Rio Paranapanema na região de Ourinhos (SP)Fonte

SihQual

Descrição e exemplo da modelagem hidrodinâmica e de qualidade de água em trecho do Rio Paranapanema.

O modelo SihQual (Simulação Hidrodinâmica e de Qualidade de Água) resolve as equações que regem o transporte e a transformação de poluentes em rios. As representações são unidimensionais, indicando que o escoamento ocorre principalmente na direção longitudinal. A ferramenta oferece estimativas de vazão e concentração para diversos parâmetros em regime permanente ou não-permanente, implementando estratégias determinísticas e estocásticas (Ferreira et al., 2016, 2019).

No projeto Paranapanema, as fases de pré-processamento, modelagem e pós-processamento seguem a estrutura apresentada na figura 1. O conjunto de dados de monitoramento é tratado por algoritmos auxiliares, de modo a determinar as informações requeridas como entrada e para calibração dos modelos. Os resultados simulados são aplicáveis a objetivos diversos, como análise da frequência de transgressão de limites e definição de metas de redução de carga.

Demais capacidades do modelo incluem estimativa simplificada de cargas pontuais e difusas aportadas ao rio (Ferreira et al., 2016), simulações Monte Carlo (Ferreira et al. 2021), e calibração automatizada dos componentes temporais dos módulos hidrodinâmico e de qualidade (Ferreira et al. 2020, 2021).

Figura 1: Fluxograma do Modelo SihQual

O tutorial a seguir exemplifica uma simulação hidrodinâmica integrada à qualidade de água (fósforo total) em trecho de 54 km do rio Paranapanema. O download dos arquivos pode ser realizado nesse link.

Passos:

criar uma pasta 'SIHQUAL' (em letras maiúsculas) no disco 'C', de modo que o caminho de trabalho seja 'C:\SIHQUAL’.
fazer download da pasta "input" e salvar no diretório criado em 1. ('C:\SIHQUAL\input’).
fazer download da pasta "simulacao" e salvar no diretório criado em 1. ('C:\SIHQUAL\simulacao’).
fazer download da pasta "output" e salvar no diretório criado em 1. ('C:\SIHQUAL\output’).
No programa Matlab, executar o script “pre_processamento.m”, que está na pasta 'C:\SIHQUAL\input.
Executar o programa principal abrindo o arquivo “sihqual.exe”, que está na pasta 'C:\SIHQUAL\simulação’ (uma janela será aberta e fechará automaticamente, indicando o fim da simulação).
No programa Matlab, executar o script “pos_processamento.m”, que está na pasta 'C:\SIHQUAL\output. Nessa mesma pasta serão salvas as figuras com resultados na estação de referência (os resultados são gerados a cada passo temporal e espacial do modelo, porém impressos somente em estações onde há dados de monitoramento para comparação: para o caso de interesse, são a estação fluviométrica de código 64278080 e a seção de qualidade de água 64326000/PARP 02500).

Links úteis:

Matlab: https://www.mathworks.com/campaigns/products/trials/matlab.htmlFortran: https://www.silverfrost.com/

Referências:

FERREIRA, D. M.; FERNANDES, C. V.; KAVISKI, E. Curvas de permanência de qualidade da água como subsídio para o enquadramento de corpos d'água a partir de modelagem matemática em regime não permanente. RBRH, v. 21, p. 479-492, 2016.
FERREIRA, D. M.; FERNANDES, C. V.; KAVISKI, E.; FONTANE, D. Water quality modelling under unsteady state analysis: Strategies for planning and management. Journal of Environmental Management, v. 239, p. 150-158, 2019.
FERREIRA, D. M.; FERNANDES, C. V.; KAVISKI, E.; FONTANE, D. Transformation rates of pollutants in rivers for water quality modelling under unsteady state: a calibration method. Journal of Hydrology, p. 124769, 2020.
FERREIRA, D. M.; FERNANDES, C. V. S.; KAVISKI, E.; BLENINGER, T. B. Calibration of river hydrodynamic models: analysis from the dynamic component in roughness coefficients. Journal of Hydrology, p. 126136, 2021.

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