qualidade da água e eutrofização do Sistema Base de Hidrodinâmica Ambiental (SisBAHIA®). Além disso, uma nova variável (zooplâncton herbívoro) foi definida para representar de forma mais adequada a dinâmica do fitoplâncton. O modelo matemático foi implementado computacionalmente usando o método das diferenças finitas na discretização temporal e elementos finitos a discretização espacial. Para a compreensão do comportamento geral do modelo foi realizada uma análise de sensibilidade baseada no método de Monte Carlo, sendo determinado o grau de influência dos seus parâmetros nas respostas de cada uma das suas variáveis. Considerando os resultados da análise de sensibilidade, o modelo foi calibrado com dados do reservatório do Iraí, localizado na região metropolitana de Curitiba-PR. Este reservatório apresenta florações de algas bastante significativas desde 2001, ano do seu primeiro extravasamento, ocasionando sérios problemas de qualidade da água. Os resultados da alibração demonstraram a potencialidade do modelo em representar adequadamente um conjunto de dados obtidos em um reservatório eutrofizado. Apesar de não haver dados suficientes para a validação do modelo, novos cenários foram simulados considerando diferentes condições de contorno para o nutriente limitante, verificando a sua confiabilidade.