Programa de Monitorização da Lagoa de Óbidos e do
Emissário Submarino da Foz do Arelho
MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA: SITUAÇÃO DE
REFERÊNCIA E SITUAÇÃO FUTURA
INDÍCE
1.
INTRODUÇÃO.........................................................................................................................1
2.
MODELAÇÃO ECOLÓGICA...................................................................................................2
3.
2.1.
MOHID WATER MODELLING SYSTEM .................................................................................2
2.2.
IMPLEMENTAÇÃO DO MODELO ..................................................................................3
2.2.1.
Malhas Computacionais..............................................................................................3
2.2.2.
Condições Iniciais .......................................................................................................5
2.2.3.
Condições Fronteira....................................................................................................5
RESULTADOS DO MODELO .................................................................................................9
3.1.
HIDRODINÂMICA DO SISTEMA .............................................................................................9
3.2.
MODELO ECOLÓGICO ............................................................................................... 11
3.2.1.
Validação das Séries Temporais ............................................................................. 11
3.2.2.
Validação Espacial................................................................................................... 15
3.2.3.
Distribuição Espacial das Propriedades .................................................................. 16
3.2.4.
Fluxos de Massa Entre as Diferentes Zonas da Lagoa........................................... 18
4.
COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS: SITUAÇÃO DE REFERÊNCIA COM A SITUAÇÃO
FUTURA ........................................................................................................................................ 21
5.
4.1.1.
Distribuição Espacial das Propriedades .................................................................. 21
4.1.2.
Balanços de Massa Globais .................................................................................... 24
CONCLUSÕES GERAIS...................................................................................................... 25
INDÍCE DE FIGURAS
FIGURA 1 – BATIMETRIA DA LAGOA DE ÓBIDOS E RESPECTIVA MALHA USADA NAS SIMULAÇÕES DA
HIDRODINÂMICA. ....................................................................................................................................4
FIGURA 2 – BATIMETRIA DA LAGOA DE ÓBIDOS E RESPECTIVA MALHA USADA NAS SIMULAÇÕES DA
QUALIDADE DA ÁGUA..............................................................................................................................4
FIGURA 3 – LOCALIZAÇÃO DAS DESCARGAS NA LAGOA DE ÓBIDOS..............................................................7
FIGURA 4 – VARIAÇÃO SAZONAL DO CAUDAL DO RIO ARNÓIA USADO NAS SIMULAÇÕES DO MODELO
MOHID. .................................................................................................................................................7
FIGURA 5 – VARIAÇÃO SAZONAL DO CAUDAL DO RIO DA CAL USADO NAS SIMULAÇÕES DO MODELO
MOHID. .................................................................................................................................................8
FIGURA 6 –VELOCIDADES NA ZONA DA EMBOCADURA PARA UMA SITUAÇÃO DE ENCHENTE DURANTE A
MARÉ-VIVA. ............................................................................................................................................9
FIGURA 7 –VELOCIDADES NA ZONA DA EMBOCADURA PARA UMA SITUAÇÃO VAZANTE DURANTE A MARÉVIVA. .......................................................................................................................................................9
FIGURA 8 –FLUXO RESIDUAL NA LAGOA DE ÓBIDOS NA ZONA DA EMBOCADURA DA LAGOA DE ÓBIDOS. ..10
FIGURA 9 –LOCALIZAÇÃO DAS ESTAÇÕES DO INAG. ..................................................................................11
FIGURA 10 – RESULTADOS PARA A AMÓNIA NAS DIFERENTES ESTAÇÕES..................................................12
FIGURA 11 – RESULTADOS PARA O FITOPLÂNCTON NAS DIFERENTES ESTAÇÕES. .....................................13
FIGURA 12 – RESULTADOS PARA OS NITRATOS NAS DIFERENTES ESTAÇÕES............................................14
FIGURA 13 – RESULTADOS PARA O OXIGÉNIO DISSOLVIDO NAS DIFERENTES ESTAÇÕES. ........................15
FIGURA 14 –CAIXAS DE INTEGRAÇÃO CONSIDERADAS PARA A LAGOA DE ÓBIDOS. ...................................15
FIGURA 15 – COMPARAÇÃO DAS CONCENTRAÇÕES CALCULADAS PELO MODELO MOHID EM CADA
CAIXA DE INTEGRAÇÃO E DADOS DE CAMPO PARA O ANO DE 2003...............................................16
FIGURA 16 – VARIAÇÃO ESPACIAL DA AMÓNIA, NITRATO, OXIGÉNIO DISSOLVIDO E FITOPLÂNCTON PARA
JANEIRO (ESQUERDA) E AGOSTO (DIREITA)........................................................................................18
FIGURA 17 –BALANÇOS DE MASSA ENTRE AS DIFERENTES ZONAS DA LAGOA, PARA O FITOPLÂNCTON,
AMÓNIA, NITRATO , DON (AZOTO ORGÂNICO DISSOLVIDO) E PON (AZOTO ORGÂNICO
PARTICULADO). ....................................................................................................................................20
FIGURA 18 – VARIAÇÃO ESPACIAL DA AMÓNIA, NITRATO, OXIGÉNIO DISSOLVIDO E FITOPLÂNCTON PARA
FEVEREIRO NA SITUAÇÃO DE REFERÊNCIA (ESQUERDA) E SITUAÇÃO FUTURA (DIREITA)..................22
FIGURA 19 – VARIAÇÃO ESPACIAL DA AMÓNIA, NITRATO, OXIGÉNIO DISSOLVIDO E FITOPLÂNCTON PARA
AGOSTO NA SITUAÇÃO DE REFERÊNCIA (ESQUERDA) E SITUAÇÃO FUTURA (DIREITA). .....................24
FIGURA 20 -BALANÇO TOTAL DAS PROPRIEDADES PARA A SITUAÇÃO DE REFERÊNCIA E A SITUAÇÃO
FUTURA, NA QUAL AS ETAR´S DE ÓBIDOS, CARREGAL, CHARNECA, CALDAS DA RAINHA E DA FOZ
DO ARELHO VÃO LIGAR AO EMISSÁRIO SUBMARINO DA FOZ DO ARELHO. .........................................25
INDÍCE DE TABELAS
TABELA 1 - VALORES DE CONCENTRAÇÃO INICIAL CONSIDERADOS PARA A SIMULAÇÃO NA LAGOA DE
ÓBIDOS. .................................................................................................................................................5
TABELA 2 – CARACTERÍSTICAS DA FRONTEIRA MARÍTIMA. ........................................................................6
TABELA 3 – CARACTERÍSTICAS DA ETAR DO CASALITO. ..........................................................................8
RESUMO
Pretende-se com este estudo, de uma forma global, testar a hipótese da influência, directa ou
indirecta, das condições de descarga sobre a produção primária de biomassa na Lagoa de
Óbidos, isto é, analisar de que forma as descargas dos efluentes das ETAR’s que vão ligar ao
emissário submarino, podem alterar a qualidade da água na Lagoa de Óbidos.
No âmbito do presente trabalho foram executados dois tipos de simulações: (i) simulações que
visam modelar a dinâmica dos nutrientes no estuário e validar o modelo de qualidade da água
aquando a comparação dos resultados com os dados de campo (ii) simulações que visam
simular o cenário, no qual as ETAR´s de Óbidos, Carregal, Charneca, Caldas da Rainha e da
Foz do Arelho são ligadas ao Emissário Submarino da Foz Arelho, descarregando assim na zona
costeira.
Em qualquer um dos casos a implementação começou sempre com o módulo hidrodinâmico,
que controla os processos físicos que ocorrem dentro da lagoa. Para modelar a dinâmica dos
nutrientes, recorre-se ao módulo de qualidade da água que simula os processos de produção e
consumo dos nutrientes. Os resultados do modelo hidrodinâmico já foram apresentados no
relatório sobre a caracterização da situação de referência da lagoa, sendo no entanto de novo
aqui mencionados. O modelo de qualidade da água foi validado com dados históricos referentes
á monitorização do INAG, para o ano de 2003. Posteriormente, os dados do modelo podem
também ser comparados com as campanhas realizadas no âmbito do projecto, aquando a
disponibilização destes por parte dos laboratórios. Após o modelo devidamente validado, correuse o cenário de estudo, no qual foram retiradas as ETAR´s de Óbidos, Carregal, Charneca,
Caldas da Rainha e da Foz do Arelho, as quais vão descarregar na zona costeira através do
Emissário Submarino da Foz do Arelho.
O modelo consegue de uma forma geral, para os parâmetros apresentados, reproduzir a
variação espacial e temporal das medidas de campo. Contudo, esta comparação entre
resultados do modelo e medidas pode ser ainda melhorada, corrigindo as condições de fronteira
(descarga do Rio Arnóia e Rio da Cal).
Da análise dos dados disponíveis e resultados do modelo conclui-se que, de um modo geral,
grande parte dos parâmetros amostrados apresenta um gradiente de concentração decrescente
de montante para jusante como resultado do efeito da diluição. As maiores concentrações de
amónia e nitrato são registadas na proximidade das descargas dos rios, particularmente Rio da
Cal. O fitoplâncton apresenta uma vincada variação espacial e sazonal coincidente com
descrições existentes na literatura. As concentrações mais elevadas apresentam-se na zona de
montante (Braço da Barrosa) e ocorrem no Verão. Esta produção, reflecte-se em termos de
aumento de concentração nos meses de Verão uma vez que segue o aumento da intensidade da
radiação solar.
A maré é a principal responsável pela renovação da água no interior da Lagoa de Óbidos em
termos da hidrodinâmica. Em termos de qualidade da água, as descargas dos principais rios
afluentes, Cal e Arnóia, são determinantes por constituírem a principal fonte de nutrientes
(amónia e nitrato) da Lagoa de Óbidos. A lagoa funciona como um sistema exportador de
biomassa, à custa do consumo de nutrientes descarregados pelos principais rios e ETAR´s. A
diminuição dos nutrientes na situação em que as ETAR´s de Óbidos, Carregal, Charneca,
Caldas da Rainha e da Foz do Arelho vão ligar ao emissário Submarino da Foz do Arelho,
influencia a produção de biomassa no interior da lagoa. Neste cenário a carga exportada para a
zona costeira é menor.
A alteração da carga de entrada na Lagoa de Óbidos apenas altera a quantidade de biomassa
de fitoplâncton exportada para o mar. Este resultado indica que a entrada em funcionamento do
emissário submarino, não trará desequilíbrios ao sistema. Contudo, e uma vez que a carga de
entrada será reduzida com esta nova situação, pode-se verificar alguma melhoria em termos da
qualidade da água da lagoa. No entanto, esta afirmação só poderá ser confirmada através da
análise dos dados de monitorização, antes e depois da entrada em funcionamento do sistema.
MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
1. INTRODUÇÃO
Este relatório tem como principais objectivos:
i) Aplicar e validar o modelo ecológico na Lagoa de Óbidos, para o ano de 2003, uma vez que foi
para este ano que foi analisada a situação de referência da lagoa;
ii) analisar a situação da Lagoa de Óbidos em termos de nutrientes, após a ligação das ETAR´s
de Óbidos, Carregal, Charneca, Caldas da Rainha e da Foz do Arelho ao emissário submarino.
O documento encontra-se dividido em 4 capítulos:
No capítulo 2 é feito um resumo alargado do trabalho de modelação, sendo feita uma breve
descrição da implementação do modelo, referindo as condições de fronteira e iniciais usadas
para efectuar as simulações, bem como as malhas computacionais.
No capítulo 3 são apresentados e discutidos os resultados da modelação e é efectuada a
validação do modelo para a situação de referência da Lagoa de Óbidos, em relação ao ano de
2003, uma vez que os dados históricos adquiridos através da monitorização do INAG datam
desse período. Os resultados os modelo serão ainda comparados para o ano de 2004 e 2005,
quando os resultados das análises do laboratório estiverem disponíveis. É ainda apresentado
neste capítulo uma breve análise em relação á hidrodinâmica do sistema.
No capítulo 4 são apresentadas as comparações em termos de balanços totais e distribuição
espacial da concentração, para os dois cenários: situação de referência e a situação futura, ou
seja após a ligação das ETAR´s de Óbidos, Carregal, Charneca, Caldas da Rainha e da Foz do
Arelho ao emissário Submarino da Foz do Arelho.
Por último, o capítulo 5 refere as principais conclusões do trabalho efectuado.
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
2. MODELAÇÃO ECOLÓGICA
2.1. MOHID Water Modelling System
Para assegurar a componente de modelação, foi utilizado o MOHID Water Modelling System
como ferramenta de modelação integrada, capaz de simular todos os processos físicos e
biogeoquímicos num sistema costeiro. O sistema MOHID apresenta três ferramentas distintas,
que resultam da interligação dos vários módulos, ou classes, que o constituem: MOHID Water,
MOHID Land e MOHID Soil. MOHID Water é responsável pela modelação dos processos
hidrodinâmicos, simulação de fenómenos de dispersão (abordagens lagrangiana e euleriana),
propagação de ondas, transporte de sedimentos, qualidade da água/processos biogeoquímicos
na coluna de água e trocas com o fundo; MOHID Land permite simular os processos à escala da
bacia hidrográfica, tendo em consideração processos como a infiltração e escoamento subsuperficial e, por último, MOHID Soil simula o fluxo de água através de meios porosos.
A circulação é simulada no MOHID Water recorrendo ao módulo hidrodinâmico que gera e
actualiza a informação do escoamento, resolvendo as equações primitivas do movimento no
espaço tridimensional para fluidos incompressíveis. Assume-se o equilíbrio hidrostático, bem
como a aproximação de Boussinesq. O modelo é formulado pelo método da aproximação por
volumes finitos com uma discretização vertical genérica, que permite a implementação
simultânea de vários tipos de coordenadas verticais. Desta forma, o modelo permite simular os
principais mecanismos físicos de forçamento tais como gradientes de densidade (fluxos
baroclínicos), maré, vento e entradas de água doce. O cálculo da evolução das propriedades de
qualidade da água é feito com recurso a um módulo específico -Modulo Water Quality. Este
módulo é responsável pelo cálculo dos termos relativos às fontes e poços, específicos para cada
propriedade fundamental, em cada uma das células da malha e em cada instante. As fontes e
poços associados a cada propriedade dependem dos processos químicos e biológicos em que
está envolvida e encontram-se associados aos ciclos biogeoquímicos do azoto, fósforo e
oxigénio.
Em traços gerais encontram-se descritos no modelo os principais processos de qualidade da
água existentes no meio marinho, tais como o crescimento de fitoplâncton dependente da
concentração de nutrientes existente na coluna de água, temperatura e intensidade luminosa; o
consumo de fitoplâncton pelo zooplâncton (herbivoria ou “grazing”); mineralização da matéria
orgânica na coluna de água e ainda os processos de nitrificação e desnitrificação. Desta forma, é
possível calcular, em cada célula da malha, o valor da concentração de azoto (nas formas de
amónia, nitrato, nitrito, azoto orgânico dissolvido refractário, DONr, não refractário, DONnr, e
azoto orgânico particulado, PON), fósforo orgânico e inorgânico, oxigénio dissolvido, fitoplâncton
e zooplâncton além de temperatura, salinidade de concentração de sedimentos.
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
2.2. IMPLEMENTAÇÃO DO MODELO
2.2.1. Malhas Computacionais
Como a Lagoa de Óbidos é bem misturada na vertical, o modelo hidrodinâmico foi aplicado
apenas com uma camada. Através da informação proveniente do Programa de Monitorização do
IH na Lagoa de Óbidos, foi possível elaborar um conjunto de batimetrias referentes a vários
levantamentos distintos, bem como proceder à respectiva calibração do modelo hidrodinâmico,
cuja descrição se encontra no relatório de “Caracterização da situação de referência da
qualidade da água da Lagoa de Óbidos”.
A calibração do modelo hidrodinâmico é importante porque deste, resulta o campo de
velocidades e os correspondentes coeficientes de difusão turbulenta usados pelo modelo de
transporte, que por fim são usados pelo modelo de qualidade da água. O principal objectivo do
modelo de qualidade da água é entender e quantificar os processos responsáveis pelo
funcionamento ecológico da lagoa. Como tal, a resolução da batimetria necessária para simular
os processos de qualidade da água não necessita de uma malha tão detalhada como a usada no
modelo hidrodinâmico.
Assim, a batimetria usada para efectuar as simulações da hidrodinâmica foi integrada no espaço,
convertendo 2x2 células da grelha em uma. Com esta integração consegue-se manter a
consistência do fluído e reduzir o tempo de simulação, uma vez que a simulação dos processos
ecológicos requer longos períodos de simulação, pelo menos um ano, o que em termos de
tempo de cálculo do modelo se traduz em semanas.
De acordo com o proposto foram usadas duas batimetrias diferentes. A batimetria usada nas
simulações da hidrodinâmica, tem 300 por 300 pontos de cálculo (Figura 1). O espaçamento da
malha é variável, tendo a resolução mínima de 25*25 m e máxima de 50*25 m no exterior da
lagoa. Neste sentido, opta-se por utilizar, na simulação da qualidade da água da Lagoa de
Óbidos, uma malha mais grosseira, que resulta da integração da malha fina (2×2 células),
constituída por 150 × 150 células, que permite a simulação de um ano em cerca de 3 dias,
utilizando um processador de 2 GHz. O espaçamento da malha é variável, tendo a resolução
mínima de 50*50 m e máxima de 100*50 m no exterior da lagoa. A Figura 2, representa a malha
utilizada nas simulações da qualidade da água, onde o tamanho das células é variável no
espaço, ou seja, consideram-se células de menores dimensões na zona interior da lagoa e
células maiores nas áreas adjacentes.
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
Figura 1 – Batimetria da Lagoa de Óbidos e respectiva malha usada nas simulações da hidrodinâmica.
Figura 2 – Batimetria da Lagoa de Óbidos e respectiva malha usada nas simulações da qualidade da água.
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
2.2.2. Condições Iniciais
Neste estudo, os valores utilizados para a inicialização do modelo são, resultados de simulações
teste realizadas anteriormente. O método de inicialização usado, foi definido assim com um valor
constante em todo o domínio, resultante de uma média de todos os registos efectuados na
Lagoa de Óbidos. A Tabela 1 apresenta as concentrações iniciais para cada propriedade,
usadas nas simulações.
Tabela 1 - Valores de concentração inicial considerados para a simulação na Lagoa de Óbidos.
Propriedade
Unidades
Valor
Temperatura
ºC
18
Salinidade
Psu
20
Sedimentos
mg / L
5
Oxigénio Dissolvido
mg O2 / L
8.5
Nitrito
mg N / L
0.01
Nitrato
mg N / L
0.06
Amónia
mg N / L
0.02
mg N / L
00.01
mg N / L
0.005
mg N / L
0.02
Fitoplâncton
mg C/ L
0.04
Zooplâncton
mg C/ L
0.004
Azoto Orgânico Dissolvido
Refractário (DONr)
Azoto Orgânico Dissolvido
Não Refractário (DONnr)
Azoto Orgânico Dissolvido
Particulado (PON)
2.2.3. Condições Fronteira
Como dito anteriormente a aplicação destinada ao cálculo da evolução das propriedades de
qualidade da água possui dois tipos de condição de fronteira: aberta (oceano) e fechada (rios e
ETAR´s). Os valores usados na fronteira lateral aberta são os referidos na literatura. Quanto às
trocas existentes entre a terra e a lagoa (afluência dos Rios Arnóia e da Cal e ETAR do Casalito,
Figura 3), estas são assumidas como uma descarga em determinadas células da malha.
A cada uma das descargas impostas corresponde uma caracterização específica em termos de
caudal e concentração das várias propriedades em estudo, mais ou menos precisa dependendo
da quantidade de dados disponíveis. Assim em termos de caudal, para o Rio Arnóia e da Cal o
valor
é
calculado,
com
base
na
informação
hidrométrica
da
disponível
em
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
(http://www.snirgh.inag.pt). Em todos os rios afluentes são considerados valores médios mensais
de concentração para as propriedades de qualidade da água, que resultam mais uma vez de
tratamento estatístico de dados históricos anteriores disponíveis através do INAG (Instituto da
Água).
A caracterização da descarga proveniente da ETAR do Casalito, considerada no estudo resulta
de dados obtidos através da consulta de relatórios de funcionamento das estações pertencentes
às Águas do Oeste, onde são realizadas mensalmente amostragens ao efluente à saída da
estação.
2.2.3.1. Fronteira Lateral Aberta
Considera-se que, no mar, a variação sazonal das propriedades em estudo não é significativa,
pelo que se assume um valor constante, apresentado na Tabela 2.
Tabela 2 – Características da fronteira marítima.
Temperatura (ºC)
18
Salinidade (psu)
36
Oxigénio Dissolvido (mgO2 /L)
8
Sólidos Suspensos Totais (mg/L)
0.1
Fitoplâncton (mgC/L)
0.03
Zooplâncton (mgC/L)
0.003
Nitrato (mgN/L)
0.02
Nitrito (mgN/L)
0.01
Amónia (mgN/L)
0.002
PON (mgN/L)
0.0009
DONnr (mgN/L)
0.002
DONre (mgN/L)
0.001
2.2.3.2. Fronteiras Laterais Fechadas
A Lagoa de Óbidos é constituída por 2 braços. O braço situado perto da margem Norte da lagoa
é denominado de Braço da Barrosa, sendo o Braço do Bom Sucesso localizado perto da
margem Sul. O Rio da Cal descarrega no Braço da Barrosa, e o Rio Arnóia entre o Braço da
Barrosa e Bom Sucesso. A ETAR do Casalito descarrega na proximidade da zona da Poça das
Ferrarias. As descargas na Lagoa de Óbidos encontram-se localizadas na Figura 3.
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
Figura 3 – Localização das descargas na Lagoa de Óbidos.
A Figura 4 apresenta os valores do Rio Arnóia usados nas simulações do modelo MOHID. Da
análise desta figura, verifica-se que os valores mais elevados de caudal ocorrem na época de
Inverno, uma vez que esta época é caracterizada pela ocorrência de cheias. Os meses de verão,
nomeadamente Julho e Agosto são caracterizados por valores inferiores a 1 m3/s. O valor médio
anual, situa-se na ordem dos 3 m3/s.
Variação Sazonal do caudal do Rio Arnóia
m 3/s
9
Valo res usado s no M OHID
8
7
6
5
4
3
2
1
0
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
Figura 4 – Variação sazonal do caudal do Rio Arnóia usado nas simulações do modelo MOHID.
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
Os valores do Rio da Cal usados nas simulações estão representados na Figura 5. Da análise
desta figura, verifica-se que o caudal deste rio é pouco considerável, uma vez que a ordem de
grandeza dos registos possuem um valor máximo de 0.45 m3/s, ocorrido no mês de Novembro e
mínimo de 0.025, ocorrido em Agosto. O valor médio situa-se, na ordem dos 0.05 m3/s.
Variação Sazonal do caudal do Rio da Cal
m 3/s
0.50
Valo res usado s no M OHID
0.45
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
Figura 5 – Variação sazonal do caudal do Rio da Cal usado nas simulações do modelo MOHID.
Os valores usados nas simulações para a descarga da ETAR do Casalito, encontram-se na
Tabela 3. Tal como se pode verificar pela tabela, esta ETAR tem um peso pouco significativo
porque apresenta um valor de caudal muito baixo face ao volume de água em relação á maré, tal
como se pode constatar através da análise da hidrodinâmica (Caracterização da Situação de
Referência da Lagoa).
Tabela 3 – Características da ETAR do Casalito.
Propriedade
Valor
Caudal (m3/s)
0.02
Amónia (mgN/L)
17
Nitrato (mgN/L)
15
Nitrito (mgN/L)
0
Sólidos Suspensos Totais (mg/L)
83
DONnr (mgN/L)
0
DONr (mgN/L)
7
PON (mgN/L)
24
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
3. RESULTADOS DO MODELO
3.1. Hidrodinâmica do Sistema
A caracterização hidrodinâmica foi realizada através da aplicação do módulo hidrodinâmico do
modelo MOHID. Na Figura 6 e Figura 7 estão representados os mapas das velocidades
referentes a um período de simulação ao longo de 30 dias. A Figura 6 representa uma situação
de maré-viva em enchente e a Figura 7 em vazante. Da análise destas figuras uma das primeiras
conclusões que se pode tirar, é que a zona da Barra é aquela que apresenta velocidades mais
acentuadas especialmente em situação de enchente. No canal de comunicação da lagoa com o
mar são atingidas velocidades com cerca de 1.5 m/s. Nas zonas de montante a lagoa apresenta
velocidades muito baixas, na ordem dos 0.4 m/s. As descargas dos principais rios face ao prisma
de maré são pouco significativas, sendo por isso que a maré é a principal responsável pela
renovação da água no interior da lagoa.
Figura 6 –Velocidades na zona da embocadura para uma situação de enchente durante a maré-viva.
Figura 7 –Velocidades na zona da embocadura para uma situação vazante durante a maré-viva.
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
A Figura 8 representa a circulação residual obtida após 30 dias de simulação. A circulação
residual é calculada como uma integração das propriedades instantâneas durante o período de
simulação representando a média das intensidades e sentidos calculados em cada célula da
malha. Através da análise da circulação no interior da lagoa, é possível uma melhor
compreensão sobre os processos de transporte. Da análise desta figura é possível visualizar que
a maior parte da água flúi ao longo da margem norte da lagoa, sendo a circulação da água
efectuada ao longo desta margem quer para o escoamento de enchente quer de vazante.
Figura 8 –Fluxo residual na Lagoa de Óbidos na zona da embocadura da Lagoa de Óbidos.
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
3.2. MODELO ECOLÓGICO
3.2.1. Validação das Séries Temporais
Neste relatório é feita a comparação entre um ano de simulações do modelo e os valores obtidos
através da Monitorização do INAG para os parâmetros Nitratos, Amónia, Oxigénio Dissolvido e
Clorofila a. O INAG possui uma rede de monitorização de 5 estações distribuídas ao longo da
Lagoa de Óbidos (Figura 9). Os resultados são mostrados na forma de gráficos cartesianos, com
séries temporais anuais onde se comparam os resultados do modelo com as medidas de campo.
LO1
LO2
LO3
LO4
LO5
LO6
Pedra Furada
Seixo
Poça das Ferrarias
Ponta Branca
Bico dos Corvos
Quinta do Barroso
Figura 9 –Localização das Estações do INAG.
De uma forma geral, as comparações entre medidas e resultados do modelo são positivas. O
modelo consegue reflectir as principais tendências observadas nas medidas e consegue simular
os processos biológicos principais, nomeadamente a produção primária, o consumo de
nutrientes.
Em relação ao oxigénio dissolvido, o modelo apresenta valores ligeiramente superiores às
medidas em quase todas as estações, embora dentro da mesma gama de valores obtidos nas
medidas. Estas medidas podem indicar processos de mineralização de matéria orgânica no
fundo (não simulados no modelo) e daí o consumo de oxigénio. Para os nutrientes, amónia e
nitrato, o modelo parece conseguir reproduzir bem os resultados.
No que se refere aos nitratos, constata-se que há uma boa concordância entre os resultados do
modelo e os valores medidos, com excepção de alguns valores apresentados nas medidas. A
variabilidade dos nitratos é explicada por três factores principais. São eles: a condição de
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
fronteira marítima, a descarga do Rio Arnóia e Rio da Cal e os processos que ocorrem na lagoa.
Como tal, as condições fronteira dos rios devem estar bem afinadas, uma vez que influenciam a
variação do Nitrato na lagoa.
No caso da amónia, verifica-se que o modelo consegue reproduzir de um modo fiedigno o
padrão registado através dos dados de campo. As maiores concentrações são registadas nas
zonas adjacentes aos pontos de descarga dos Rios Arnóia e da Cal.
No que se refere à Clorofila a, apenas a estação do Seixo possuía registo de dados, sendo difícil
de avaliar o comportamento do modelo face aos dados de campo. Esta lacuna será completada
aquando da disponibilização dos dados de campo obtidos através do decorrer deste projecto. Os
resultados do modelo, podem ser de novo comparados com os pontos de monitorização do
programa de Monitorização das Águas do Oeste.
Variação Temporal da Concentração de Azoto Amoniacal na Estação do
Seixo
Variação Temporal da Concentração de Azoto Amoniacal na Estação de
Pedra Furada
10.0
M o delo M OHID
M edidas INA G
10.0
M edidas INA G
Azoto Amoniacal (mgN/L)
8.0
6.0
4.0
8.0
6.0
4.0
2.0
2.0
Variação Temporal da Concentração de Azoto Amoniacal na Estação de
Bico dos Corvos
14-Jan-04
3-Fev-04
5-Dez-03
15-Nov-03
25-Dez-03
6-Out-03
26-Out-03
16-Set-03
27-Ago-03
18-Jul-03
7-Ago-03
8-Jun-03
28-Jun-03
19-Mai-03
9-Abr-03
29-Abr-03
Variação Temporal da Concentração de Azoto Amoniacal na Estação da
Quinta do Barroso
10.0
M edidas INA G
Azoto Amoniacal (mgN/L)
M odelo M OHID
8.0
6.0
4.0
2.0
M edidas INAG
8.0
6.0
4.0
2.0
Figura 10 – Resultados para a Amónia nas diferentes estações.
12/26
3-Fev-04
14-Jan-04
5-Dez-03
25-Dez-03
15-Nov-03
26-Out-03
6-Out-03
16-Set-03
27-Ago-03
18-Jul-03
7-Ago-03
28-Jun-03
8-Jun-03
19-Mai-03
29-Abr-03
9-Abr-03
20-Mar-03
28-Fev-03
8-Fev-03
19-Jan-03
24-Jan-04
4-Jan-04
15-Dez-03
25-Nov-03
5-Nov-03
26-Set-03
16-Out-03
6-Set-03
17-Ago-03
28-Jul-03
8-Jul-03
18-Jun-03
29-Mai-03
9-Mai-03
19-Abr-03
30-Mar-03
10-Mar-03
18-Fev-03
29-Jan-03
30-Dez-02
0.0
0.0
3-Fev-04
14-Jan-04
25-Dez-03
5-Dez-03
15-Nov-03
26-O ut-03
6-O ut-03
16-Set-03
27-Ago-03
7-Ago-03
18-Jul-03
28-Jun-03
8-Jun-03
19-Mai-03
29-Abr-03
9-Abr-03
20-Mar-03
28-Fev-03
10-Dez-02
3-Fev-04
14-Jan-04
25-Dez-03
5-Dez-03
15-Nov-03
26-Out-03
6-Out-03
16-Set-03
27-Ago-03
18-Jul-03
7-Ago-03
28-Jun-03
8-Jun-03
19-Mai-03
20-Mar-03
28-Fev-03
19-Jan-03
29-Abr-03
0.0
9-Abr-03
0.0
8-Fev-03
2.0
8-Fev-03
4.0
2.0
30-Dez-02
20-Mar-03
6.0
19-Jan-03
4.0
M edidas INA G
8.0
30-Dez-02
Azoto Am oniacal (m gN/L)
6.0
10.0
Azoto Amoniacal (mgN/L)
8-Fev-03
M odelo M OHID
8.0
10-Dez-02
Azoto Amoniacal (mgN/L)
10.0
M edidas INA G
M o delo M OHID
28-Fev-03
Variação Temporal da Concentração de Azoto Amoniacal na Estação de
Ponta Branca
10.0
M o delo M OHID
19-Jan-03
10-Dez-02
3-Fev-04
14-Jan-04
5-Dez-03
25-Dez-03
15-Nov-03
6-Out-03
26-Out-03
16-Set-03
27-Ago-03
18-Jul-03
7-Ago-03
8-Jun-03
28-Jun-03
19-Mai-03
9-Abr-03
29-Abr-03
20-Mar-03
8-Fev-03
28-Fev-03
19-Jan-03
30-Dez-02
10-Dez-02
Variação Temporal da Concentração de Azoto Amoniacal na Estação das
Poças das Ferrarias
30-Dez-02
0.0
0.0
10-Dez-02
Azoto Amoniacal (mgN/L)
M o delo M OHID
1.0
1.0
0.5
0.0
15-Nov-03
26-Out-03
6-Out-03
16-Set-03
27-Ago-03
7-Ago-03
18-Jul-03
28-Jun-03
8-Jun-03
19-Mai-03
3-Fev-04
1.5
14-Jan-04
2.0
3-Fev-04
M edidas INA G
14-Jan-04
2.5
25-Dez-03
Variação Temporal da Concentração de Nitrato na Estação do Seixo
25-Dez-03
3.0
5-Dez-03
Figura 11 – Resultados para o fitoplâncton nas diferentes estações.
5-Dez-03
15-Nov-03
26-Out-03
0.0
6-Out-03
0.5
16-Set-03
1.5
27-Ago-03
2.0
18-Jul-03
M o delo M OHID
7-Ago-03
M edidas INA G
28-Jun-03
3.0
8-Jun-03
Variação Temporal da Concentração de Nitrato na Estação de Pedra
Furada
19-Mai-03
0.0
29-Abr-03
Modelo MOHID
29-Abr-03
5.0
9-Abr-03
6.0
20-Mar-03
Variação Temporal da Concentração de Clorofila a na Estação de Bico
dos Corvos
9-Abr-03
3.0
13/26
3-Fev-04
14-Jan-04
25-Dez-03
5-Dez-03
15-Nov-03
26-Out-03
6-Out-03
16-Set-03
27-Ago-03
7-Ago-03
18-Jul-03
28-Jun-03
8-Jun-03
19-Mai-03
29-Abr-03
9-Abr-03
20-Mar-03
28-Fev-03
3-Fev-04
14-Jan-04
25-Dez-03
5-Dez-03
15-Nov-03
26-Out-03
6-Out-03
16-Set-03
27-Ago-03
7-Ago-03
18-Jul-03
28-Jun-03
8-Jun-03
19-Mai-03
29-Abr-03
9-Abr-03
20-Mar-03
28-Fev-03
8-Fev-03
19-Jan-03
30-Dez-02
10-Dez-02
3-Fev-04
14-Jan-04
25-Dez-03
5-Dez-03
15-Nov-03
26-Out-03
6-Out-03
16-Set-03
27-Ago-03
7-Ago-03
18-Jul-03
28-Jun-03
8-Jun-03
19-Mai-03
29-Abr-03
9-Abr-03
20-Mar-03
Fitoplâncton (mgC/L)
Modelo MOHID
20-Mar-03
0.0
28-Fev-03
2.0
28-Fev-03
3.0
8-Fev-03
Modelo MOHID
8-Fev-03
5.0
8-Fev-03
Variação Temporal da Concentração de Clorofila a na Estação das Poças
das Ferrarias
19-Jan-03
6.0
30-Dez-02
8-Fev-03
Modelo MOHID
19-Jan-03
0.0
28-Fev-03
2.0
30-Dez-02
4.0
Clorofila a (ug/L)
1.0
0.0
19-Jan-03
3.0
10-Dez-02
1.0
30-Dez-02
5.0
19-Jan-03
4.0
Clorofila a (ug/L)
10-Dez-02
Clorofila a (ug/L)
4.0
10-Dez-02
3-Fev-04
14-Jan-04
25-Dez-03
5-Dez-03
15-Nov-03
26-Out-03
6-Out-03
16-Set-03
27-Ago-03
7-Ago-03
18-Jul-03
28-Jun-03
8-Jun-03
19-Mai-03
29-Abr-03
9-Abr-03
20-Mar-03
28-Fev-03
8-Fev-03
19-Jan-03
30-Dez-02
10-Dez-02
Clorofila a (ug/L)
Variação Temporal da Concentração de Clorofila a na Estação de Pedra
Furada
30-Dez-02
2.5
Nitrato (mgN/L)
3-Fev-04
14-Jan-04
25-Dez-03
5-Dez-03
15-Nov-03
26-Out-03
6-Out-03
16-Set-03
27-Ago-03
7-Ago-03
18-Jul-03
28-Jun-03
8-Jun-03
19-Mai-03
29-Abr-03
9-Abr-03
20-Mar-03
28-Fev-03
8-Fev-03
19-Jan-03
30-Dez-02
10-Dez-02
Clorofila a (ug/L)
6.0
10-Dez-02
3-Fev-04
14-Jan-04
25-Dez-03
5-Dez-03
15-Nov-03
26-Out-03
6-Out-03
16-Set-03
27-Ago-03
7-Ago-03
18-Jul-03
28-Jun-03
8-Jun-03
19-Mai-03
29-Abr-03
M o delo M OHID
9-Abr-03
20-Mar-03
28-Fev-03
8-Fev-03
19-Jan-03
30-Dez-02
10-Dez-02
Nitrato (mgN/L)
MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
6.0
Variação Temporal da Concentração de Fitoplâncton na Estação do Seixo
5.0
Medidas INAG
4.0
3.0
2.0
6.0
Variação Temporal da Concentração de Clorofila a na Estação de Ponta
Branca
5.0
Modelo MOHID
4.0
3.0
2.0
1.0
1.0
0.0
Variação Temporal da Concentração de Clorofila a na Estação da Quinta
do Barroso
6.0
5.0
Modelo MOHID
4.0
3.0
2.0
2.0
1.0
1.0
0.0
0.0
14/26
3-Fev-04
M o delo M OHID
14-Jan-04
2.0
0.0
3-Fev-04
14-Jan-04
25-Dez-03
5-Dez-03
15-Nov-03
26-Out-03
6-Out-03
16-Set-03
27-Ago-03
7-Ago-03
18-Jul-03
28-Jun-03
M odelo M OHID
25-Dez-03
2.0
5-Dez-03
4.0
15-Nov-03
6.0
26-O ut-03
M edidas INA G
6-O ut-03
8.0
16-Set-03
10.0
27-Ago-03
14.0
18-Jul-03
16.0
7-Ago-03
Variação Temporal da Concentração de OD na Estação das Poças das
Ferrarias
28-Jun-03
2.0
8-Jun-03
6.0
19-Mai-03
8.0
8-Jun-03
10.0
19-Mai-03
12.0
29-Abr-03
14.0
29-Abr-03
16.0
9-Abr-03
Variação Temporal da Concentração de OD na Estação de Pedra Furada
20-Mar-03
3-Fev-04
14-Jan-04
25-Dez-03
5-Dez-03
15-Nov-03
26-O ut-03
6-O ut-03
16-Set-03
27-Ago-03
7-Ago-03
18-J ul-03
28-Jun-03
8-J un-03
19-Mai-03
29-Abr-03
9-Abr-03
20-Mar-03
M odelo M OHID
9-Abr-03
1.0
3-Fev-04
14-Jan-04
25-Dez-03
5-Dez-03
15-Nov-03
26-O ut-03
6-O ut-03
16-Set-03
27-Ago-03
7-Ago-03
18-Jul-03
28-Jun-03
8-Jun-03
19-Mai-03
29-Abr-03
9-Abr-03
20-Mar-03
28-Fev-03
8-Fev-03
19-Jan-03
M o delo M OHID
20-Mar-03
1.5
28-Fev-03
M edidas INAG
28-Fev-03
2.5
28-Fev-03
3.0
8-Fev-03
Variação Temporal da Concentração de Nitrato na Estação de Bico dos
Corvos
8-Fev-03
0.0
8-Fev-03
0.5
0.0
30-Dez-02
0.5
19-Jan-03
Nitrato (m gN /L)
1.0
30-Dez-02
10-Dez-02
M edidas INAG
19-Jan-03
2.0
Nitrato (m gN/L)
3-Fev-04
14-Jan-04
25-Dez-03
5-Dez-03
15-Nov-03
26-Out-03
6-Out-03
16-Set-03
27-Ago-03
7-Ago-03
18-Jul-03
28-Jun-03
8-Jun-03
19-Mai-03
29-Abr-03
9-Abr-03
20-Mar-03
1.5
10-Dez-02
24-Jan-04
4-Jan-04
15-Dez-03
25-Nov-03
5-Nov-03
16-Out-03
26-Set-03
6-Set-03
17-Ago-03
28-Jul-03
8-Jul-03
18-Jun-03
29-Mai-03
9-Mai-03
19-Abr-03
28-Fev-03
8-Fev-03
19-Jan-03
2.0
30-Dez-02
B aixa-M ar
Oxigénio Dissolvido (mg/L)
0.0
30-Mar-03
30-Dez-02
2.5
19-Jan-03
0.0
10-Dez-02
3-Fev-04
14-Jan-04
25-Dez-03
5-Dez-03
15-Nov-03
26-Out-03
6-Out-03
16-Set-03
27-Ago-03
0.5
0.0
10-Mar-03
Nitrato (mgN/L)
Variação Temporal da Concentração de Nitrato na Estação das Poças das
Ferrarias
30-Dez-02
12.0
Oxigénio Dissolvido (mg/L)
18-Jul-03
7-Ago-03
0.5
18-Fev-03
10-Dez-02
3.0
10-Dez-02
3-Fev-04
14-Jan-04
25-Dez-03
5-Dez-03
15-Nov-03
26-Out-03
6-Out-03
16-Set-03
27-Ago-03
7-Ago-03
28-Jun-03
8-Jun-03
19-Mai-03
Valo r M édio
18-Jul-03
28-Jun-03
8-Jun-03
29-Abr-03
P reia-M ar
19-Mai-03
29-Abr-03
M o delo M OHID
9-Abr-03
M o delo M OHID
20-Mar-03
29-Jan-03
Nitrato (mgN/L)
M odelo M OHID
9-Abr-03
28-Fev-03
8-Fev-03
19-Jan-03
30-Dez-02
10-Dez-02
Oxigénio Dissolvido(mg/L)
M o delo M OHID
20-Mar-03
28-Fev-03
8-Fev-03
19-Jan-03
30-Dez-02
10-Dez-02
Oxigénio Dissolvido (mg/L)
MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
Variação Temporal da Concentração de Nitrato na Estação de Ponta
Branca
3.0
2.5
M edidas INA G
2.0
1.5
1.0
Variação Temporal da Concentração de Nitrato na Estação da Quinta do
Barroso
3.0
2.5
M edidas INA G
2.0
1.5
1.0
Figura 12 – Resultados para os Nitratos nas diferentes estações.
16.0
Variação Temporal da Concentração de OD na Estação do Seixo
14.0
M edidas INA G
12.0
10.0
8.0
6.0
4.0
4.0
2.0
0.0
16.0
Variação Temporal da Concentração de OD na Estação de Ponta Branca
14.0
M edidas INA G
12.0
10.0
8.0
6.0
4.0
MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
Variação Temporal da Concentração de OD na Estação da Quinta do
Barroso
Variação Temporal da Concentração de OD na Estação de Bico dos
Corvos
16.0
16.0
M odelo M OHID
M edidas INA G
M edidas INA G
14.0
6.0
Figura 13 – Resultados para o Oxigénio Dissolvido nas diferentes estações.
3.2.2. Validação Espacial
Para uma melhor compreensão dos fenómenos que ocorrem no estuário, este foi divido em
caixas (Figura 14) sendo estas desenhadas com o cuidado de ter os processos ecológicos em
mente. Assim, a cada caixa irá corresponder a respectiva estação, ambas representadas na
Figura 9. Os resultados do modelo são assim, integrados através das caixas definidas, tornando
possível uma comparação temporal e espacial com os dados de campo. Estes resultados são
apresentados na Figura 15. Esta figura tem representado os valores médios anuais do modelo, o
respectivo valor máximo e mínimo associado, e os valores médios anuais dos dados de campo.
Figura 14 –Caixas de Integração consideradas para a Lagoa de Óbidos.
A comparação para o nitrato e amónia é bastante boa, porque os valores médios calculados pelo
modelo são da ordem de grandeza dos valores medidos. Verifica-se ainda que existe um
gradiente decrescente de montante para jusante, estando as maiores concentrações associadas
15/26
3-Fev-04
14-Jan-04
5-Dez-03
25-Dez-03
15-Nov-03
6-Out-03
26-Out-03
16-Set-03
27-Ago-03
18-Jul-03
7-Ago-03
8-Jun-03
28-Jun-03
19-Mai-03
9-Abr-03
29-Abr-03
4-Jan-04
24-Jan-04
15-Dez-03
5-Nov-03
25-Nov-03
16-Out-03
6-Set-03
26-Set-03
17-Ago-03
8-Jul-03
28-Jul-03
18-Jun-03
9-Mai-03
29-Mai-03
19-Abr-03
30-Mar-03
10-Mar-03
18-Fev-03
9-Jan-03
29-Jan-03
0.0
20-Dez-02
2.0
0.0
20-Mar-03
4.0
2.0
8-Fev-03
4.0
8.0
28-Fev-03
6.0
10.0
19-Jan-03
8.0
12.0
30-Dez-02
10.0
10-Dez-02
Oxigénio Dissolvido (mg/L)
12.0
30-Nov-02
Oxigénio Dissolvido (mg/L)
M o delo M OHID
14.0
MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
à caixa que recebe a descarga do Rio da Cal (caixa 6) e as menores concentrações às caixas 1
e 2, uma vez que estas se situam na proximidade do mar, existindo assim uma forte diluição.
Em relação aos valores de fitoplâncton é muito difícil tirar conclusões em relação aos resultados
do modelo, tal como já foi mencionado anteriormente, uma vez que apenas temos registo numa
estação de medição. Contudo, também este parâmetro apresenta menores concentrações perto
da zona costeira adjacente.
Os valores de Oxigénio apresentam valores bastante próximos dos valores de saturação e são
bastante concordantes com as medidas de campo.
De um modo geral podemos dizer que os resultados são satisfatórios, porque o modelo e
resultados de medidas encontram-se dentro do mesmo intervalo de valores e apresentam a
mesma distribuição espacial.
Valores Médios Anuais de Azoto Amoniacal
M edidas INAG
M odelo M OHID
7.0
3.0
6.0
2.5
5.0
mgN/L
mgN/L
M o delo M OHID
Valores Médios Anuais de Nitrato
4.0
3.0
2.0
1.5
1.0
2.0
0.5
1.0
0.0
0.0
Caixa 1
Caixa 2
Caixa 3
Caixa 4
Caixa 5
Caixa 6
Caixa 1
Valores Médios Anuais de Oxigénio Dissolvido
M édia
M édia
M edidas INA G
12.0
6.0
10.0
5.0
8.0
4.0
6.0
Caixa 3
Caixa 4
Caixa 5
Caixa 6
M edidas INAG
3.0
4.0
2.0
2.0
1.0
0.0
Caixa 2
Valores Médios Anuais de Clorofila a
ug/L
mgO2/L
M edidas INAG
0.0
Caixa 1
Caixa 2
Caixa 3
Caixa 4
Caixa 5
Caixa 6
Caixa 1
Caixa 2
Caixa 3
Caixa 4
Caixa 5
Caixa 6
Figura 15 – Comparação das concentrações calculadas pelo modelo MOHID em cada caixa de integração e
dados de campo para o ano de 2003.
3.2.3. Distribuição Espacial das Propriedades
As figuras seguintes representam a distribuição média de concentração das várias propriedades,
obtidas como resultado do modelo na simulação da situação de referência da Lagoa de Óbidos,
para o mês de Janeiro (esquerda) e Agosto (direita). Estas figuras são úteis para uma rápida
visão sobre a lagoa, uma vez que representam apenas um instante considerado, não sendo
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
suficientes para entender os processos entre as diferentes zonas da lagoa. Como tal, opta-se por
fazer no capítulo seguinte uma abordagem mais detalhada de cada área da lagoa.
As maiores concentrações de nitrato registam-se na zona montante da lagoa, sendo o valor mais
elevado registado perto da descarga do Rio Arnóia, uma vez que o rio uma contribuição
significativa para o input total de nitrato na lagoa devido essencialmente a descargas de origem
agrícola. Em relação á amónia, verifica-se que a concentração mais elevada é registada perto do
Rio Cal, nomeadamente Braço da Barrosa, revelando a presença da descarga de águas
residuais, nomeadamente a ETAR de Caldas da Rainha.
Os maiores valores de fitoplâncton ocorrem no mês de Agosto (representativo da estação de
verão) e perto das descargas dos rios, porque aliado á disponibilidade de nutrientes e elevados
tempos de residência, existe também um período maior e mais intenso de radiação solar do que
em Janeiro, criando-se assim todas as condições necessárias para que este produtor primário se
desenvolva. Aliado ao crescimento do fitoplâncton no verão, verifica-se para este mesmo período
um aumento da concentração de oxigénio nas zonas de montante.
Os resultados do modelo parecem evidenciar uma variabilidade sazonal nos valores dos
parâmetros simulados. Esta variabilidade estará associada principalmente à diminuição do
caudal dos rios nos períodos secos e ao aumento da radiação solar durante o Verão.
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
Figura 16 – Variação espacial da amónia, nitrato, oxigénio dissolvido e fitoplâncton para Janeiro (esquerda)
e Agosto (direita).
3.2.4. Fluxos de Massa Entre as Diferentes Zonas da Lagoa
O tipo de formato utilizado para a visualização dos resultados do modelo depende da análise
pretendida e, neste estudo, opta-se por aplicar o conceito de “Caixas de Integração”, já utilizado
em estudos anteriores, por se considerar que estas permitem uma mais adequada
representação dos resultados, facilitando a percepção dos processos envolvidos. A aplicação
deste conceito consiste em agrupar células pertencentes a zonas específicas da lagoa,
caracterizadas quer pela sua localização, quer pela sua função no ecossistema. Desta forma, é
possível, não só caracterizar determinadas áreas da lagoa, como também definir fluxos de
propriedades entre caixas, o que, dependendo da análise, pode revelar-se uma ferramenta
importante na compreensão da dinâmica do sistema.
As figuras seguintes representam os fluxos em toneladas por ano, trocados entre as diferentes
zonas da lagoa. Essencialmente estas figuras mostram a carga que entra através das principais
descargas consideradas na lagoa e a carga exportada, devido aos processos biológicos que
ocorrem dentro desta.
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
Relativamente aos nutrientes (amónia e nitrato), a carga que entra através das principais
descargas, ou seja Rios Arnóia e da Cal, é maior do que a carga exportada. Este resultado
indica que existe consumo destes nutrientes por parte do fitoplâncton, desencadeando a
produção de biomassa no interior da lagoa. Como consequência, existe um aumento da
concentração de fitoplâncton dentro da Lagoa, sendo a carga exportada para o mar maior do que
a carga que entra por parte das descargas.
Em relação à matéria orgânica verifica-se que o fluxo de entrada é menor que o fluxo de saída.
Este resultado indica que a maior parte da matéria orgânica que entra (principalmente na forma
particulada) é depositada, porque as zonas de montante são caracterizadas por elevados
tempos de residência e velocidades baixas.
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
Figura 17 –Balanços de massa entre as diferentes zonas da lagoa, para o fitoplâncton, amónia, nitrato ,
DON (azoto orgânico dissolvido) e PON (azoto orgânico particulado).
Conclusões
De um modo geral pode-se dizer que o modelo consegue reproduzir bem as variações das
medidas de campo, em termos de variação temporal e espacial.
Os parâmetros amostrados apresentam um gradiente de concentração decrescente de montante
para jusante como resultado do efeito da diluição. Em termos de nitrato e amónia as
concentrações mais elevadas são registadas nas proximidades das descargas dos Rios Arnóia e
Rio da Cal. O fitoplâncton apresenta uma vincada variação espacial e sazonal coincidente com
descrições existentes na literatura. As concentrações mais elevadas apresentam-se na zona de
montante, Braço da Barrosa e ocorrem no Verão. Esta produção, reflecte-se em termos de
aumento de concentração nos meses de Verão uma vez que segue o aumento da intensidade da
radiação solar.
Em termos do transporte de massa, verifica-se que a lagoa exporta fitoplâncton para o mar, uma
vez que existe o consumo de nutrientes na forma de amónia e nitrato, por parte deste produtor
primário.
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
4. COMPARAÇÃO
DOS
RESULTADOS:
REFERÊNCIA COM A SITUAÇÃO FUTURA
SITUAÇÃO
DE
4.1.1. Distribuição Espacial das Propriedades
As figuras seguintes representam a distribuição média de concentração das várias propriedades,
para a situação de referência (esquerda) e cenário futuro (direita) para o mês de Janeiro e mês
de Agosto.
Da análise dos dois cenários para o mês de Fevereiro, verifica-se que a carga de entrada é
maior na situação de referência, porque na situação futura as descargas das ETAR´s de Óbidos,
Carregal, Charneca, Caldas da Rainha e da Foz do Arelho vão descarregar na zona costeira.
Verifica-se no entanto a mesma tendência para os dois cenários, ou seja, as maiores
concentrações de amónia ocorrem na zona montante da lagoa, sendo os picos maiores
registados na zona de descarga do Rio da Cal. Este resultado é previsível, uma vez que os rios
são a principal fonte de nutrientes na Lagoa de Óbidos.
Em termos das concentrações de fitoplâncton, verifica-se a mesma distribuição espacial em
ambos os cenários, ou seja, os maiores valores são registados perto das descargas dos rios. A
situação futura apresenta valores mais baixos, porque as cargas de entrada de nutrientes para
este cenário são inferiores á situação de referência. Como o fitoplâncton se desenvolve a partir
do consumo de nutrientes, é evidente a diminuição da concentração no cenário futuro.
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
Figura 18 – Variação espacial da amónia, nitrato, oxigénio dissolvido e fitoplâncton para Fevereiro na
situação de referência (esquerda) e Situação futura (direita).
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
Figura 19 – Variação espacial da amónia, nitrato, oxigénio dissolvido e fitoplâncton para Agosto na situação
de referência (esquerda) e Situação futura (direita).
4.1.2. Balanços de Massa Globais
Na Figura 20 encontram-se representados os balanços totais para o fitoplâncton, amónia, nitrato
e matéria orgânica, para as duas simulações em análise, ou seja, situação de referência e
situação futura, na qual as ETAR´s de Óbidos, Carregal, Charneca, Caldas da Rainha e da Foz
do Arelho vão ligar ao emissário Submarino da Foz do Arelho. Estas figuras representam a carga
que entra através das principais descargas na lagoa e a carga que é exportada através do
desencadeamento da produção primária e outros processos biológicos.
O balanço de fitoplâncton indica um resultado previsível, ou seja, indica em ambos os casos um
balanço total de biomassa de fitoplâncton positivo no interior da lagoa, isto é, a quantidade de
biomassa de fitoplâncton que sai da lagoa é mais elevada do que a de entrada. Relativamente
aos nutrientes, amónia e nitrato, verifica-se o consumo destes por parte do fitoplâncton, porque o
fluxo de saída da lagoa é muito inferior ao de entrada. Em termos de matéria orgânica,
representada na forma de azoto, verifica-se que o fluxo de entrada é menor que o fluxo de saída.
Note-se que esta diminuição do fluxo de saída de matéria orgânica, deve-se ao facto de as
zonas de montante, Braço da Barrosa e Bom Sucesso apresentarem tempos de residência da
água elevados, 10 e 26 dias respectivamente, e velocidades baixas (~0.4 m/s), criando
condições para a deposição de sedimentos finos.
Do balanço feito na lagoa e comparando os dois cenários, constata-se que, após entrada em
funcionamento do emissário submarino a carga de nutrientes para a lagoa é menor. Face a este
cenário, verifica-se que em termos de biomassa, a situação de referência apresenta maior
balanço total, porque apresenta um fluxo de entrada de nutrientes maior.
Amónia: Comparação dos resultados da
Modelação para os 2 Cenários
Nitrato: Comparação dos resultados da
Modelação para os 2 Cenários
300
Carga (tonN/ano)
Carga (tonN/ano)
160
140
120
100
80
60
40
20
250
200
150
100
50
0
0
Situação de
Referência
Cenário Futuro
Carga Entra
Carga Exportada
Situação de
Referência
Cenário Futuro
Carga Entra
Carga Expo rtada
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Fitoplâncton: Comparação dos resultados da
Modelação para os 2 Cenários
Matéria Orgânica: Comparação dos
resultados da Modelação para os 2 Cenários
500
200
Carga (tonN/ano)
Carga (tonC/ano)
MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
400
300
200
100
0
150
100
50
0
Situação de
Referência
Cenário Futuro
Carga Entra
Carga Expo rtada
Situação de
Referência
Cenário Futuro
Carga Entra
Carga Expo rtada
Figura 20 -Balanço total das propriedades para a situação de referência e a situação futura, na qual as
ETAR´s de Óbidos, Carregal, Charneca, Caldas da Rainha e da Foz do Arelho vão ligar ao emissário
Submarino da Foz do Arelho.
Conclusões
A alteração da carga de entrada na Lagoa de Óbidos apenas altera a quantidade de biomassa
de fitoplâncton exportada para o mar. Este resultado indica que a entrada em funcionamento do
emissário submarino, não trará desequilíbrios ao sistema. Contudo, e uma vez que a carga de
entrada será reduzida com esta nova situação, pode-se verificar alguma melhoria em termos da
qualidade da água da lagoa. No entanto, esta afirmação só poderá ser confirmada através da
análise dos dados de monitorização, antes e depois da entrada em funcionamento do sistema.
5. CONCLUSÕES GERAIS
De uma forma geral, a comparação entre resultados do modelo (espacial e temporal) e
campanhas de amostragem é positiva, embora alguns processos precisem ainda de ser afinados
no modelo. No entanto, este reflecte as principais tendências observadas nas medidas e
consegue simular os processos biológicos principais nomeadamente a produção primária, o
consumo de nutrientes. A maioria dos parâmetros amostrados apresenta um gradiente
decrescente de montante para jusante, devido ao efeito da diluição. As concentrações mais
elevadas de nutrientes (nitrato e amónia) são registadas próximo das descargas dos Rios Arnóia
e da Cal. O fitoplâncton apresenta uma vincada variação espacial e sazonal, sendo as
concentrações mais elevadas atingidas nas zonas mais a montante da lagoa nos meses que
caracterizam a época de verão.
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MODELAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA DA LAGOA DE ÓBIDOS
Em termos de hidrodinâmica, a maré é a principal responsável, pela renovação da água no
interior da Lagoa de Óbidos. No entanto, em termos de qualidade da água, as descargas dos
principais rios afluentes, Cal e Arnóia, são determinantes por constituírem a principal fonte de
nutrientes da lagoa. As zonas próximas das descargas de água doce (rios), apresentam tempos
de residência elevados, que juntamente com concentrações de nutrientes altas favorecem o
crescimento do fitoplâncton. As zonas de montante, Braço da Barrosa e Bom Sucesso,
apresentam tempos de residência elevados, 10 e 26 dias respectivamente, e velocidades baixas,
criando condições para a deposição de matéria orgânica particulada.
A lagoa funciona como um sistema exportador de biomassa, à custa do consumo de nutrientes
descarregados pelos principais rios e ETAR´s. A diminuição dos nutrientes provocado pela
ligação das ETAR´s de Óbidos, Carregal, Charneca, Caldas da Rainha e da Foz do Arelho ao
emissário Submarino da Foz do Arelho, influencia a produção de biomassa no interior da lagoa,
uma vez que a carga exportada é menor neste cenário. Contudo é de salientar que, a entrada
em funcionamento do emissário submarino da Foz do Arelho e a posterior ligação das ETAR´s
mencionadas anteriormente, não altera de um modo significativo o estado actual e de referência
da Lagoa de Óbidos. Com base nos resultados aqui apresentados esta situação não interfere na
globalidade do sistema e em geral no seu equilíbrio, apenas é alterada a quantidade de
biomassa exportada para o mar por parte da lagoa. A monitorização da lagoa, antes e depois da
entrada em funcionamento do sistema, permitirá avaliar se ocorrem eventualmente melhorias em
termos da qualidade da água da Lagoa de Óbidos.
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