Modelagem computacional do processo de eutrofização e aplicação de um modelo de balanço de nutrientes a reservatórios da Região Metropolitana de Curitiba

Abstract

Resumo: O presente trabalho apresenta o processo de modelagem de eutrofização de reservatórios, utilizando os modelos FLUX, PROFILE e BATHTUB (U. S. Army Engineer Waterways Experiment Station), disponíveis para uso público na internet. O programa FLUX estabelece uma relação entre as afluências líquida e de nutrientes em um reservatório, a partir das condições hidrológicas e dos resultados das amostras de qualidade da água. O PROFILE, por sua vez, analisa os perfis de estratificação térmica e avalia as concentrações médias de nutrientes e as demandas de oxigênio na coluna de água. Por fim, o BATHTUB permite uma análise segmentada do reservatório, fazendo o balanço de nutrientes em cada um dos segmentos e avaliando padrões de qualidade da água que permitam a obtenção dos níveis tróficos. A modelagem desenvolvida permite a verificação da tendência de eutrofização dos reservatórios do Passaúna e do Iraí, na Região Metropolitana de Curitiba, este último ainda antes do seu processo de enchimento, utilizando os modelos citados. Essa análise é feita pelo cálculo de índices tróficos e curvas de frequência de Clorofila, a partir de relações mecanísticas e empíricas inseridas no modelo. Para tal, foram utilizados os dados de amostragens de qualidade da água dos principais afluentes dos reservatórios no período de 1992 a 1998, caracterizando os afluxos de nutrientes, representados pelo Fósforo e Nitrogênio.

Abstract: The present work encompasses the modelling of eutrophication processes in two reservoirs, utilizing the FLUX, PROFILE and BATHTUB computational models (U. S. Army Engineer Waterways Experiment Station), publicly available in the World Wide Web. FLUX is a program which establishes a relationship between liquid and nutrient inflows into a reservoir, based on water quality analysis and hydrology data. PROFILE analyses thermal stratification profiles and evaluates mean nutrient concentrations and oxygen demand in the water column. BATHTUB allows a segmented analysis of reservoirs, considering the balance of nutrients in each segment and evaluating water quality parameters in order to estimate trophic levels. These models are used in order to study the eutrophication trends of the Passaúna and Iraí reservoirs, both in Curitiba's Metropolitan Region, the latter still in the formation phase. The present analysis employs Trophic Indexes and frequency distribution of Chlorophyll, based on mechanistic and empirical relationships built into the models. The data available for the modelling included water quality analyses at the main tributaries between 1992 and 1998, which characterized nutrient influx, represented by Phosphorus and Nitrogen.