recursos hÍdricos e saneamento prof. carlos ruberto fragoso jr
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Linhas de PesquisaProjetos de Pesquisa
Temas para dissertação
Prof. Carlos Ruberto Fragoso Jr.
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• Modelagem
• Planejamento, Gestão e Tecnologia– Geoprocessamento aplicado aos recursos
hídricos
Linhas de Pesquisa
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• Desenvolvimento e aprimoramento de modelos hidrológicos
• Integração entre modelos hidrológicos e produtos derivados de sensoriamento remoto, como estimativas de precipitação, evapotranspiração, umidade do solo
• Modelo de inundações considerando eventos de cheias
• Modelo ecológicos, integrando hidrologia e ecologia
Modelagem Matemática
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• Acoplamento entre modelos de rios, de planícies, chuva-vazão e modelos atmosféricos
• Simulação de cenários de ações humanas sobre o regime hidrológico (uso da terra, mudanças climáticas)
Modelagem Matemática
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0
100
200
300
400
500
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800
Va
zão
(m³/
s)
simulado observado
ValidaçãoCalibração
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Módulo Hidrodrinâmico tridimensional Módulo de qualidade da água e sedimento Módulo biológico Versão Windows (www.peld.ufrgs.br)
O modelo IPH-TRIM3D-PCLake
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Novos desenvolvimentos: - Representação do ciclo do carbono, implementação do carbono como variável de estado.
- Representação do bacterioplâncton = simulação da biomassa de bactérias = loop microbiano.
5 grupos de zoops
4 Compartimentos de matéria orgânicaModelagem
GHG
7 grupos funcionais de fitoplâncton
Estrutura do modelo
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xy
z
IPH-TRIM3D-PCLake: Modelo hidrodinâmico-ecológico para lagos e
reservatórios
Código desenvolvido e aperfeiçoado desde 2005.
Modelo determinístico – baseado nas equações de conservação de massa e quantidade de
movimento.
Ecossistema é dividido em volumes de controle, nos quais as equações governantes são
numericamente resolvidas para nível d´água (H), velocidade (u,v,w), temperatura (T) e
concentração (C) para os compartimentos bióticos e abióticos dissolvidos e em suspensão.
Modelo baseado em processos para os módulos de qualidade da água e ecológico, os quais
são acoplados às forçantes hidrodinâmicas em um grid 1D, 2D ou 3D.
Representação do fluxo e balanço de massa fechado para os seguintes elementos: DW (peso
seco):C (carbono):N (nitrogênio):P (fósforo).Δzi+1/2,j,k
wi,j,k+1/2
wi,j,k-1/2
ui-1/2,j,k ui+1/2,j,k
ηi,j
0,12
h
x
wi,j,k+1/2
vi,j+1/2,k
ui+1/2,j,k
H (x,y,z,t)
C (x,y,z,t)
T (x,y,z,t)
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• Transporte do plâncton e substâncias dissolvidas
• Conectividade entre compartimentos • Influência do vento• Análise de Zonas Mortas• Turbulência (grande escala)• Tempo de residência• Fluxos de deposição• Fluxos de ressuspenssão• Inundações
• Estratificação térmica e química• Eventos de mistura vertical do sistema• Corrente convectivas horizontais – zona
pelágica e litorânea• Intrusão de tributários em reservatórios
xy
z
Plâncton surfista• Transporte• Perdas• Flutuação
Navier-Stokes Equation - Momentum and Continuity Equation Semi-implicit Eulerian-Lagrangian finite differences scheme
(Casulli,1994)
Heat Transport Equation
Balanço de Calor (Chapra, 1992)
Processos Hidrodinâmicos
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NH4 NO3 PO4DICIM
RPOM RDOMAllochtonous
Organic Matter
LPOM LDOM
Autochtonous Organic Matter
RPOMRDOM
LPOM LDOM
NH4NO3
PO4DIC
IM
• Processos sedimento-água• Processos ar-água• Hidrólise (POM => DOM)• Mineralização (Bac = 0) (OM=>IM)• Nitrificação/Denitrificação
• Adsorção/Desorção Fósforo • Diagenesis
temporal advection
Turbulent diffusion
Interstitial WaterPorosity = f(Sed)
Top Sediment Composition (10c m)
SiO2
Nit
Denit
O2 DifCO
2 Dif
Hyd
Hyd
Phot
SedRessuspension
DifusionRessuspension
Ads/Des
Inorganic Pools
First Order Kinetics
Miner
Processos Físico-Químicos
OD
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Bacteria (DW:C:N:P) AerobicAnaerobic
Phyto (DW:C:N:P)Diatoms (Si), Green-Algae, Blue-Algae
Fish (DW:C:N:P) PlanktivorousOnivorousPiscivorous
Zoops (DW:C:N:P)MicroMesoMacro
Macrophytes (DW:C:N:P)Floating plants non-rootedFloating plants-rootedEmergentSubmerged
IMOD
DIC
OM
OM
Processos Biológicos
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• Processamento de Modelo Digital de Elevação: direções de fluxo, áreas acumuladas de drenagem, comprimentos de rio.
• Monitoramento ambiental por séries temporais de produtos orbitais (precipitação, umidade do solo, temperatura da água, florações de algas em corpos d’água).
Geoprocessamento
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• ECOBEER/REHISA - Processos eco-hidrológicos na Bacia Experimental e Representativa de Santana do Ipanema da Rede de Hidrologia do Semiárido.– Modelagem hidrológica de bacias do semi-árido– Regionalização de vazões– Dimensionamento de reservatórios e açudes do
semi-árido– Previsão de eventos extremos em bacias do semi-
através de modelagem matemática e índices climáticos
Projetos de Pesquisa e temas
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• Dependência na Escala Tempo da Dinâmica da Qualidade da Água (UFRGS/UFAL).– Modelagem hidrodinâmica de lagos e estuários– Modelagem ecológica de lagos e estuários– Avaliação do metabolismo de lagos e estuários– Monitoramento ambiental em alta-frequência– Sensoriamento remoto ambiental
Projetos de Pesquisa e temas
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Compreensivo Amostragem Pontual Alta Freqüência
MONITORAMENTO CONTÍNUO E ALTA FREQUÊNCIA DE QUALIDADE DE ÁGUA
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Compreensivo Amostragem Pontual Alta Freqüência
ADP
AUTOAMOSTRADOR
FLowCAM
HYPERSPECTRAL
GUINCHO
ESTAÇÃO METEOROLÓGICAS
TELEMETRIA
sondas
• Temp• O2
• CO2
• CDOM• Green• Cyano• Diatom• Brown
NÍVEL
LOGGER / CONTROLADOR
Temp LINE
MONITORAMENTO CONTÍNUO E ALTA FREQUÊNCIA DE QUALIDADE DE ÁGUA
Perfilador e Sonda -YSI
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Compreensivo Amostragem Pontual Alta Freqüência
ADP
AUTOAMOSTRADOR
FLowCAM
HYPERSPECTRAL
GUINCHO
ESTAÇÃO METEOROLÓGICAS
TELEMETRIA
sondas
• Temp• O2
• CO2
• CDOM• Green• Cyano• Diatom• Brown
NÍVEL
LOGGER / CONTROLADOR
Temp LINE
MONITORAMENTO CONTÍNUO E ALTA FREQUÊNCIA DE QUALIDADE DE ÁGUA
Hiperespectral -TriOS
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Compreensivo Amostragem Pontual Alta Freqüência
ADP
AUTOAMOSTRADOR
FLowCAM
HYPERSPECTRAL
GUINCHO
ESTAÇÃO METEOROLÓGICAS
TELEMETRIA
sondas
• Temp• O2
• CO2
• CDOM• Green• Cyano• Diatom• Brown
NÍVEL
LOGGER / CONTROLADOR
Temp LINE
MONITORAMENTO CONTÍNUO E ALTA FREQUÊNCIA DE QUALIDADE DE ÁGUA
Mini-ADP – Sontek
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Compreensivo Amostragem Pontual Alta Freqüência
ADP
AUTOAMOSTRADOR
FLowCAM
HYPERSPECTRAL
GUINCHO
ESTAÇÃO METEOROLÓGICAS
TELEMETRIA
sondas
• Temp• O2
• CO2
• CDOM• Green• Cyano• Diatom• Brown
NÍVEL
LOGGER / CONTROLADOR
Temp LINE
MONITORAMENTO CONTÍNUO E ALTA FREQUÊNCIA DE QUALIDADE DE ÁGUA
CDOM/Chl/Phyc - WETLabs
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Compreensivo Amostragem Pontual Alta Freqüência
ADP
AUTOAMOSTRADOR
FLowCAM
HYPERSPECTRAL
GUINCHO
ESTAÇÃO METEOROLÓGICAS
TELEMETRIA
sondas
• Temp• O2
• CO2
• CDOM• Green• Cyano• Diatom• Brown
NÍVEL
LOGGER / CONTROLADOR
Temp LINE
MONITORAMENTO CONTÍNUO E ALTA FREQUÊNCIA DE QUALIDADE DE ÁGUA
Auto Amostrador - ISCO
![Page 22: RECURSOS HÍDRICOS E SANEAMENTO Prof. Carlos Ruberto Fragoso Jr](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022062318/552fc12a497959413d8cd972/html5/thumbnails/22.jpg)
Compreensivo Amostragem Pontual Alta Freqüência
ADP
AUTOAMOSTRADOR
FLowCAM
HYPERSPECTRAL
GUINCHO
ESTAÇÃO METEOROLÓGICAS
TELEMETRIA
sondas
• Temp• O2
• CO2
• CDOM• Green• Cyano• Diatom• Brown
NÍVEL
LOGGER / CONTROLADOR
Temp LINE
MONITORAMENTO CONTÍNUO E ALTA FREQUÊNCIA DE QUALIDADE DE ÁGUA
FlowCAM
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• Subsídios para o desenvolvimento de indicadores do estado da pesca artesanal/SINPESCA (PPGRHS/PPGDiBiCT).– Estimativa da Produção Primária em ambientes
costeiros através de sensoriamento remoto
Projetos de Pesquisa e temas
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Projetos de Pesquisa e temas