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Introdução à gestão ambiental e Introdução à gestão ambiental e aos modelos hidrológicosaos modelos hidrológicos
Carlos Ruberto Fragoso Júnior
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Desenvolvimento SustentávelDesenvolvimento Sustentável
Suprir a geração atual sem comprometer a futura
Depende de ações sustentáveis através de um planejamento integrado;
Sugere mecanismos de gestão que visem minimizar o uso e degradação dos recursos naturais sem comprometer o desenvolvimento.
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Ecossistemas AquáticosEcossistemas Aquáticos
• Importância sócio-econômica-ambiental
• Grande diversidade e produtividade biológica
• Fragilidade às agressões antrópicas, promovendo profundas modificações...
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Distúrbios nos ecossistemasDistúrbios nos ecossistemas
Diversos registros nos últimos 200 anos (a maioria relacionado a eutrofização)!!!
Alterações nos fatores condicionantes afetam o estado atual de um sistema;
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Distúrbios nos ecossistemasDistúrbios nos ecossistemas
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Distúrbios nos ecossistemasDistúrbios nos ecossistemas
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Distúrbios nos ecossistemasDistúrbios nos ecossistemas
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Mudanças catastróficas!!!Mudanças catastróficas!!!
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Oscilação entre estados
alternativos estáveis:
Estados AlternativosEstados Alternativos
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Outros fatores condicionantesOutros fatores condicionantes
• Biomanipulação (biológica)
• Pesca (social)
• Pisciculturas (social)
• Mudanças climáticas (climatológica)
• Barragens (física)
• ....
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Importante!!!Importante!!!
Toda interferência externa deve ser cuidadosamente investigada no intuito de prevenir mudanças indesejáveis dos padrões naturais do regime hidrológico (quantidade e qualidade da água).
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Gestão AmbientalGestão Ambiental
A gestão ambiental é uma prática muito recente, que vem ganhando espaço nas instituições públicas e privadas. Através dela é possível a mobilização das organizações para se adequar à promoção de um meio ambiente ecologicamente equilibrado.
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Gestão AmbientalGestão Ambiental
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Gestão AmbientalGestão Ambiental
Os princípios e objetivos desta política seriam:
1. Identificação e avaliação dos problemas ambientais;
2. Formulação de cenários de evolução;
3. Definição de prioridades e metas;
4. Medidas e instrumentos de política;
5. Implementação e controle.
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Complexidade dos EcossistemasComplexidade dos EcossistemasProcessos físicos:Processos físicos:- precipitação- precipitação- evaporação- evaporação- evapotranspiração- evapotranspiração- infiltração- infiltração- percolação- percolação- escoamento superficial- escoamento superficial- escoamento subterrâneo- escoamento subterrâneo
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Processos abióticos:Processos abióticos:- resuspensão- resuspensão- sedimentação- sedimentação- mineralização- mineralização- nitrificação- nitrificação- denitrificação- denitrificação- adsorção- adsorção- reaeração- reaeração
Complexidade dos EcossistemasComplexidade dos Ecossistemas
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Processos bióticos:Processos bióticos:- fotossíntese- fotossíntese- assimilação- assimilação- produção- produção- respiração- respiração- mortalidade- mortalidade- predação- predação- decomposição- decomposição
Complexidade dos EcossistemasComplexidade dos Ecossistemas
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Como quantificar?Como quantificar?
Modelos matemáticos
Como lidar com tanta complexidade?Como lidar com tanta complexidade?
Como avaliar impactos ambientais?Como avaliar impactos ambientais?
QuestõesQuestões
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O que são Modelos?O que são Modelos?
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ModelosModelos
Modelo é uma representação simplificada de algum objeto ou sistema, numa linguagem de fácil acesso e uso
Desenvolvido com o objetivo de entender o sistema e de prever as respostas do sistema em diferentes circunstâncias
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SistemaQualquer estrutura, esquema ou procedimento, real ou abstrato, que em um dado tempo de referência se interrelaciona com uma entrada e uma saída.
Representacão SIMPLIFICADA do comportamento do sistema.
Modelo
SISTEMAENTRADAS
SAÍDAS
Modelos mais utilizados: Modelos matemáticos
Sistemas x ModelosSistemas x Modelos
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Modelos MatemáticosModelos Matemáticos
Representação matemática dos processos ambientais em sistemas hídricos
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• Sistemas artificiais• controle do homem• variáveis controladas• saídas são mais previsíveis• Exemplos: circuitos elétricos, edifícios
• Sistemas naturais• Não foram dimensionados pelo homem• Processos físicos nem sempre completamente entendidos• Saídas mais imprevisíveis• Observar comportamento para diminuir ignorância• Exemplos: bacias hidrográficas, estuários
SistemasSistemas
![Page 25: Introdução à gestão ambiental e aos modelos hidrológicos Carlos Ruberto Fragoso Júnior](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022062418/552fc10b497959413d8c1673/html5/thumbnails/25.jpg)
![Page 26: Introdução à gestão ambiental e aos modelos hidrológicos Carlos Ruberto Fragoso Júnior](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022062418/552fc10b497959413d8c1673/html5/thumbnails/26.jpg)
Questões intrigantes!Questões intrigantes!
Se é possível medir as variáveis de interesse em meu sistema por que necessito de um modelo?
Se eu disponho de um modelo por que necessito medir as variáveis de interesse?
![Page 27: Introdução à gestão ambiental e aos modelos hidrológicos Carlos Ruberto Fragoso Júnior](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022062418/552fc10b497959413d8c1673/html5/thumbnails/27.jpg)
Um modelo é uma representacão simplificada de algum objeto ou sistema desenvolvido com o objetivo de entendê-lo e buscar suas respostas para diferentes entradas.
O modelo deve ser visto como uma ferramenta e não como um objetivo.
Nenhum modelo cria informação !!
Modelos - PrincípiosModelos - Princípios
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Extender séries de vazões observadas no espaço e no tempo;
avaliar estratégias operacionais;
Prever a resposta da bacia antes de modificações (estruturais e não estruturais);
calcular eventos extremos (cheias);
Avaliar a qualidade da água
Previsão de vazões;
Uso de modelos hidrológicosUso de modelos hidrológicos
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• Hidrologia do início do século(?) até a década de 60:
• Conceitos, experimentos• Equações fundamentais (Darcy, Saint Venant)• Experimentos de Horton• Evapotranspiração• Ler Coletânea de papers Streamflow Generation
Processes
Questões históricasQuestões históricas
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• Hidrologia do início do século(?) até a década de 60:
• Conceitos, experimentos• Equações fundamentais (Darcy, Saint Venant)• Experimentos de Horton• Evapotranspiração• Ler Coletânea de papers Streamflow Generation
Processes
Questões históricasQuestões históricas
![Page 31: Introdução à gestão ambiental e aos modelos hidrológicos Carlos Ruberto Fragoso Júnior](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022062418/552fc10b497959413d8c1673/html5/thumbnails/31.jpg)
Histórico de desenvolvimentoHistórico de desenvolvimento1925-1960 (Streeter-Phelps)Problemas: efluentes primários e não tratados
Poluentes: DBO/OD
Sistema: rios e estuários (1D)
Cinéticas: linear
Soluções: analíticas
1960-1970 (computacional)Problemas: efluentes primários e não tratados
Poluentes: DBO/OD
Sistema: rios e estuários (1D / 2D)
Cinéticas: linear
Soluções: analíticas e numéricas
DBO OD
Reaeração
P R ODsed
![Page 32: Introdução à gestão ambiental e aos modelos hidrológicos Carlos Ruberto Fragoso Júnior](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022062418/552fc10b497959413d8c1673/html5/thumbnails/32.jpg)
Histórico de desenvolvimentoHistórico de desenvolvimento
1970-1977 (Biologia)Problemas: eutrofização
Poluentes: nutrientes
Sistema: rios, lagos e estuários (1D / 2D / 3D)
Cinéticas: não-linear
Soluções: numéricas
1977- hoje (Tóxicos)Problemas: tóxicos
Poluentes: orgânicos e metais
Sistema: interações água-sedimento
Interações da cadeia alimentar (1D / 2D / 3D)
Cinéticas: não-linear
Soluções: numéricas e analíticas
Peixes
Zoo
Fito
NO3 NH3 Norg
PO4 Porg
Sólidos
Sólidos Águaintersticial
Bentos
Tóxicos Biota
água
sedimento
![Page 33: Introdução à gestão ambiental e aos modelos hidrológicos Carlos Ruberto Fragoso Júnior](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022062418/552fc10b497959413d8c1673/html5/thumbnails/33.jpg)
• Na década de 90, os avanços de modelos distribuídos na escala da bacia hidrográfica (meso escala) mostrou avanços importantes principalmente através: do uso do geoprocessamento que permitiu a identificação espacial das variáveis de entrada e de atributos físicos das bacias, também utilizada nos citados modelos no parágrafo anterior; uso de incerteza na estimativa de parâmetros mas sensíveis;
Impulso de Sensoriamento Remoto e SIGImpulso de Sensoriamento Remoto e SIG
![Page 34: Introdução à gestão ambiental e aos modelos hidrológicos Carlos Ruberto Fragoso Júnior](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022062418/552fc10b497959413d8c1673/html5/thumbnails/34.jpg)
• Conceitualmente o desafio sempre foi muito grande devido a vários fatores como os seguintes: – como representar um processo que observamos a nível pontual,
para uma escala espacial de milhares de quilômetros quadrados?
– como representar a irregularidade da natureza na forma de variáveis e parâmetros que representem de forma adequada os principais processos quantitativos e qualitativos?
– como diminuir a incerteza das estimativas das variáveis hidrológicas e dos parâmetros de vários sub-modelos, quando existem apenas a variável observada de entrada (precipitação e evapotranspiração) e de saída (vazão ou nível) de uma bacia?
– como amostrar elementos da bacia que permita avaliar o comportamento hidrológico a partir de visita ao campo (como outras ciências fazem)?
Desafios no desenvolvimento de modelos Desafios no desenvolvimento de modelos chuva-vazãochuva-vazão
![Page 35: Introdução à gestão ambiental e aos modelos hidrológicos Carlos Ruberto Fragoso Júnior](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022062418/552fc10b497959413d8c1673/html5/thumbnails/35.jpg)
• Ainda os computadores:• Processamento paralelo• Interação com SIG• Usuário (interface)• Sistemas de Suporte à Decisão• Ciclos biogeoquímicos• Organismos Aquáticos
Presente - FuturoPresente - Futuro
![Page 36: Introdução à gestão ambiental e aos modelos hidrológicos Carlos Ruberto Fragoso Júnior](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022062418/552fc10b497959413d8c1673/html5/thumbnails/36.jpg)
• Até segunda que vem...