sistema de modelação mohid modelo ecotoxicológico aplicação à bacia do trancão
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Sistema de Modelação MOHID Modelo Ecotoxicológico Aplicação à Bacia do Trancão. Ana Rosa Trancoso ( [email protected] ). LIFE02/ENV/P/000416. Índice. SIG e base de dados Modelação Sistema MOHID Aplicação: Bacia do Trancão Hidrodinâmica Modelo Ecotoxicológico - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Sistema de Modelação Sistema de Modelação MOHIDMOHID
Modelo EcotoxicológicoModelo EcotoxicológicoAplicação à Bacia do TrancãoAplicação à Bacia do Trancão
LIFE02/ENV/P/000416Ana Rosa Trancoso ([email protected])
22
ÍndiceÍndice
1.1. SIG e base de dadosSIG e base de dados
2.2. ModelaçãoModelação
i.i. Sistema MOHID Sistema MOHID
ii.ii. Aplicação: Bacia do TrancãoAplicação: Bacia do Trancão
a)a) HidrodinâmicaHidrodinâmica
b)b) Modelo EcotoxicológicoModelo Ecotoxicológico
c)c) Trabalho em desenvolvimentoTrabalho em desenvolvimento
33
Sistema de Informação GeográficaSistema de Informação Geográfica
Base de Dados:Base de Dados: ArmazenamentoArmazenamento TratamentoTratamento AnáliseAnálise
GeoreferenciaçãoGeoreferenciação PartilhaPartilha
44
Vantagens do SIGVantagens do SIG
Sistematização dos dados experimentaisSistematização dos dados experimentais Partilha na InternetPartilha na Internet Opções de pesquisa e inquérito facilitadas Opções de pesquisa e inquérito facilitadas
pela georeferênciaçãopela georeferênciação Comparação com os resultados da modelaçãoComparação com os resultados da modelação
Estrutura geral permite integração de Estrutura geral permite integração de outros dados e de outros projectos.outros dados e de outros projectos.
55
O que é um Modelo?O que é um Modelo?
Cálculo dos Cálculo dos processos físicosprocessos físicos que ocorrem que ocorrem no meio aquáticono meio aquático
HidrodinâmicaHidrodinâmica
Transporte de propriedades (sedimentos, nutrientes, metais, Transporte de propriedades (sedimentos, nutrientes, metais, etc...)etc...)
Processos específicos de cada propriedade (erosão, deposição, Processos específicos de cada propriedade (erosão, deposição, consumo, etc...)consumo, etc...)
ContinuidadeContinuidade Espacial e Temporal Espacial e Temporal
Simulação de Simulação de CenáriosCenários de Gestão de Gestão
66
http://http://www.mohid.comwww.mohid.com
Ondas
Tipo de Sedimentos
Vel. Queda
Salinidade
Transporte
Processos de deposição/erosão
Extinção da Luz
Matéria em Suspensão
Fitoplâncton Nutrientes
Zooplâncton Bactérias
Caudal do Rio
Maré
Vento
Hidrodinâmica
Propriedade tóxica
Ecotoxicidade
77
Sistema IntegradoSistema Integrado
Mohid Base 1Process, IO and Function modules
Executable
Library
Interprocess Communication
TriangulatorRiver
Network
Mohid Base 2Grid and Atmosphere modules 0D
Main
BasinDelineator
DigitalTerrainCreator
MOHIDWater
Mohid Base 3Soil modules
MOHIDSoil
MOHIDLand
Global Data, Water Quality, Sediment Quality, EnterData, HDF, Functions, Time, LUD, Triangulation, Time Series, ...
Horizontal Grid,Vertical Grid, Atmosphere, Advection Diffusion, ...
Soil, Soil Properties,...
MOHIDGIS
MOHIDGUI
Ficheiros ASCII - MOHID Markup Language
Ficheiros HDF 5 –Dados Matricial 4D
88
Mohid Water – ExemplosMohid Water – Exemplos
Traçadores lagrangeanosTraçadores lagrangeanos Contaminação microbiológicaContaminação microbiológica Dispersão de poluentesDispersão de poluentes
99
Mohid Water – Exemplos IIMohid Water – Exemplos II
Trancão
HidrodinâmicaHidrodinâmica SalinidadeSalinidade
1111
DigitalTerrainCreator
BasinDelineator
Mohid GIS – Interface GráficaMohid GIS – Interface Gráfica
Geração deGeração de Malhas curvilíneasMalhas curvilíneas Modelos digitais de terrenoModelos digitais de terreno BatimetriasBatimetrias
Delimitação de baciasDelimitação de bacias Geração de redes de Geração de redes de
drenagemdrenagem Definição automática de Definição automática de
secções transversaissecções transversais Sobreposição de mapas Sobreposição de mapas
temáticostemáticos Visualização 4DVisualização 4D
3D (x,y,z)3D (x,y,z) Tempo (t)Tempo (t)
1212
Mohid Land – Aplicação ao TrancãoMohid Land – Aplicação ao Trancão
Bacia impermeável Precipitação Outubro 2004
Precipitação [mm/h]
Caudal de escoamento superficial
Caudal na rede fluvial
WaterDepth at Zambujal
0
0.5
1
1.5
2
2.5
1-Out 6-Out 11-Out 16-Out 21-Out 26-Out 31-Out
m
model
station
1313
Transporte de uma Propriedade Genérica Transporte de uma Propriedade Genérica ConservativaConservativa
Descarga de 0.1 m3/s durante 2h Concentração inicial – 1kg/m3
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0 0.5 1 1.5
Days
Co
nc
[kg
/m3] Node_1891
Node_1815
Node_2054
Node_1854
Node_2002
1414
Modelo EcotoxicológicoModelo Ecotoxicológico
Abordagem “top-down”: Abordagem “top-down”: Efluente = mistura de Efluente = mistura de substânciassubstâncias é tratado como é tratado como umauma propriedade conservativa propriedade conservativa
Descarga e transporte de efluentes na rede fluvialDescarga e transporte de efluentes na rede fluvial Cálculo da Ecotoxicidade a partir da diluição do efluente Cálculo da Ecotoxicidade a partir da diluição do efluente
descarregadodescarregado Calibração com os resultados dos bioensaiosCalibração com os resultados dos bioensaios
i
iTtoxicityTotal1
Eco
toxi
cida
de [
TU
]
EC50
0.5
Concentração do efluente
Assumindo que não existe interacção entre os efluentes
1515
Efluentes descarregadosEfluentes descarregados
IF05
IST32
IF03IF35
IP10
W45
IST41
IO08
IO39IC14
IR24
10-5 < Q < 10-4
10-4 < Q < 10-3
10-3 < Q < 10-2-2
Caudal de descarga [m3/s]
1616
Risco potencial de toxicidadeRisco potencial de toxicidade
Considerando todas as descargas com o Considerando todas as descargas com o mesmo caudal mesmo caudal e precipitação e precipitação constante de 1 mm/dia (avaliação da constante de 1 mm/dia (avaliação da capacidade de diluiçãocapacidade de diluição do meio do meio receptor)receptor)
IF05IST32
IF03IF35
IP10
W45
IST41IO08
IO39
IC14
IR24
Menor capacidade de diluição Menor capacidade de diluição Maior ToxicidadeMaior Toxicidade
1717
Risco de Toxicidade para a bacia do Risco de Toxicidade para a bacia do TrancãoTrancão
IF05 IST32
IF03IF35
IP10
W45
IST41IO08
IO39IC14
IR24
Utilizando os Utilizando os caudais reaiscaudais reais de descarga dos efluentes e de descarga dos efluentes e precipitação constante de 1 mm/diaprecipitação constante de 1 mm/dia
Efluentes descarregados em cabeceiras aumentam a toxicidade localmente (IC14; IF05, IF03, IF35)
Têm importância na composição da toxicidade global no meio receptor:
• Efluentes com grande fluxo de descarga (W45)
• Efluentes muito tóxicos independentemente do local de descarga
Constant precipitation simulation
0
0.001
0.002
0.003
0.004
0.005
0.006
0.007
0.008
IO08 IF35 IP10 IST32 IR24 IF05 IF03 IST41 IC14 IO39 W45
effluents (ordered by increasing discharge flow)
Conc
Tox
Composição da Toxicidade Global à saída
1919
Cenários/Sensibilidade da baciaCenários/Sensibilidade da bacia
CenárioCenário EC50 (%)EC50 (%) Q (m3/s)Q (m3/s)Diminuição da Diminuição da
toxicidade média na toxicidade média na bacia (%)bacia (%)
Pré-diluição do efluente com maior Pré-diluição do efluente com maior toxicidade à saída (IC14)toxicidade à saída (IC14)
99 1.74x101.74x10-3-3 1.21.2
Pré-diluição do efluente com maior Pré-diluição do efluente com maior concentração à saída (W45)concentração à saída (W45)
9090 0.010.01 0.090.09
Pré-diluição de um efluente tóxico Pré-diluição de um efluente tóxico descarregado numa zona descarregado numa zona
intermédia no meio receptor (IST41)intermédia no meio receptor (IST41)1111 7.41x107.41x10-4-4 0.010.01
Pré-diluição de um efluente tóxico Pré-diluição de um efluente tóxico descarregado numa cabeceira (IF05)descarregado numa cabeceira (IF05)
66 4.63x104.63x10-4-4 0.240.24
Descarga de IC14 numa linha de Descarga de IC14 numa linha de água com maior capacidade de água com maior capacidade de
diluiçãodiluição99 1.74x101.74x10-3-3
24.1824.18
2020
Outubro 2004Outubro 2004
Flow & Global Toxicity at the Outlet
0
1
2
3
4
5
6
10-Out 15-Out 20-Out 25-Out 30-Out
mm
/h
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Flo
w [
m3/
s] &
Glo
bal
To
xici
ty [
TU
]
pp
Flow
global toxicity
Quando o caudal aumenta
a toxicidade baixa
Precipitação [mm/h]
2121
Outubro 2004Outubro 2004
Contributions to total toxicity at the outlet
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
IO08 IF35 IP10 IST32 IR24 IF05 IF03 IST41 IC14 IO39 W45
effluents (ordered by increasing discharge flow)
Conc
Tox
2222
Conclusões do Modelo EcotoxicológicoConclusões do Modelo Ecotoxicológico
Situações de ocorrência de Situações de ocorrência de picospicos de toxicidade: de toxicidade: Períodos de secaPeríodos de seca 1º evento de precipitação anual (First Flush Flood)1º evento de precipitação anual (First Flush Flood)
ReduçãoRedução da toxicidade no meio receptor: da toxicidade no meio receptor: Pré-diluição dos efluentesPré-diluição dos efluentes Descargas desfasadas no tempoDescargas desfasadas no tempo Descargas em zonas intermédias da baciaDescargas em zonas intermédias da bacia
Zonas de maior riscoZonas de maior risco na bacia do Trancão: na bacia do Trancão: Zonas sujeitas a descargas tóxicas efectuadas nas cabeceiras das linhas de Zonas sujeitas a descargas tóxicas efectuadas nas cabeceiras das linhas de
água: Ribeira de Loures e Ribeira de Fanhões.água: Ribeira de Loures e Ribeira de Fanhões.
Necessidade de caracterizar bem o sistema contabilizando-Necessidade de caracterizar bem o sistema contabilizando-se as se as principais fontesprincipais fontes de poluição pontual e difusa. de poluição pontual e difusa.
2323
Phytoplankton
Nutrients
Light
Zooplankton
Organic matter
TemperatureBacteria
Nitrite
Ammonia
Nitrate
PON
Phyto Zoo
Nitrification
Nitrification
Respiration & Excretion
Respiration & Moratlity
Higher trophic Levels
Respiration & Excretion
Desnitrific.
DONnr
DONre
Mineralization
Decomposition
Acoplamento de modelos biogeoquímicos (0D)
Trabalho em DesenvolvimentoTrabalho em Desenvolvimento
2424
Modelos de Qualidade da ÁguaModelos de Qualidade da Água WaterQuality
Adaptado do modelo pelágico WASP da EPA, com 15 compartimentos. Bastante utilizado em estuários, zonas costeiras e reservatórios.
CEQUALW2 Adaptado do modelo pelágico e bêntico CEQUALW2, com numero variável de
compartimentos. Duas décadas de utilização em reservatórios, lagos e estuários.
Life Modelo pelágico que inclui ciclos bacterianos e estequiometria variável (Tese PhD)
SedimentQuality Modelo que simula o ciclo biogeoquímico do carbono e azoto em meios não
saturados com ciclos bacterianos e estequiometria variável, baseado em RZWQM/OMNI
2525
Conclusões / Trabalho FuturoConclusões / Trabalho Futuro Base de Dados e GIS são Base de Dados e GIS são
ferramentas úteis que ainda devem ferramentas úteis que ainda devem ser melhoradasser melhoradas
MOHID GIS gera dados de entrada MOHID GIS gera dados de entrada e permite visualizar resultadose permite visualizar resultados
MOHID Land calcula MOHID Land calcula hidrodinâmicahidrodinâmica, , transportetransporte de de propriedades e propriedades e toxicidadetoxicidade de de descargas no meio receptor.descargas no meio receptor.
Trabalho FuturoTrabalho Futuro Finalizar o desenvolvimento do Finalizar o desenvolvimento do
MOHID LandMOHID Land
Acoplar MOHID Water and Acoplar MOHID Water and MOHID Land através de MPIsMOHID Land através de MPIs
Calibração do modelo com Calibração do modelo com resultados de projectosresultados de projectos