Universidade Federal do Rio de Janeiro
Centro de Tecnologia
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
Proposta de Tese ao Doutorado
Orientador : Prof. Paulo Cesar Colnna Rosman
Candidato: Modesto Guedes Ferreira Junior
PROPOSTA DE METODOLOGIA PARA AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE
SUPORTE DE EMPREENDIMENTOS AQUICOLAS EM RESERVATÓRIOS –
APLICAÇÃO AO RESERVATÓRIO DO MOXOTÓ, BA-PE-AL
r
JUNHO - 2009
Sumário
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
Considerações Iniciais
Motivação
Objetivos
Revisão bibliográfica:
Gestão de aqüicultura em reservatórios
Eutrofização
Estudos de capacidade de suporte em reservatórios para implantação de
empreendimentos aqüícolas
Metodologia proposta
Estudo de caso - reservatório de Moxotó
Dados considerados nos cenários simulados:
Cargas poluidoras
Batimetria
Dados de vento
Dados de vazão
Caracterização Hidrodinâmica
Exemplos de aplicação e resultados preliminares
Cronograma de atividades
Considerações Iniciais
Produção mundial de pescados
(1990 –2008)
Pesca cresceu 8,2%
Aqüicultura mundial cresceu 232%
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
Considerações Iniciais
Aqüicultura em gaiolas flutuantes no Mundo
Água salgada
Água doce
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
FAO - 2007
 Motivação
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
PREMISSAS BÁSICAS
Todo empreendimento aqüícola deve propiciar à espécie
cultivada as condições equivalentes aos seus habitats naturais.
O empreendedor aqüícola deve preservar a qualidade de água
nos locais de cultivo, proporcionando com isto a produção de um
pescado de alta qualidade para o consumo humano.
Motivação
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
PROBLEMA
Os órgãos ambientais responsáveis pela destinação de
licenciamento e outorgas para o funcionamento de projetos
aqüícolas em reservatórios, adotam metodologias que não
levam em consideração a geometria, a dinâmica do corpo
hídrico, o balanço de massa de nutrientes, os processos
advectivos e difusivos e suas variações ao longo do tempo,
considerando, apenas, o recurso hídrico de forma homogênea, o
que torna a avaliação da capacidade de suporte para a liberação
de outorgas inconsistente, tanto localmente, quanto
qualitativamente e quantitativamente.
Motivação
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
Reservatório de Moxotó
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.
 Objetivos
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
OBJETIVO PRINCIPAL
Contribuir com uma nova metodologia de avaliação da
Capacidade de Suporte para Empreendimentos Aqüicolas,
e.g. pisciculturas intensivas de tilápias, a serem
implantados ou em funcionamento nos reservatórios, com
auxílio de modelagem computacional. Estudo de caso do
Reservatório de Moxotó, BA-PE-AL.
Objetivos
Objetivos Específicos
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
•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;
Revisão bibliográfica:
Gestão de aqüicultura em reservatórios
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área 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;
Gestão de aqüicultura em reservatórios
(continuação - Planos de Recursos Hídricos)
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
•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.
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.
Gestão de aqüicultura em reservatórios
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
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.
Gestão de aqüicultura em reservatórios
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
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.
 Eutrofização
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área 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.
 Eutrofização
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
Caracterização geral da eutrofização em ambientes aquáticos
Entrada artificial
de nutrientes
(+) biomassa/m²
(+) produção orgânica
(-) penetração de luz
(+) produção de detritos orgânicos
(+) H2S e CH4 no
hipolímnio
(+) taxa de decomposição
(-) O2 no
hipolímnio
(+) concentração de nutrientes
Liberação de nutrientes do sedimento
 Eutrofização
Caracterização trófica de lagos e reservatórios
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
Adaptado de VOLLENWEIDER (apud SALAS e MARTINO, 1991)
Classificação de estado trófico, segundo VOLLENWEIDER (1968)
Categoria Trófica
Ultra-Oligotrófico
Oligotrófico
Mesotrófico
Eutrófico
Hipereutrófico
P total (μg/l)
<5
5 – 10
10 – 30
30 – 100
> 100
Clorofila (μg/l)
Secchi (m)
≤1
≥ 12
≤ 2.5
≥6
2.5 - 8
6-3
8 - 25
3 – 1.5
≥ 25
≤ 1.5
 Eutrofização
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
Valores médios anuais críticos de fósforo entre sistemas tropicais e
temperados
Lagos e reservatórios
Temperados
Tropicais
P total – mg / l
Estado
trófico
Mesotrófico
0.01- 0.035
0.02
Eutrófico
0.035 – 0.10
0.05
Fonte: STRASKRABA & TUNDISI (1999)
 Eutrofização
O fósforo - P
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
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).
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.
 Estudos de capacidade de suporte em reservatórios
para implantação de empreendimentos aqüícolas
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
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).
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.
 Estudos de capacidade de suporte em reservatórios para
implantação de empreendimentos aqüícolas
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
Sistema de cultivo em gaiolas flutuantes e seus efluentes
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.
 Estudos de capacidade de suporte em reservatórios para
implantação de empreendimentos aqüícolas
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
Sistema de cultivo em gaiolas flutuantes e seus efluentes
 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)
 Estudos de capacidade de suporte em reservatórios para
implantação de empreendimentos aqüícolas
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
Modelos de estimativa da capacidade suporte
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).
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.
Modelos de estimativa da capacidade suporte
Modelos / Estimativas / Aplicativos
Modelo empírico Vollenweider (1976)
Modelo de Dillon & Rigler (1974)
Proposição de Beveridge (1987)
baseado no Modelo de Dillon & Rigler (1974)
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
Formulações
Considerações
P = L . 1000 / V . (1/t + Ks)
Lagos temperados ( Ks = 1 / √ t )
Lagos tropicais ( Ks = 2 / √ t )
Salas e Martino (1991)
P = L . (1 – R) / H . Tr
R = fração de fósforo retida sedimento
H = profundidade média
Tr = 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.
∆ 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 QUALRES
Base 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.
(continuação) Modelos de estimativa da capacidade suporte
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área 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.
Metodologia proposta
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
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.
Metodologia proposta
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
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.
Tabela 1 -Cálculos dos quantitativos de ração não absorvida e fezes
expelidas por dia em 100 gaiolas flutuantes para empreendimentos
aquícolas
Tabela 2 - Estimativa de carga de fóforo efluente em 100 gaiolas flutuantes .
Estimativa de carga de fósforo (P) para 100 gaiolas flutuantes
Calculo para 100 gaiolas flutuantes
biomassa
%
ração
ofertada/dia
ração não
absorvida
fezes
expelidas
individuos
(kg)
ração/dia
(kg)
15%
(0.5%
biomassa)
3
5000
150
8
12
1.8
0.75
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
1405.5
210.83
294.75
gaiolas
peso
médio
%
(18 m³)
(gramas)
10
10
15
58950
Kg/ dia
ração não absorvida
% de P na ração não absorvida = 2% 
210.83
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
 Estudo de caso - reservatório de Moxotó
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
Situado em áreas dos Estados de
Bahia, Pernambuco e Alagoas.
Área de 98 km²
Volume total de 1,2 bilhões de m³ e
útil de 0,2 bilhão.
Profundidade média de 13 metros
O clima, segundo a classificação de
Koeppen, é semi-árido de estepes
(Bshw), com precipitações médias
anuais de 560 mm.
Figura 1 - Reservatório de Moxotó, via GOOGLE EARTH.
 Estudo de caso - reservatório de Moxotó
Parâmetros de Qualidade de Água
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
Variáveis ambientais – OLIVEIRA (2001):
 Variação de Temperatura - entre 23,6 e 26,8ºC, no fundo e superfície;
 Transparência de Secchi - mínimo 1,15m e máximo de 3,00m;
 Oxigênio dissolvido - mínimo de 4,41mg/L;
 Variação de pH - entre 6,60 e 8,55, 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.
8990000
 Estudo de caso - reservatório de Moxotó
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
8985000
RESERVATÓRIO DE MOXOTÓ
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.
8975000
8980000
JATOBÁ (PE)
8965000
8970000
Rio Moxotó
PAULO AFONSO (BA)
COPPE - UFRJ
8960000
Engenharia Costeira & Oceânica
575000
580000
585000
590000
595000
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
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
Cargas poluidoras
Tabela 3 - Caracterização das cargas poluidoras adotadas nas simulações.
Fonte
1 - Reservatório de
Itaparica
2 - Cidade
3 - Cidade
4
5
6
7
8
9
10
Coordenadas
Profundidade
(m)
Tipo
Elemento
Fonte
Fonte - (Glória - BA)
Fonte - (Jatobá - PE)
Fonte – Piscicultura
instalada
Fonte – Piscicultura
instalada
Fonte – Piscicultura
instalada
Fonte – Piscicultura
instalada
Fonte – Piscicultura
instalada
Fonte – Piscicultura
instalada
Fonte – Piscicultura
(processo licenciamento)
1,2 e 3
1005
323
575757
582637
579555
8989184
8968186
8982232
11.00
1
1
295
579862
8983368
9
338
580317
8981075
5.94
401
576935
8779111
7.51
463
582503
8976283
6.96
470
579439
8975376
9.67
675
564
579439
582434
8975376
8975313
7.86
8.18
8990000
Cargas poluidoras
Reservatório de Itaparica (Fonte 1)
8985000
    
     
Reservatório
de Moxotó
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
Piscicultura - Fonte 4
8980000
Jatobá (PE) - Fonte 3
Piscicultura - Fonte 5
Piscicultura - Fonte 6
8975000
Piscicultura - Fonte 7
Piscicultura (Licenciamento) - Fonte 10
Piscicultura - Fonte 8
Rio Moxotó
8970000
Piscicultura - Fonte 9
8965000
Glória (BA) - Fonte 2
COPPE - UFRJ
Paulo Afonso (BA)
8960000
Engenharia Costeira & Oceânica
575000
580000
585000
590000
595000
Figura 3 - Localização das cargas poluidoras
adotadas nas simulações.
Cargas poluidoras
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
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).
Dados considerados nos cenários simulados:
Cargas poluidoras
Dendrito
gaiolas
Circulação
hidrodinâmica
Fonte -piscicultura
Coordenadas
Cargas poluidoras
Tabela 4 - Demonstrativo das vazões efluentes de P (m³/s) inseridas no modelo lagrangeano do SisBAHIA.
Fonte
Carga de
fósforo
Região fonte
Nº
Concentração P 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
Vazão de Itaparica = Carga de fósforo / concentração fósforo / 86400
Vazão das Cidades = Carga de fósforo / concentração fósforo / 86400
Vazão das pisciculturas = Carga de fósforo x Nº gaiolas / concentração fósforo / 86400
T90 = 3.661.420 /segundo
8990000
Batimetria
RESERVATÓRIO DE MOXOTÓ
Profundidades
8985000
__NR = NMM__
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
70 m
65 m
60 m
JATOBÁ (PE)
8980000
55 m
50 m
45 m
40 m
As informações relativas à
batimetria, incluindo os
contornos de margens,
utilizadas neste estudo,
foram obtidas das seguintes
fontes:
8975000
35 m
30 m
25 m
20 m
8970000
Rio Moxotó
15 m
10 m
5m
8965000
0m
•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.
COPPE - UFRJ
PAULO AFONSO (BA)
8960000
Engenharia Costeira & Oceânica
Figura 5 – Batimetria do reservatório de Moxotó.
575000
580000
585000
590000
595000
Dados de vento
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 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)
Caracterização Hidrodinâmica
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
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.
8990000
Caracterização Hidrodinâmica
Reservatório de Itaparica (Fonte 1)
0.77
0.76
0.74
0.69
0.64
0.58
0.51
0.44
0.37
0.30
0.24
0.19
0.15
0.11
0.08
0.06
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
8985000
Reservatório
    de Moxotó
    
Piscicultura - Fonte 4
8980000
Jatobá (PE) - Fonte 3
Piscicultura - Fonte 5
Piscicultura - Fonte 6
8975000
Piscicultura - Fonte 7
Piscicultura (Licenciamento) - Fonte 10
Piscicultura - Fonte 8
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
NA (m)
Rio Moxotó
8970000
Piscicultura - Fonte 9
8965000
Glória (BA) - Fonte 2
COPPE - UFRJ
Paulo Afonso (BA)
8960000
Engenharia Costeira & Oceânica
575000
580000
585000
590000
595000
Figura 6 - Caracterização hidrodinâmica
do Reservatório de Moxotó, vazão de
2.200 m³/s, após 20 dias de simulação.
Caracterização Hidrodinâmica
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
0.04
Velocidade (m/s)
0.03
0.02
0.01
0
0
100
200
300
400
Tempo (h)
Figura 7 – Velocidade (m/s) na fonte 9, em 2 metros de profundidade.
500
8990000
Exemplos de aplicação e resultados preliminares
Reservatório de Itaparica (Fonte 1)
1.700
1.681
1.623
1.533
1.414
1.275
1.123
0.967
0.814
0.669
0.538
0.422
0.324
0.243
0.178
0.127
0.089
0.061
0.041
0.027
0.000
8985000
          
Piscicultura - Fonte 4
8980000
Jatobá (PE) - Fonte 3
Piscicultura - Fonte 5
Piscicultura - Fonte 6
8975000
Piscicultura - Fonte 7
Piscicultura - Fonte 8
Rio Moxotó
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
Fósforo Total
(mg/L)
8970000
Piscicultura - Fonte 9
8965000
Glória (BA) - Fonte 2
COPPE - UFRJ
Paulo Afonso (BA)
8960000
Engenharia Costeira & Oceânica
575000
580000
585000
590000
595000
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.
8990000
8990000
Exemplos de aplicação e resultados preliminares
Reservatório de Itaparica (Fonte 1)
Reservatório de Itaparica (Fonte 1)
2.1000
2.0760
2.0055
1.8933
1.7467
1.5748
1.3875
1.1946
1.0051
0.8265
0.6641
0.5215
0.4002
0.3001
0.2199
0.1575
0.1102
0.0754
0.0504
0.0329
0.0000
8985000
8985000
 
 
  
  
 
Piscicultura - Fonte 4
Piscicultura - Fonte 4
8980000
8980000
Jatobá (PE) - Fonte 3
Jatobá
(PE) - Fonte 3
Piscicultura - Fonte 5
Piscicultura - Fonte 5
Piscicultura - Fonte 6
Piscicultura - Fonte 6
8975000
Piscicultura - Fonte 8
Moxotó
Piscicultura (Licenciamento)Rio
- Fonte
10
Piscicultura - Fonte 8
Piscicultura - Fonte 9
8960000
8965000
8960000
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.
Glória (BA) - Fonte 2
COPPE - UFRJ
Paulo(BA)
Afonso
(BA) 2
Glória
- Fonte
575000
575000
Paulo Afonso (BA)
580000
580000
Engenharia Costeira & Oceânica
585000
585000
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
Rio Moxotó
Piscicultura - Fonte 9
8965000
8970000
8970000
8975000
Piscicultura - Fonte 7
Piscicultura (Licenciamento) - Fonte 10
Piscicultura - Fonte 7
2.1000
2.0760
2.0055
1.8933
1.7467
1.5748
1.3875
1.1946
1.0051
0.8265
0.6641
0.5215
0.4002
0.3001
0.2199
0.1575
0.1102
0.0754
0.0504
0.0329
0.0000
COPPE - UFRJ
590000
595000
Engenharia Costeira
& Oceânica
590000
595000
8990000
Exemplos de aplicação e resultados preliminares
Reservatório de Itaparica (Fonte 1)
8985000
             
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
Piscicultura - Fonte 4
8980000
Jatobá (PE) - Fonte 3
Piscicultura - Fonte 5
Piscicultura - Fonte 6
8975000
Piscicultura - Fonte 7
Piscicultura (Licenciamento) - Fonte 10
Piscicultura - Fonte 8
Rio Moxotó
Piscicultura - Fonte 9
8970000
Figura 14 – Caracterização das
plumas efluentes de partículas de
fóforo lançadas e absorvidas em
20 dias de simulação para todas as
fontes prescritas.
8965000
Glória (BA) - Fonte 2
COPPE - UFRJ
Paulo Afonso (BA)
8960000
Engenharia Costeira & Oceânica
575000
580000
585000
590000
595000
Exemplos de aplicação e resultados preliminares
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
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.
Cronograma de atividades
Programa de Engenharia Oceânica – COPPE
Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
2009
Atividade
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
Obrigado.
jul
ago
set
out
2010
nov
dez
jan
fev
mar
abr
mai
jun