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Uma abordagem para o processo de acompanhamento da variação da qualidade da água de um recurso natural

Iº Encontro de Iniciação Científica da FACE / UNIUV. Slide:_1

Uma abordagem para o processo de acompanhamento da variação da qualidade

da água de um recurso natural:

“IMPACTÔMETRO”

Engº Alexandre Manoel dos Santos, M.Sc

Engº Sérgio Scheer, Dr.

I Encontro de Iniciação Científica da FACE / UNIUV



Tópicos:

Contexto: A importância do estudo da qualidade da água

Motivações

Objetivos

O Processo de Acompanhamento da Variação da Qualidade da Água

A métrica “IMPACTÔMETRO”: conceito de assinatura de qualidade

Implementação em um contexto computacional

Estudo de Caso: Variação da Qualidade da água do Rio Canoinhas

Considerações Finais



Contexto:

Como fornecer um padrão de medidas a um engenheiro analista, de tal maneira que seja possível perceber a variação da qualidade a água de um recurso natural ao longo do tempo ?

Como medir a qualidade local ?

Como medir a qualidade global ?

Medidas discretas por Coliformes e DBO

Problema de Escala



CONAMA – FUNASA e ABNT:

DBO – Demanda Biológica de Oxigênio: O oxigênio presente na água é consumido em função da poluição existente. Sua presença máxima é de 9,1 mg/L à 20ºC (baixa solubilidade do Oxigênio)

Coliformes Fecais: amostras com contagem visual em laboratório

Contexto: Variáveis envolvidas



Exemplo de descrição gráfica de uma variação de quantidades:

Dificuldade na descrição de melhoras ou pioras relativas

Contexto: Problema de Escala

?



Motivações:

Origem em um projeto da FUNCITEC – Fundação de Ciência e Tecnologia do Estado de Santa Catarina: “Monitoramento de Águas e tratamento de dejetos suínos da Bacia do Rio Canoinhas”

Resposta à Problemática do acompanhamento da variação da qualidade da água de um dado recurso natural

Desenvolvimento de uma abordagem sensível tanto às pequenas como às grandes variações de qualidade da água



Objetivos:

Apresentar uma abordagem para o processo de acompanhamento da variação da qualidade da água de um recurso natural:

apresentar o seu modus operandi (processo);

descrever a definição do conceito de assinatura de qualidade;

Implementar em um contexto computacional o conceito de “Assinatura de Qualidade” de um recurso natural: “IMPACTÔMETRO”;

Apresentar um sistema computacional especialmente desenvolvido para operacionalização desta abordagem

Apresentar um estudo de caso para descrever a aplicabilidade daabordagem desenvolvida (prova cabal de funcionamento)



O modus operandi da abordagem:

A qualidade da água é considerada em termos de Coliformes Totais, Coliformes Fecais e DBO, de acordo com o seguinte processo:



A métrica “IMPACTÔMETRO”:

A métrica “IMPACTÔMETRO” é representada por uma estrutura matemática constituída por seis elementos, por tanto, uma sêxtupla:

Impactômetro = { PCA, PCC, IQL, EQ, IQG, AQ }

PCA: Lista ordenada de pontos geográficos de coleta da assinatura;

PCC: Conjunto de pontos geográficos de coleta para comparação;

IQL: Conjunto de Índices de Qualidade Local de cada ponto geográfico;

EQ: Espectro de Qualidade, domínio de valores para IQL e IQG;

IQG: Índice de Qualidade Global associado à cada Assinatura

AQ: Assinatura de qualidade da água



Cada ponto PCA é descrito em termos de coordenadas UTM / SAD-69, obtidas de um aparelho GPS;

A lista é ordenada para descrever uma relação de precedência ao longo do recurso natural – faz parte da assinatura de qualidade;

A lista está descrita abaixo:

Exemplo:

Ponto Geográfico Assinatura - PCA

PCA = { pca1, pca2, ..., pcan } onde pcai = (Xutm ; Yutm)

pca9 = (7.106.866,500 ; 585.062,638)



Cada ponto PCC é também descrito em termos de coordenadas UTM / SAD-69, obtidas de um aparelho GPS;

O conjunto de PCC descreve os pontos geográficos que podem serutilizados para comparação com os demais PCA’s da abordagem;

Os pontos PCC não fazem parte da assinatura de qualidade;

O conjunto está descrito abaixo:

Mesma estrutura de dados dos PCA, são pontos geográficos, porém as quantidades podem ser diferentes;

Ponto Geográfico Comparação - PCC

PCC = { pcc1, pcc2, ..., pccm } onde pccj = (Xutm ; Yutm)



O índice IQL descreve a qualidade da água de um recurso natural em um determinado ponto geográfico PCA ou PCC;

Existem três formas distintas para IQL:

Coliformes Fecais, denominado “IQL_CF” : inteiros positivos

Coliformes Totais, denominado “IQL_CT” : inteiros positivos

Em termos de DBO, denominado “IQL_DBO” : reais positivos

• Laboratórios credenciados podem medir com “certa” facilidade asquantidades de CF, CT e de DBO. São medidas apresentadas por FUNASA, CONAMA e ABNT;

Índice de Qualidade Local - IQL:

IQL = { IQL_CF ; IQL_CT ; IQL_DBO }



O espectro “EQ” descreve um conjunto de conceitos subjetivos de qualidade da água de um recurso natural, dividindo o domínio dos valores de “IQL” em sete intervalos distintos, que representam as sete classes subjetivas de qualidade da água:

Ótima - O

Muito Boa – MB

Boa – B

Regular – Reg

Ruim – R

Muito Ruim – MR

Péssima – P

Espectro de Qualidade - EQ:



Descrição do Espectro “EQ”:



O “IQG” descreve a qualidade da água em termos globais;

Demonstra como a qualidade da água de cada ponto geográfico “afeta” a qualidade global de uma dada assinatura de qualidade.

Índice de Qualidade Global - IQG:



A “AQ” descreve o conceito de assinatura de qualidade da água, via seus 11 elementos;

Fornece ao analista condições para diferenciar a evolução temporal da qualidade da água, mesmo quando os “IQL” são iguais.

Assinatura de Qualidade - AQ:

AQ = { e1, e2, e3, e4, e5, e6, e7, e8, e9, e10, e11}



Em um Contexto Computacional:

Para demonstrar o funcionamento e utilidade da métrica “IMPACTÔMETRO”, implementou-se o conceito de assinatura de qualidade e operacionalizou-se o processo de acompanhamento de sua variação em um sistema computacional.

• Modelo comportamental do sistema

• Modelo de Entidade-Relacionamento - DER

Tecnologias utilizadas

Plataforma JAVA® com Java SDK 1.4 (J2SE 4.0): 100% “OO”

IDE: JBuilder® Versão 9.0

SGBD: JDataStore® Versão 6.0 e MySQL® Versão 4.0.20a-NT



Modelo Comportamental: processo

• O modelo comportamental do sistema descreve a maneira pela qual o sistema realiza o processo de acompanhamento da variação da qualidade da água de um dado recurso natural, descrito anteriormente.



Modelo Entidade-Relacionamento:

• O modelo DER descreve o relacionamento entre as entidades que participam da problemática do acompanhamento da variação da qualidade da água de um recurso natural



Orientação à Objetos com JAVA: classes



Interface de Desenvolvimento Integrado:



Estudo de Caso: Rio Canoinhas

Bacia Hidrográfica: definida com GPS

Processo de Acompanhamento da Qualidade da Água do Rio Canoinhas, via Sistema Computacional implementado:

Especificação dos Pontos “PCA”

Especificação das Medidas coletadas

Análise da Qualidade da Água e Assinatura

Variação da Qualidade da Água da Assinatura

Variação Local de Qualidade de um PCA



Bacia do Rio Canoinhas:



Especificação dos Pontos “PCA’s”:



Especificação das Medidas:



Análise da Qualidade da Água:

Análise de Qualidade Local;

Análise de Qualidade Global.



Análise da Variação da Qualidade:



Variação da Qualidade Local de PCA:



Considerações Finais:

A abordagem é válida para qualquer recurso natural ( rios, açudes, reichos, mananciais, poços, fontes, nascentes, lagos), envolvendo águasdoces, salobras ou salgadas. Águas de torneiras podem ser utilizadas como comparação;

É adequada para descrever a variação da qualidade da água;

A assinatura de qualidade descreve de forma bastante conveniente a qualidade da água, oferecendo condições para que o analista perceba quanto a qualidade global da água é influenciada pela qualidade local de água dos pontos de coleta associados a assinatura.

Ofertar a funcionalidade desta métrica através da Internet parece ser uma interessante alternativa para testar a sua utilidade diante de analistas e de profissionais de engenharia interessados;

Um padrão de certificação poderá ser desenvolvido e disponibilizado.



Uma abordagem

para o processo de acompanhamento da variação da qualidade da água de um

recurso natural:

“IMPACTÔMETRO”

Engº Alexandre Manoel dos Santos, M.Sc

Engº Sérgio Scheer, Dr.

I Encontro de Iniciação Científica da FACE / UNIUV

FIM !

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