Verônica Silveira de Andrade
Título
MODELAGEM DE CIRCULAÇÃO E QUALIDADE DE ÁGUA COM ACOPLAMENTO DINÂMICO DE RIOS AFLUENTES COM CORPOS RECEPTORES
Resumo
A gestão de recursos hídricos deve integrar as bacias hidrográficas com os corpos d'água receptores continentais e costeiros. Em especial os sistemas estuarinos, como baías e complexos lagunares, pois frequentemente estão em zonas metropolitanas, como é o caso de muitas capitais de estados brasileiros. Nessas regiões de interface continental-marítima, a circulação das águas e questões de qualidade são muito complexas, trazendo desafios para a gestão. Neste contexto, a modelagem computacional integrando bacias hidrográficas e corpos receptores torna-se uma ferramenta valiosa para suporte à gestão, permitindo análises de diagnóstico e prognóstico. Estudos têm aplicado modelagem hidrodinâmica de modelos unidimensionais, 1D, de rios e multidimensionais de corpos receptores, que trocam informações a cada passo da simulação, caracterizando uma integração dinâmica. Entretanto, o acoplamento de modelos de qualidade de água não é realizado de forma dinâmica. Esta tese apresenta uma metodologia de acoplamento dinâmico de modelos de qualidade de água. Para tal, implementou-se modelos unidimensionais de qualidade de água em rios e canais, com acoplamento dinâmico com modelos multidimensionais de corpos receptores. Os modelos foram implementados no SisBaHiA - Sistema Base de Hidrodinâmica Ambiental, que já permite o acoplamento de modelos hidrodinâmicos, e validados por meio de diversos testes, que comprovaram sua capacidade de reproduzir o transporte advectivo-difusivo com reações cinéticas de parâmetros de qualidade de água. Exemplifica-se com um estudo de caso na Baía de Guanabara, no qual a modelagem de qualidade de água na baía, promediada na coluna d’água, 2DH, foi acoplada à modelagem 1D em rios afluentes. Compara-se os resultados da modelagem apenas 2DH na baía com a modelagem com acoplamento 2DH+1D.
Abstract
Water resources management must integrate river basins with continental and coastal re-ceiving water bodies. Especially estuarine systems, such as bays and lagoon complexes, as they are often in metropolitan areas. As is the case of many Brazilian state capitals. In these regions of continental-maritime interface, the circulation of water and quality issues are overly complex, bringing challenges to management. In this context, computational modeling integrating watersheds and receiving bodies becomes a valuable tool to support management, allowing diagnostic and prognostic analyses. Studies have applied hydro-dynamic modeling of one-dimensional, 1D, river and multidimensional models of receiv-ing bodies, which exchange information at each step of the simulation, characterizing a dynamic integration. However, the coupling of water quality models is not conducted dynamically. This thesis presents a methodology of dynamic coupling of water quality models. For this purpose, this thesis implements one-dimensional models of water quality in rivers and channels, with dynamic coupling with multidimensional models of receiving bodies. The implementation was developed in SisBaHiA - Base System of Environmental Hydrodynamics and validated through several tests, which proved their ability to repro-duce advective-diffusive transport with kinetic reactions of water quality parameters. It is exemplified with a case study in Guanabara Bay, in which a depth averaged water quality model, 2DH, was coupled with 1D models in tributary rivers. The results of inde-pendent 2DH models in the bay are compared with those of the 2DH+1D coupled models.
