Publicação: Avaliação e modelagem da qualidade da água através da aplicação do modelo QUAL2K e relações multivariadas: estudo de caso da Bacia do Rio Corumbataí - SP
Carregando...
Arquivos
Data
Autores
Orientador
Callegari Júnior, Nelson 
Coorientador
Pós-graduação
Curso de graduação
Rio Claro - IGCE - Engenharia Ambiental
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
A degradação da qualidade das águas superficiais apresenta-se como um dos principais impactos associados ao desenvolvimento das atividades antrópicas e ao crescimento populacional em uma bacia hidrográfica. O lançamento de efluentes domésticos e industriais, além do carreamento da carga poluidora difusa advinda das atividades agropecuárias, têm contribuído para alterações na disponibilidade da água, tanto na esfera qualitativa quanto quantitativa. Diante disso, surge a necessidade de constante monitoramento e diagnóstico dos recursos hídricos, cuja gestão deve ocorrer de forma integrada entre os meios ambiental, social e econômico, conforme preconizado pela Política Nacional de Recursos Hídricos (PNRH). Nesse contexto, a modelagem matemática e a aplicação de técnicas estatísticas multivariadas surgem como ferramentas úteis para a tomada de decisões no âmbito do planejamento e gestão dos recursos hídricos em uma bacia hidrográfica. Assim, é possível simular cenários futuros de desenvolvimento da bacia, bem como compreender a dinâmica dos complexos conjuntos de dados gerados pelas redes de monitoramento. O presente trabalho teve como principal objetivo avaliar a qualidade da água do Rio Corumbataí por meio de simulações a partir do ajuste do modelo QUAL2K ao mesmo. Para dar suporte aos resultados da modelagem e compreender as dinâmicas da bacia, principalmente em relação ao uso do solo, foi realizada uma avaliação espaço-temporal dos dados de qualidade da água nas sub-bacias do alto e médio Corumbataí. Para tal, foram utilizados dados publicados nos relatórios anuais da CETESB, entre 2010 e 2022. A avaliação de variações espaciais e sazonais foi realizada pelo teste de Kruskal-Wallis, enquanto a identificação de tendências temporais foi realizada pelos testes de Mann-Kendall e sazonal de Mann-Kendall. Aplicou-se ainda a análise de cluster e análise de componentes principais (ACP) com o objetivo de agrupar pontos com características semelhantes e identificar as variáveis que mais influenciavam em cada grupo. Os resultados apresentaram dois agrupamentos principais, formados pelos pontos à montante e à jusante da área urbana de Rio Claro. De acordo com a aplicação da ACP, o primeiro grupo apresentou maior influência da contaminação fecal e erosão dos solos, enquanto o segundo, do enriquecimento por nutrientes, apresentando também os maiores índices de estado trófico. De modo geral, observou-se melhor qualidade da água no período seco, indicando a influência do aumento do escoamento superficial causado pelo aumento da precipitação. Ainda, foram constatadas tendências de aumento do oxigênio dissolvido e nutrientes, e quedas nas concentrações de E. coli na maioria dos pontos. A calibração do modelo QUAL2K foi baseada na cálculo de cargas poluentes advindas dos lançamentos de efluentes tratados e não-tratados e das cargas difusas geradas pelo uso do solo e pecuária. Os tributários foram considerados fontes pontuais de vazão, assim como as captações para abastecimento público e outras atividades. O modelo apresentou um bom ajuste para as variáveis OD, DBO, nitrogênio amoniacal, fósforo orgânico, E. coli, pH e temperatura, e um ajuste razoável para o nitrato.
Resumo (inglês)
The degradation of surface water quality is one of the main impacts associated with the development of human activities and population growth in a river basin. The discharge of domestic and industrial effluents, in addition to the transport of diffuse polluting loads arising from agricultural activities, have contributed to changes in water availability, both qualitatively and quantitatively. Given this, there is a need for constant monitoring and diagnosis of water resources, whose management must occur in an integrated manner between environmental, social and economic means, as recommended by the National Water Resources Policy (PNRH). In this context, mathematical modeling and the application of multivariate statistical techniques emerge as useful tools for decision-making in the planning and management of water resources in a river basin. Thus, it is possible to simulate future basin development scenarios, as well as understand the dynamics of the complex data sets generated by monitoring networks. The main objective of this work was to evaluate the water quality of the Corumbataí River through simulations based on the adjustment of the QUAL2K model to it. To support the modeling results and understand the dynamics of the basin, mainly in relation to land use, a spatio-temporal assessment of water quality data was carried out in the upper and middle Corumbataí sub-basins. To this end, data published in CETESB annual reports between 2010 and 2022 were used. The evaluation of spatial and seasonal variations was carried out using the Kruskal-Wallis test, while the identification of temporal trends was carried out using the Mann-Kendall and seasonal MannKendall tests. Cluster analysis and principal component analysis (PCA) were also applied with the aim of grouping points with similar characteristics and identifying the variables that most influenced each group. The results presented two main groupings, formed by points upstream and downstream of the urban area of Rio Claro. According to the application of PCA, the first group showed a greater influence from fecal contamination and soil erosion, while the second, from nutrient enrichment, also presenting the highest levels of trophic state index. In general, better water quality was observed in the dry season, indicating the influence of increased surface runoff caused by increased precipitation. Furthermore, were identified trends towards an increase in dissolved oxygen and nutrients, and drops in E. coli concentrations were observed in most points. The calibration of the QUAL2K model was based on the calculation of pollutant loads arising from the release of treated and untreated effluents and diffuse loads generated by land use and livestock farming. Tributaries were considered point sources of flow, as well as collections for public supply and other activities. The model presented a good adjustment for the variables DO, BOD, ammonia nitrogen, organic phosphorus, E. coli, pH and temperature, and a reasonable adjustment for nitrate.
Descrição
Palavras-chave
Águas superficiais, Modelagem matemática, Recursos naturais, Análise multivariada, Análise ambiental, Surface waters, Mathematical modeling, Natural resources, Multivariate analysis, Environmental analysis
Idioma
Português
