r junho - 2009

Universidade Federal do Rio de JaneiroUniversidade Federal do Rio de JaneiroCentro de TecnologiaCentro de TecnologiaPrograma de Engenharia Oceânica – COPPEPrograma de Engenharia Oceânica – COPPEÁrea de Engenharia Costeira e OceanográficaÁrea de Engenharia Costeira e OceanográficaProposta de Tese ao DoutoradoProposta de Tese ao DoutoradoOrientador : Prof. Paulo Cesar Colnna RosmanOrientador : Prof. Paulo Cesar Colnna Rosman

CandidatoCandidato: : Modesto Guedes Ferreira JuniorModesto Guedes Ferreira Junior

PROPOSTA DE METODOLOGIA PARA AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE PROPOSTA DE METODOLOGIA PARA AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE SUPORTE DE EMPREENDIMENTOS AQUICOLAS EM RESERVATÓRIOS – SUPORTE DE EMPREENDIMENTOS AQUICOLAS EM RESERVATÓRIOS –

APLICAÇÃO AO RESERVATÓRIO DO MOXOTÓ, BA-PE-ALAPLICAÇÃO AO RESERVATÓRIO DO MOXOTÓ, BA-PE-ALr r

JUNHO - 2009JUNHO - 2009

SumárioSumário

Considerações IniciaisConsiderações IniciaisMotivação Motivação ObjetivosObjetivosRevisão bibliográfica:Revisão bibliográfica:

Gestão de aqüicultura em reservatóriosGestão de aqüicultura em reservatóriosEutrofizaçãoEutrofizaçãoEstudos de capacidade de suporte em reservatórios para implantação de Estudos de capacidade de suporte em reservatórios para implantação de empreendimentos aqüícolasempreendimentos aqüícolas

Metodologia propostaMetodologia propostaEstudo de caso - reservatório de MoxotóEstudo de caso - reservatório de MoxotóDados considerados nos cenários simulados:Dados considerados nos cenários simulados:Cargas poluidorasCargas poluidorasBatimetriaBatimetriaDados de ventoDados de ventoDados de vazãoDados de vazãoCaracterização HidrodinâmicaCaracterização HidrodinâmicaExemplos de aplicação e resultados preliminaresExemplos de aplicação e resultados preliminaresCronograma de atividadesCronograma de atividades

Programa de Engenharia Oceânica – COPPEÁrea de Engenharia Costeira e Oceanográfica

Produção mundial de pescadosProdução mundial de pescados(1990 –2008)

Pesca cresceu 8,2% Aqüicultura mundial cresceu 232%


Considerações IniciaisConsiderações Iniciais

Aqüicultura em gaiolas flutuantes no MundoAqüicultura em gaiolas flutuantes no Mundo

Água salgada Água doce FAO - 2007FAO - 2007


Considerações IniciaisConsiderações Iniciais

PREMISSAS BÁSICASPREMISSAS BÁSICAS

Todo empreendimento aqüícola deve propiciar à espécie Todo empreendimento aqüícola deve propiciar à espécie cultivada as condições equivalentes aos seus habitats naturais.cultivada as condições equivalentes aos seus habitats naturais.

O empreendedor aqüícola deve preservar a qualidade de água O empreendedor aqüícola deve preservar a qualidade de água nos locais de cultivo, proporcionando com isto a produção de um nos locais de cultivo, proporcionando com isto a produção de um pescado de alta qualidade para o consumo humano. pescado de alta qualidade para o consumo humano.

MotivaçãoMotivação Programa de Engenharia Oceânica – COPPEÁrea de Engenharia Costeira e Oceanográfica

PROBLEMAPROBLEMA

Os órgãos ambientais responsáveis pela destinação de Os órgãos ambientais responsáveis pela destinação de licenciamento e outorgas para o funcionamento de projetos licenciamento e outorgas para o funcionamento de projetos aqüícolas em reservatórios, adotam metodologias que não aqüícolas em reservatórios, adotam metodologias que não levam em consideração a geometria, a dinâmica do corpo levam em consideração a geometria, a dinâmica do corpo hídrico, o balanço de massa de nutrientes, os processos hídrico, o balanço de massa de nutrientes, os processos advectivos e difusivos e suas variações ao longo do tempo, advectivos e difusivos e suas variações ao longo do tempo, considerando, apenas, o recurso hídrico de forma homogênea, o considerando, apenas, o recurso hídrico de forma homogênea, o que torna a avaliação da capacidade de suporte para a liberação que torna a avaliação da capacidade de suporte para a liberação de outorgas inconsistente, tanto localmente, quanto de outorgas inconsistente, tanto localmente, quanto qualitativamente e quantitativamente.qualitativamente e quantitativamente.

MotivaçãoMotivação


Levando-se em consideração que do volume útil do reservatório de Moxotó ( 0,2 bilhões de m³) sejam implantadas, em condições sustentáveis, 1% ( 2 milhões de m³) de gaiolas flutuantes teríamos uma produção total anual de 500 mil toneladas, gerando uma receita bruta anual de R$ 1,5 bilhões e empregando mais de 25 mil trabalhadores só na produção.

MotivaçãoMotivação

Reservatório de Moxotó


OBJETIVO PRINCIPALOBJETIVO PRINCIPAL

Contribuir com uma nova metodologia de avaliação da Contribuir com uma nova metodologia de avaliação da Capacidade de Suporte para Empreendimentos Aqüicolas, Capacidade de Suporte para Empreendimentos Aqüicolas, e.g. pisciculturas intensivas de tilápias, a serem e.g. pisciculturas intensivas de tilápias, a serem implantados ou em funcionamento nos reservatórios, com implantados ou em funcionamento nos reservatórios, com auxílio de modelagem computacional. Estudo de caso do auxílio de modelagem computacional. Estudo de caso do Reservatório de Moxotó, BA-PE-AL. Reservatório de Moxotó, BA-PE-AL.

ObjetivosObjetivosPrograma de Engenharia Oceânica – COPPEÁrea de Engenharia Costeira e Oceanográfica

Objetivos Específicos

•Descrição geral, análise e recomendações técnicas da estrutura de empreendimentos. Exemplo do Reservatório de Moxotó;

•Estudos e discriminação das condicionantes ambientais requeridas para implantação de pisciculturas intensivas. Exemplo do Reservatório de Moxotó;

•Geração dos impactos ambientais da implantação e sistema produtivo de pisciculturas em gaiolas flutuantes, especialmente a deterioração da qualidade da água através do desenvolvimento do processo de eutrofização;

•Estudos das metodologias empregadas para avaliação da capacidade de suporte atualmente utilizadas e alternativas via modelagem computacional, utilizando os conceitos pertinentes a balanço de massa de nutrientes, processos advectivos e difusivos, tempo de residência ou de renovação de águas, relevância da estratificação e dos ventos em correntes residuais;

ObjetivosObjetivos


Revisão bibliográfica:Revisão bibliográfica:

Gestão de aqüicultura em reservatóriosGestão de aqüicultura em reservatóriosPrograma de Engenharia Oceânica – COPPEÁrea de Engenharia Costeira e Oceanográfica

Os Planos de Recursos Hídricos, Lei 9.433, visam fudamentar e orientar a implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos e o gerenciamento de recursos hídricos,por bacia hidrográfica, por estado e para o país que devem apresentar o seguinte conteúdo minimo:

•diagnóstico da situação atual dos recursos hídricos;

•análise de alternativas de crescimento demográfico, de evolução de atividades econômicas e de modificações de uso do solo;

•balanço entre disponibilidades e demandas futuras dos recursos hídricos, em qualidade e quantidade, com a identificação de conflitos potenciais;

•metas de racionalização de uso, aumento da quantidade e melhoria da qualidade dos recursos hídricos disponíveis;

•medidas a serem tomadas, programas a serem desenvolvidos e projetos a serem implantados, para o atendimento das metas previstas;

(continuação - Planos de Recursos Hídricos)

•prioridades para outorga de direito de uso de recursos hídricos;

•diretrizes e critérios para a cobrança pelo uso de recursos hídricos;

•proposta para a criação de áreas sujeitas a restrição de uso, com vistas à proteção dos recursos hídricos.

Gestão de aqüicultura em reservatóriosGestão de aqüicultura em reservatórios


Com abertura das águas públicas da União para a criação de animais aquáticos, ensejada no Decreto 1.695 de 13/11/95 da Presidência da República, finalmente concluída com a Instrução

Normativa Interministerial nº 9 de 11/04/2001, a sua homologação foi motivo de preocupação em função dos riscos que esta atividade poderia impor à ictiofauna, à qualidade da água e aos demais usos dos corpos de água.

A gestão de reservatórios, implica no gerenciamento integrado de um sistema complexo, incluindo o reservatório, sua bacia hidrográfica, as funções de força promovidas pelos usos múltiplos, os fatores climatológicos, hidrológicos, físicos, químicos e biológicos.



O conceito de "Aqüicultura Sustentável" ou "Aqüicultura Responsável", esta sendo introduzido para designar a forma desejável de se produzir pescado no meio aquático, com racionalidade ambiental, econômica e social.

Rumos da aqüicultura para o século XXI, documentos norteadores: "Code of Conduct for Responsible Fisheries", (FAO, 1995) e "Aquaculture Development Beyond 2000: The Bangkok Declaration and Strategy”, (NACA/FAO, 2000), onde os principais pontos enfocados são: a aqüicultura deve produzir alimentos de qualidade para as populações

humanas e gerar desenvolvimento econômico; o desenvolvimento da aqüicultura deve ser realizado de modo a

preservar a diversidade genética; as técnicas de manejo devem ser desenvolvidas de modo a preservar as

comunidades aquáticas e a integridade dos ecossistemas adjacentes às unidades de produção;

a aqüicultura deve ser desenvolvida de modo a gerar renda para as comunidades locais;

a aqüicultura não deve ser desenvolvida à custa do prejuízo do meio de vida tradicional das comunidades locais;

a aqüicultura deve servir para atender ao homem e não ao poder econômico.



EutrofizaçãoEutrofizaçãoPrograma de Engenharia Oceânica – COPPEÁrea de Engenharia Costeira e Oceanográfica

O processo de eutrofização é caracterizado pelos seguintes critérios (U.S.EPA – “The United

States Environmental Protection Agency” ) e (THOMANN e MUELLER, 1987):

geometria do corpo hídrico: área superficial, área do fundo, profundidade e volume;

características hidrodinâmicas: fluxo, velocidade e dispersão;

decréscimo nas concentrações de oxigênio dissolvido (OD) presentes no hipolímnio;

aumento nas concentrações de nutrientes;

aumento dos sólidos suspensos, especialmente material orgânico;

aumento na população de algas;

aumento na turbidez, diminuindo a capacidade de penetração da luz;

aumento das concentrações de fósforo nos sedimentos.

Entrada artificial de nutrientes

(+) produção orgânica

(+) produção de detritos orgânicos

(+) taxa de decomposição

(+) concentração de nutrientes

(+) biomassa/m² (-) penetração de luz

Liberação de nutrientes do sedimento

(+) H2S e CH4 no hipolímnio

(-) O2 no hipolímnio

EutrofizaçãoEutrofização


Caracterização geral da eutrofização em ambientes aquáticos

Caracterização trófica de lagos e reservatórios



Adaptado de VOLLENWEIDER (apud SALAS e MARTINO, 1991)

Categoria Trófica P total (μg/l) Clorofila (μg/l) Secchi (m)

Ultra-Oligotrófico < 5 ≤ 1 ≥ 12

Oligotrófico 5 – 10 ≤ 2.5 ≥ 6

Mesotrófico 10 – 30 2.5 - 8 6 - 3

Eutrófico 30 – 100 8 - 25 3 – 1.5

Hipereutrófico > 100 ≥ 25 ≤ 1.5

Classificação de estado trófico, segundo VOLLENWEIDER (1968)



Lagos e reservatórios

Temperados Tropicais

P total – mg / l

Estadotrófico

Mesotrófico 0.01- 0.035 0.02

Eutrófico 0.035 – 0.10 0.05

Valores médios anuais críticos de fósforo entre sistemas tropicais e temperados

Fonte: STRASKRABA & TUNDISI (1999)

Dentro do sistema aquático, comporta-se como um macronutriente primário, e é essencial para o crescimento do fitoplâncton. Em muitas águas continentais, o fósforo pode ser considerado o fator limitante da produção máxima da biomassa fitoplanctônica, sendo responsável pela eutrofização dos corpos hídricos, FUENTES (2000).



O fósforo - PO fósforo - P

Aspectos gerais sobre o ciclo do fósforo no ambiente aquático (ESTEVES, 1988): as fezes dos peixes são ricas em fósforo orgânico dissolvido; o zooplâncton, ao se alimentar do fitoplâncton, libera fosfato para a coluna

de água sob a forma de ortofosfato; a morte do fitoplâncton libera, indiretamente, ortofosfato; a autólise das células fitoplanctônicas e das macrófitas contribui para o

aumento da concentração de fósforo orgânico dissolvido; a degradação da matéria orgânica pelas bactérias, libera fosfatos sob a

forma inorgânica.

Capacidade de suporte para instalação de gaiolas flutuantes é “o nível máximo de produção aqüícola que um dado ecossistema pode sustentar sem extrapolar certos limites aceitáveis de indicadores de eutrofização” (STARLING, 2006).

Estudos de capacidade de suporte em reservatórios Estudos de capacidade de suporte em reservatórios para implantação de empreendimentos aqüícolaspara implantação de empreendimentos aqüícolas


O efeito poluidor das gaiolas flutuantes depende da intensidade de produção dos peixes; da dispersão dos resíduos efluentes e da capacidade de assimilação do ambiente. A CAPACIDADE SUPORTE DO AMBIENTE é a capacidade de degradar e assimilar a carga de nutrientes dos cultivos sem sofrer profundas alterações e que esta capacidade varia de um ambiente para outro.

Sistema de cultivo em gaiolas flutuantes e seus efluentesSistema de cultivo em gaiolas flutuantes e seus efluentes

Estudos de capacidade de suporte em reservatórios para Estudos de capacidade de suporte em reservatórios para implantação de empreendimentos aqüícolasimplantação de empreendimentos aqüícolas

Os efluentes do cultivo, sob a forma de água incorporando fezes dos peixes, resíduos urinários e ração não consumida entram nos corpos d’água e os materiais particulados sedimentam e se acumulam no fundo do ecossistema.


20% do alimento é perdido sem ingestão pelos peixes (Pearson & Gowen, 1990)

Na fase inicial de alevinos até jovens (15%), de jovens até adultos a perda observada é de no máximo 5% e toda ração perdida no arraçoamento é consumida por espécies nativas que circundam constantemente as gaiolas em fase de produção (observação pessoal);

Estudos indicam que somente 32% do fósforo são utilizados para o metabolismo do peixe e os 68% restantes são transferidos para o meio (PENCZAK et al., 1982);

ALVES e BACCARIN (2005) informam que 66% do fósforo aportado pelo arraçoamento intensivo vão para o sedimento, 11% ficam dissolvidos na água e 23% são incorporados no peixe em cultivo;

A produção de 1 ton. de peixe libera ao ambiente de 10 -20kg de fósforo e mais 75kg de nitrogênio Haakansonetal., 1988)



Sistema de cultivo em gaiolas flutuantes e seus efluentesSistema de cultivo em gaiolas flutuantes e seus efluentes

Modelos de estimativa da capacidade suporte

A premissa básica de todos os modelos desenvolvidos para este fim é de que a abundância algal é negativamente correlacionada à qualidade da água e positivamente correlacionada ao aumento populacional, e de que o fósforo (P) é o fator limitante que controla o crescimento fitoplanctônico.

Uma estimativa razoavelmente acurada pode ser feita através de modelos derivados da aplicação das equações que descrevem as respostas dos ecossistemas lacustres frente à aumentos das cargas de nutrientes como parte do conhecido processo de eutrofização artificial, e.g., VOLLENWEIDER (1968); CEPIS (1990).



Modelos / Estimativas / Aplicativos Formulações Considerações

Modelo empírico Vollenweider (1976) P = L . 1000 / V . (1/t + Ks)Lagos temperados ( Ks = 1 / √ t )Lagos tropicais ( Ks = 2 / √ t )Salas e Martino (1991)

Modelo de Dillon & Rigler (1974) P = L . (1 – R) / H . TrR = fração de fósforo retida sedimentoH = profundidade médiaTr = taxa de renovação volume / ano

Estimativa genérica global sem considerar as variações sazonais reais na dinâmica de sedimentação do fósforo e a sua manutenção nos sedimentos de fundo.

Proposição de Beveridge (1987)baseado no Modelo de Dillon & Rigler (1974) ∆ P = LPT (1 – RTP) / H . Tr

“inputs” externos de nutrientes provenientes de cultivo de peixes em gaiolas flutuantes. Elevações na concentração de P-total na água refletem diretamente os incrementos da biomassa fitoplanctônica, expressa como concentração de clorofila-a ([Chl-a] = 0.416 [P]0.675, segundo Walmsley & Thornton, 1984).

Estimativa de Kubtiza (1999) baseado no Modelo Vollenweider (1976)

A diferença fundamental para o modelo de Dillon & Righler (1974) reside no fato do cálculo assumir um tempo fixo de desaparecimento do fósforo da camada epilimnética de 10 dias, tempo este que não considera as enormes variações das taxas de desaparecimento do fósforo em cada ecossistema devido ao já conhecido processo de recirculação na coluna d’água do fósforo recém sedimentado.

Aplicativo QUALRESBase conceitual Modelo de Dillon & Rigler (1974)

Estimativas de ambos é a mesma, ou seja, a dinâmica de retirada do fósforo da coluna d’água em função da profundidade e do tempo de retenção. No entanto, a facilidade de cálculos favorece a opção pelo modelo de Dillon & Righler.

Modelo ECOPATH Seus cálculos e estimativas baseiam-se em extrapolações das relações entre produtividade primaria e assimilação de fósforo, sem considerar as taxas de renovação da água e as taxas de sedimentação de fósforo que são conhecidamente capazes de alterar profundamente a disponibilidade de fósforo para incrementar o processo de eutrofização.

Modelos de estimativa da capacidade suporte Programa de Engenharia Oceânica – COPPEÁrea de Engenharia Costeira e Oceanográfica

Modelos / Estimativas / Aplicativos Formulações Considerações

Conceito de “área ocupada ecológica” (ecological footprint). Berg et al. (1996)

Estima a área necessária para prover a gama de bens e serviços ambientais requeridos pela aqüicultura ou ainda a área para sustentar os níveis atuais de consumo de recursos e geração de efluentes oriundos da atividade aqüícola. Tendo como premissas a produção diária de 380 g peixe/m² para uma produtividade primária líquida de 1,9 gC/m²/dia e uma assimilação de fósforo da ordem de 47 mg/m²/dia . Seus cálculos e estimativas baseiam-se em extrapolações das relações entre produtividade primária e assimilação de fósforo, sem considerar as taxas de renovação da água e as taxas de sedimentação de fósforo .

Modelo STELLA . Starling et al. (2002). Possibilita esclarecer quantitativamente as dinâmicas de fluxos de fósforo da coluna d’água para o sedimento e para a biota, permitindo simular a concentração de fósforo no epilimnio sob diferentes cenários de aportes externos deste nutriente. O modelo esta sendo utilizado para estudos de avaliação de capacidade de suporte para gaiolas flutuantes no reservatório de FURNAS.

(continuação) Modelos de estimativa da capacidade suportePrograma de Engenharia Oceânica – COPPEÁrea de Engenharia Costeira e Oceanográfica

Metodologia propostaMetodologia proposta

No processo de liberação de outorgas pela Agência Nacional das Águas – ANA, o empreendedor deve apresentar um estudo de avaliação de impacto ambiental do número de gaiolas a serem instaladas, bem como as coordenadas locais, área e profundidade média. A partir destas informações inicia-se o processo que, além da ANA, envolvem o IBAMA, a Marinha do Brasil e o órgão ambiental estadual competente.

A aplicação dos modelos hidrodinânico e lagrangeano adotados na metodologia proposta, é um diferencial das metodologias atuais, ao mesmo tempo em que pode analisar especificamente o local onde será implantado o empreendimento, bem como o ambiente aquático modelado como um todo e as concentrações de fósforo total, considerando as cargas efluentes de recursos hídricos a montante, atividades poluidoras no entorno deste recurso, das gaiolas flutuantes e suas diluições e perdas para o sedimento.


Objetivando se aproximar da rotina de arraçoamento diária de empreendimentos instalados no reservatório do Moxotó, em estudos preliminares ainda não validados, estimamos a carga de fosforo lançada no reservatório, via fornecimento de ração e fezes dos individuos cultivados, para 100 (cem) gaiolas flutuantes, demonstrados nas Tabelas 1 e 2 a seguir.

Calculo para 100 gaiolas flutuantes

gaiolas peso médio biomassa %ração

ofertada/diaração não absorvida

fezes expelidas

% (18 m³) (gramas) individuos (kg) ração/dia (kg) 15%(0.5%

biomassa)

10 10 3 5000 150 8 12 1.8 0.75

15 15 20 5000 1500 5 75 11.25 7.5

15 15 100 2000 3000 4 120 18 15

30 30 300 2000 18000 3 540 81 90

20 20 600 1900 22800 2 456 68.4 114

10 10 750 1800 13500 1.5 202.5 30.375 67.5

100 100 58950 1405.5 210.83 294.75

Tabela 1 -Cálculos dos quantitativos de ração não absorvida e fezes expelidas por dia em 100 gaiolas flutuantes para empreendimentos aquícolas

Estimativa de carga de fósforo (P) para 100 gaiolas flutuantes Kg/ dia

ração não absorvida 210.83

% de P na ração não absorvida = 2% 4.22

fezes expelidas 294.75

% de P nas fezes expelidas = 4% 11.79

Carga total de fósforo (P) (ração + fezes) 16.01

Carga de fósforo (P) para cada gaiola 0.16

Tabela 2 - Estimativa de carga de fóforo efluente em 100 gaiolas flutuantes.


Metodologia propostaMetodologia proposta

Situado em áreas dos Estados de Situado em áreas dos Estados de Bahia, Pernambuco e Alagoas. Bahia, Pernambuco e Alagoas.

Área de 98 km² Área de 98 km²

Volume total de 1,2 bilhões de m³ e Volume total de 1,2 bilhões de m³ e útil de 0,2 bilhão. útil de 0,2 bilhão.

Profundidade média de 13 metrosProfundidade média de 13 metros

O clima, segundo a classificação de O clima, segundo a classificação de Koeppen, é semi-árido de estepes Koeppen, é semi-árido de estepes (Bshw), com precipitações médias (Bshw), com precipitações médias anuais de 560 mm.anuais de 560 mm.

Estudo de caso - reservatório de MoxotóEstudo de caso - reservatório de Moxotó


Figura 1 - Reservatório de Moxotó, via GOOGLE EARTH.

Variação de Temperatura Variação de Temperatura - entre - entre 23,6 e 26,8ºC23,6 e 26,8ºC, no fundo e superfície;, no fundo e superfície;

Transparência de Secchi Transparência de Secchi - mínimo - mínimo 1,15m1,15m e máximo de e máximo de 3,00m3,00m;;

Oxigênio dissolvido Oxigênio dissolvido - mínimo de - mínimo de 4,414,41mg/L;mg/L;

Variação de pH Variação de pH - entre - entre 6,60 6,60 e e 8,558,55, na superfície e no fundo., na superfície e no fundo.

Fósforo total - apresentou valores elevados - áreas de influência de Jatobá -, sendo o valor máximo obtido de 0,12 e 0,30 mg / L, respectivamente na superfície e no fundo. Este parâmetro registrou diferenças significativas, ao longo da coluna d’água, em cerca de 93% das estações de amostragem, estando 80% delas com valores acima de 0,005 mg / L.

Parâmetros de Qualidade de ÁguaParâmetros de Qualidade de Água

Variáveis ambientais – OLIVEIRA (2001)Variáveis ambientais – OLIVEIRA (2001):



Os estudos preliminares para a aplicação dos modelos do SisBAHIA iniciaram-se com a elaboração de um mapa base, Figura 2. Os contornos foram traçados através de um mapa georeferenciado via GOOGLE EARTH.

575000 580000 585000 590000 5950008960

000

8965

000

8970

000

8975

000

8980

000

8985

000

8990

000

Rio Moxotó

RESERVATÓRI O DE MOXOTÓ

JATOBÁ (PE)

PAULO AFONSO (BA)

Engenharia Costeira & Oceânica

C O P P E - U F R J


Figura 2 - Domínio modelado do Reservatório de Moxotó, indicando a malha de discretização em elementos finitos, no trecho a jusante da barragem do reservatório de Itaparica até a barragem de Moxotó


Fonte Tipo Elemento CoordenadasProfundidade

(m)

1 - Reservatório de Itaparica Fonte 1,2 e 3 575757 8989184 11.002 - Cidade Fonte - (Glória - BA) 1005 582637 8968186 13 - Cidade Fonte - (Jatobá - PE) 323 579555 8982232 1

4Fonte – Piscicultura

instalada 295 579862 8983368 9


instalada 338 580317 8981075 5.94


instalada 401 576935 8779111 7.51


instalada 463 582503 8976283 6.96


instalada 470 579439 8975376 9.67


instalada 675 579439 8975376 7.8610 Fonte – Piscicultura

(processo licenciamento)

564 582434 8975313 8.18

Tabela 3 - Caracterização das cargas poluidoras adotadas nas simulações.

Cargas poluidorasCargas poluidoras Programa de Engenharia Oceânica – COPPEÁrea de Engenharia Costeira e Oceanográfica

575000 580000 585000 590000 5950008960

000

8965

000

8970

000

8975

000

8980

000

8985

000

8990

000

Rio Moxotó

Jatobá (PE) - Fonte 3

Paulo Afonso (BA)Engenharia Costeira & Oceânica

C O P P E - U F R J

Glória (BA) - Fonte 2

Piscicultura - Fonte 9






Reservatório de Itaparica (Fonte 1)

Piscicultura (Licenciam ento) - Fonte 10

Figura 3 - Localização das cargas poluidoras adotadas nas simulações.

Cargas poluidorasCargas poluidoras



Para o reservatório de Itaparica foi estimada uma carga de 50.000 kg por dia, em função dos valores obtidos por MELO (2004) em monitoramentos limnológicos realizados neste reservatório.

Nas fontes das cidades, adotamos os índices da Figura 4, conforme ABE, et al. (2000), considerando, segundo o IBGE (2008), que a cidade de Jatobá apresenta atualmente 13.879 habitantes e que a cidade de Glória possui 13.988 habitantes. Utilizando os valores da Figura inserimos no modelo uma descarga de fósforo diária de 180 kg/dia para as respectivas cidades.

Figura 4 - Predição da geração de esgotos e resíduos sólidos, segundo ABE, et al. (2000).

Cargas poluidorasCargas poluidoras Programa de Engenharia Oceânica – COPPEÁrea de Engenharia Costeira e Oceanográfica

Dados considerados nos cenários simulados:Dados considerados nos cenários simulados:


Dendrito

Fonte -piscicultura

gaiolas

Coordenadas

Circulaçãohidrodinâmica

Fonte Região fonteCarga de fósforo

Concentração P

Nº gaiolas Vazão

Concentração P

Comprimento

(m)Largura

(m)Profundidade

(m) kg/dia m³ m³/s mg/l

1 150 20 5 50.000 1.823 3.1745E-04 1.823.000

2 20 2 1 180 1.823 1.1428E-06 1.823.000

3 20 2 1 180 1.823 1.1428E-06 1.823.000

4 150 100 2 0,16 1.823 600 6.0950E-07 1.823.000

5 250 100 2 0,16 1.823 1.000 1.0158E-06 1.823.000

6 125 100 2 0,16 1.823 500 5.0791E-07 1.823.000

7 250 200 2 0,16 1.823 2.000 2.0317E-06 1.823.000

8 200 200 2 0,16 1.823 1.600 1.6253E-06 1.823.000

9 150 120 2 0,16 1.823 720 7.3140E-07 1.823.000

10 250 200 2 0,16 1.823 2.000 2.0317E-06 1.823.000

Tabela 4 - Demonstrativo das vazões efluentes de P (m³/s) inseridas no modelo lagrangeano do SisBAHIA.

Vazão de Itaparica = Carga de fósforo / concentração fósforo / 86400Vazão das Cidades = Carga de fósforo / concentração fósforo / 86400Vazão das pisciculturas = Carga de fósforo x Nº gaiolas / concentração fósforo / 86400T90 = 3.661.420 /segundo


BatimetriaBatimetria

As informações relativas à batimetria, incluindo os contornos de margens, utilizadas neste estudo, foram obtidas das seguintes fontes:

•Considerando as estações definidas por OLIVEIRA (2004), onde os dados relativos a batimetria destas estações foram extrapolados pelo SisBAHIA.

•Dados repassados pelo engenheiro Jorge Pimentel da ANA.

575000 580000 585000 590000 5950008960

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Rio Moxotó

RESERVATÓRI O DE MOXOTÓ

JATOBÁ (PE)

PAULO AFONSO (BA)Engenharia Costeira & Oceânica

C O P P E - U F R J

0 m

5 m

10 m

15 m

20 m

25 m

30 m

35 m

40 m

45 m

50 m

55 m

60 m

65 m

70 m

Profundidades__N R = N M M __

Figura 5 – Batimetria do reservatório de Moxotó.


As informações de vento para modelagem da circulação hidrodinâmica podem ser fornecidos de diversas formas ao modelo. Os índices utilizados neste trabalho foram coletados através do Centro de Estudos Climáticos e de Previsão do Tempo – CPTEC, aeroporto de Paulo Afonso (BA), obtidos no site www.cptec.inpe.br. Os dados obtidos indicam uma predominância das direções S e SE, com velocidades variando entre 10 e 30 km/h.

Dados de ventoDados de vento

Dados de vazãoDados de vazão

Os dados de vazão foram obtidos dos relatórios da Companhia Hidro Elétrica do São Francisco – CHESF, Diretoria de Operação, Divisão de Gestão de Recursos Hídricos – DORH.

Figura 6 - Gráfico das vazões médias mensais, em m³/s, do reservatório de Moxotó (2005 a 2008)

http://www.cptec.inpe.br/

Caracterização HidrodinâmicaCaracterização Hidrodinâmica

A circulação no reservatório depende basicamente das ações do vertedouro da Barragem de Itaparica e ventos, pois vazões fluviais são inexpressivas.

O tempo de detenção médio, em dias, das águas no reservatório de Moxotó foi calculado através da fórmula Td (dias) = V (m³) / Q (m³/s) / 86.400 s

Para o cálculo do número de Froude densimétrico (Fd), que verifica a possibilidade de estratificação do corpo hídrico e posterior classificação do reservatório, adotamos a equação do Water Resources Engineers (1969) citada por Tucci (1989) para unidades convenientes, que é a seguinte:

Fd = 0,322 LQ / HV , onde L = comprimento do reservatório em Km, Q é a vazão de entrada em m³/s, H é a profundidade média em metros e V o volume em m³.

O tempo de detenção (Td) das águas no reservatório de Moxotó para uma vazão média de 2.200 m³/s é de 6,3 dias e o número de Froude densimétrico (Fd) é de 1,45, o que indica um reservatório completamente misturado.


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Rio Moxotó



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Piscicultura (Licenciam ento) - Fonte 100.000.010.020.030.040.060.080.110.150.190.240.300.370.440.510.580.640.690.740.760.77

Figura 6 - Caracterização hidrodinâmica do Reservatório de Moxotó, vazão de 2.200 m³/s, após 20 dias de simulação.




NA (m)

0 100 200 300 400 500Tem p o (h )

0

0.01

0.02

0.03

0.04V

elo

cid

ad

e (

m/s

)


Figura 7 – Velocidade (m/s) na fonte 9, em 2 metros de profundidade.


Figura 10 – Valores preliminares das isolinhas de concentrações de fósforo total obtidos pela metodologia proposta, em mg/l, para as vazões efluentes prescritas num cenário de pisciculturas já instaladas em 20 dias de simulação.


575000 580000 585000 590000 5950008960

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Rio Moxotó



C O P P E - U F R J









0.0000.0270.0410.0610.0890.1270.1780.2430.3240.4220.5380.6690.8140.9671.1231.2751.4141.5331.6231.6811.700

Exemplos de aplicação e resultados preliminaresExemplos de aplicação e resultados preliminares

Fósforo Total(mg/L)

575000 580000 585000 590000 5950008960

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Rio Moxotó



C O P P E - U F R J









Piscicultura (Licenciamento) - Fonte 100.00000.03290.05040.07540.11020.15750.21990.30010.40020.52150.66410.82651.00511.19461.38751.57481.74671.89332.00552.07602.1000

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Rio Moxotó



C O P P E - U F R J









Piscicultura (Licenciamento) - Fonte 100.00000.03290.05040.07540.11020.15750.21990.30010.40020.52150.66410.82651.00511.19461.38751.57481.74671.89332.00552.07602.1000

Figura 11 – Valores preliminares das isolinhas de concentrações de fósforo total obtidos pela metodologia proposta, em mg/l, para as vazões efluentes prescritas num cenário de pisciculturas já instaladas e avaliação da piscicultura em processo de licenciamento, em 20 dias simulados.



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Rio Moxotó



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Piscicultura (Licenciamento) - Fonte 10

Figura 14 – Caracterização das plumas efluentes de partículas de fóforo lançadas e absorvidas em 20 dias de simulação para todas as fontes prescritas.



Os resultados preliminares aplicados da metodologia proposta, podem ser verificados nas Figuras 12 e 13, onde podemos observar os valores calculados pelo modelo para as isolinhas de concentrações de fósforo total, em mg/l, indicando que as concentrações nos dois cenários simulados estão dentro dos padrões estabelecidos pelo CONAMA nº 357 de 17 de março de 2005, Tabela II, categoria das águas de Classe I – Padrões para corpos de água onde haja pesca ou cultivo de organismos aquáticos para fins de consumo intensivo – Artigo 15, Inciso IX, letra b, que estabelece valor máximo de 0.05 mg/L para ambientes com tempo de detenção entre 2 e 40 dias de fósforo total.

Apesar das estimativas citadas, os resultados preliminares fortalecem e ampliam a motivação no aprofundamento dos estudos desta proposição de metodologia que contribuirá decisivamente para os estudos de capacidade de suporte para a gestão da aqüicultura em reservatórios.



2009 2010

Atividade jul ago set out nov dez jan fev mar abr mai jun

Ampliação da coletas de dados do Reservatório e definições dos cálculos das fontes emissoras

Aplicações do modelo de qualidade de água

Retificações e Validações

Redação da Tese

Correções

Defesa da tese

Cronograma de atividadesCronograma de atividades

Obrigado.


r junho - 2009

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