Resumo:
O objetivo do presente estudo é o de analisar a aplicabilidade de um modelo de transporte e decaimento de carbono orgânico para a simulação da qualidade da água em rios urbanos como subsídio para atividades de planejamento e gestão de recursos hídricos. A abordagem conceitual baseia-se na hipótese de que as frações particulada, dissolvida, lábil e refratária de carbono orgânico, que diferem na sua composição em função de sua origem no sistema, apresentando distintos mecanismos de degradação e, consequentemente, no impacto em termos da depleção da concentração de oxigênio dissolvido na coluna d-água. O desenvolvimento do trabalho consistiu na determinação quantitativa e qualitativa das frações de carbono orgânico no rio Iguaçu, localizado na Bacia do Alto Iguaçu, e no desenvolvimento dos algoritmos de simulação e calibração automática do modelo proposto, denominado ROCS - Model (River Organic Carbon Simulation Model). O modelo foi estruturado em planilhas Excel, com programação estruturada em VBA (Visual Basic for Applications), considerando escoamento unidimensional em condições de regime permanente em rios. O modelo considera múltiplas entradas de cargas difusas e pontuais. A calibração é feita através de um algoritmo de otimização por colônias de partículas (PSO), utilizando como estudo de caso dados de monitoramento de qualidade da água em 6 estações de controle ao longo de 107 km do rio principal, no Rio Iguaçu, localizado em uma área de intensa urbanização da região de Curitiba- PR, com aproximadamente 3 milhões de habitantes em uma área de 3.000 km2. Os resultados indicam que a presente abordagem, considerando a simulação das frações de carbono orgânico, tem potencial para ser aplicado em modelos de gestão de recursos hídricos, como alternativas aos parâmetros de qualidade da água tradicionais previstos na legislação Brasileira.

 

Abstract:
The main goal of this paper was to develop and evaluate the applicability of an organic carbon simulation model to simulate the water quality in polluted rivers. The methodological approach is based on the hypothesis that different fractions of organic carbon, such as particulate, dissolved, labile and refractory, can differently impact in the oxygen depletion due its origin and composition, and. The study was conducted at Iguassu River, located in Upper Iguassu Watershed, with a quantitative and qualitative monitoring of organic carbon fractions, the model and the automatic calibration routine development. The model was implemented in Excel spreadsheet and VBA language, considering a one-dimensional and permanent flow. Multiple diffuse and point sources can be considered during the simulation. The calibration is based on Particle Swarm Optimization algorithm, with 6 control stations in 107 km river length. The case study was developed at Iguassu River, located in a high urbanized basin in Curitiba-PR, an area about 3.000 km2 with approximately 3 million people. The results indicated that the current approach considering distinct organic carbon fractions simulations have potential to be applied in water resources planning and management models.