Mct/finep/AÇÃo transversal

Figura 13: Garrafas para amostragem de qualidade da água

Foram já realizadas em duas datas distintas, amostras de tempo seco. É considerado tempo seco quando na bacia não há episódios de chuva nos quatro dias antecedentes.

Nota-se que há uma pequena recuperação entre o ponto de montante e jusante do piscinão.

Para o projeto da UFRGS foram selecionados 07 (sete) seções de monitoramento da qualidade da água na bacia do arroio Capivara (Figura 14).

Figura 14: Rede de monitoramento da qualidade da água proposta

A escolha de 02 (dois) desses pontos (CP2 e CP4) levou em consideração a utilização dos mesmos em estudos qualitativos prévios na bacia. Suas escolhas ocorreram em face às diferenças marcantes na ocupação do solo a montante das seções citadas. A seção CP2 está localizada próxima das nascentes, com uso do solo da bacia contribuinte predominantemente rural e ainda com uma conFiguração natural do talvegue principal. A seção CP4, por sua vez, está localizada próxima da foz, logo apresenta uma área de contribuição bastante modificada, principalmente, devido à intensa urbanização, refletindo na canalização do canal principal, em alguns trechos, e o acréscimo no aporte de poluentes provindos de esgotos domésticos. Estas seções também possuem linígrafos para medição de níveis, que a partir da extensa série de níveis observados existente, servirá para ajuste da simulação quantitativa da bacia do arroio Capivara.

As demais seções (CP1, CP3, AF1, AF2 e AF3) foram inseridas com a finalidade de monitorar a qualidade da água dos afluentes que contribuem de maneira mais significativa para arroio Capivara, em função da sua área de drenagem.

Além das seções de amostragem comentadas, está em contínua operação uma estação meteorológica situada às margens do arroio, para monitoramento dos dados de precipitação e demais variáveis climáticas.

Portanto, além do monitoramento no exutório de algumas sub-bacias, pretende-se também amostrar dados de qualidade a jusante do ponto onde se localiza a estação meteorológica. Isto se deve, em função do notório aporte de carga orgânica neste trecho, devido às contribuições diretas de esgotos domésticos oriundos de aglomerados residenciais que confinam o arroio Capivara.

Os parâmetros de qualidade da água monitorados para as seções de amostragem para o monitoramento de base Encontram-se na Tabela 1.

A freqüência das campanhas de monitoramento de base será quinzenal, em todas as seções de amostragem discutidas anteriormente.

Serão realizadas também campanhas durante eventos chuvosos, podendo ou não coincidir com as datas das campanhas de base. Estas campanhas serão relevantes não somente para etapa de calibração do modelo de qualidade da água, mas também para o entendimento da carga lavagem (“first-flush”, em inglês) da drenagem pluvial urbana na bacia do arroio Capivara.

As campanhas durante eventos chuvosos, entretanto, não serão realizadas em todas as seções de monitoramento discutidas. Nestas campanhas serão monitoradas somente as seções CP1 e AF1.

Com os resultados obtidos através das campanhas de monitoramento da qualidade da água, pretende-se avaliar o padrão temporal dos parâmetros monitorados nos pontos de amostragem não somente durante eventos, através de polutogramas, mas também avaliar entre eles os efeitos da sazonalidade ao longo do período de monitoramento, como por exemplo, os efeitos da deposição de poluentes na superfície da bacia em função da umidade, período de tempo seco antecedente, intensidade e duração da precipitação, etc.

Neste sentido, levando-se em consideração a distribuição espacial dos pontos amostrais, poderão ser realizados também perfis longitudinais dos parâmetros e, desta forma, avaliar o quão significativo é o efeito da urbanização na bacia hidrográfica sobre o arroio Capivara em direção a sua foz no Lago Guaíba.

Os resultados servirão também para ajustar o modelo de qualidade da água utilizado, EPA SWWM 5.0, seja para simulação de eventos isolados, seja para a simulação contínua, compreendendo desta forma o período do monitoramento de base.

Na Tabela 01, a seguir, são apresentados os parâmetros utilizados no monitoramento da qualidade da água por cada instituição. Este quadro geral tem como finalidade observar a “sintonia” dos projetos em relação a tais parâmetros, bem como propor a padronização de algum desses, prevendo comparação posterior de resultados.

Tabela 01: Parâmetros monitorados na análise qualitativa das águas pluviais por instituição

Parâmetros	UFRN	UFPE*	UFMG	UNB*	USP	UFRGS
Temperatura					X	X
pH	X		X		X	X
Cor	X
Turbidez	X
Cond. Elétrica	X				X	X
Potencial redox	X					X
Cálcio	X
Magnésio	X
Sódio	X
Potássio	X
Cloreto	X
Sulfato	X
Sulfeto	X
Chumbo	X		X		X	X
Cobre	X		X			X
Zinco	X		X			X
Crômo	X					X
Cádmio	X		X			X
Salinidade					X	X
Sólidos suspensos totais	X		X		X	X
Sólidos suspensos fixos	X				X
Sólidos suspensos voláteis	X				X
Sólidos totais					X
Sólidos totais fixos					X
Sólidos totais voláteis					X
Sólidos sedimentáveis	X
OD ( Oxigênio Dissolvidos)	X					X
DQO (Demanda Química de Oxigênio)	X		X		X
DBO (Demanda Bioq. de Oxigênio)	X		X		X
COT (Carbono Orgânico Total)					X	X
COD						X
CID						X
Amônia			X
Nitrito			X
Nitrato			X			X
NTK (Nitrogênio total kjeldahl)	X		X		X	X
Fósforo Total	X		X		X	X
Ortofosfatos	X		X			X
Hidrocarbonetos totais	X		X
MSH (Material Solúvel em N-Hexano)					X
Óleos e graxas	X					X
Coliformes fecais	X				X	X
Ovos de Helmintos	X

* Não há referência a parâmetros de natureza qualitativa da água nos relatórios parciais recebidos.

3.3 – Modelagem

A hidrologia trata dos fenômenos naturais complexos encontrados no ciclo hidrológico. Os processos, como a precipitação, evaporação, infiltração e escoamento em rios, dependem de um grande número de fatores, que dificultam a análise quantitativa dos mesmos. Nesse contexto, o modelo pode ser entendido como a representação de algum objeto ou sistema, numa linguagem de fácil acesso e uso, com o objetivo de entendê-lo e assim, encontrar as respostas para diferentes entradas (Tucci, 2005).

A modelagem dos processos hidrológicos, portanto, é fundamental para a compreensão integrada dos fenômenos de transporte de águas pluviais e materiais que afetam a qualidade da água. Com um modelo calibrado, torna-se possível a realização de simulações que resultam na quantificação de riscos e eficiências dos sistemas de drenagem.

1. 
   O SWMM - Storm Water Management Model - (USEPA,1969 apud James et al.,1999) é um sistema modular, originado em 1969 pela U.S. EPA (Enviromental Protection Agency) e possui um módulo de propagação hidrodinâmica em redes e canais abertos.
   

A escolha desse modelo como padrão às instituições qualificadas na Rede de Manejo de águas pluviais urbanas, dentre vários aspectos observados, levou em consideração, principalmente, experiências positivas anteriores de algumas instituições com o modelo, bem como o fato desse modelo ser bastante diretivo, do ponto de vista a que se propõem os objetivos da rede: resolver problemas qualitativos e quantitativos.

2. 
   Segundo James et al (2005), o SWMM estrutura-se em nove blocos ou módulos, sendo quatro computacionais e de serviços, além do módulo executivo. Salientando os módulos computacionais encontrou-se o módulo Runoff referente à transformação de chuva em vazão, o módulo Transport, ao transporte na rede de drenagem segundo o conceito da onda cinemática, o módulo Extran referente à modelação hidrodinâmica em condutos e canais e o módulo Storage/Treatment ao tratamento da qualidade das águas.
   
3. 
   O módulo Runoff permite a simulação quali-quantitativa do escoamento gerado em áreas urbanas e sua propagação na superfície ou através de canais de forma simplificada. O módulo processa suas rotinas com base em dados de precipitação ou neve, simulando degelo, infiltração em áreas permeáveis (modelos de Horton, Green Ampt ou Curve-Number), detenção na superfície, escoamento na superfície e em canais, podendo ser utilizado para simulações de eventos isolados ou contínuos.
   
4. 
   O escoamento superficial é obtido através de um reservatório não-linear para cada sub-área e pode ser representado pela combinação das equações de Manning e da continuidade. A resolução desta equação diferencial não linear pode ser resolvida para valores de profundidade da água no reservatório desconhecidos, através do processo iterativo de Newton-Raphson (Garcia, 2005).
   
5. 
   O módulo Transport propaga o escoamento na rede de drenagem segundo o conceito da onda cinemática, enquanto que o módulo Extran, desenvolvido em 1973 e adicionado no ano subseqüente ao SWMM, agregou um módulo alternativo para a propagação do escoamento, em redes de condutos e canais. O Extran acrescentou uma rotina mais sofisticada e complexa, possibilitando a simulação de condutos sob pressão, propagando o escoamento com a utilização as equações completas de Saint Venant tendo a vazão e a cota piezométrica como variáveis. A solução se dá através de um esquema explícito adiantado no tempo, segundo o método de Euler modificado (Garcia, 2005). O módulo simula efeitos de jusante, fluxo reverso, fluxo a superfície livre e ou sob pressão. O sistema de drenagem é concebido como uma série de vínculos e nós. Os vínculos (links) transmitem fluxo entre os nós, sendo a vazão a variável dependente, os nós tem características de armazenamento, sendo a equação da continuidade aplicada aos nós e a equação da quantidade de movimento ao longo dos vínculos (links).
   

A UFRN, até o presente momento, desenvolveu atividades condizentes com a caracterização da área de drenagem piloto da cidade de Natal-RN e implementação dos dados adquiridos em software designado para trabalho com modelagem. Tais atividades incluem: análise e reconhecimento visual do ambiente com o objetivo de gerar conclusões sobre a geologia e a geomorfologia, determinação dos elementos responsáveis pela coleta e destino dos escoamentos superficiais gerados na bacia experimental, obtenção das características topográficas da referida área, caracterização da rede de drenagem com o uso do SWMM.

Nos aspectos condizentes com a caracterização dos elementos de drenagem foram feitas inspeções no local de estudo para verificar e existência e condições de dispositivos como: bueiros, sarjetas, corta água, poços de visita, lagoa de captação entre outros. Tal verificação é tomada como de extrema importância por influenciar decisivamente na adoção e qualificação dos referidos elementos de drenagem diante do uso do SWMM.

A obtenção e digitalização das condições topográficas, com a aquisição das curvas de nível, possibilitaram, sobre aspecto de primeira iniciativa no ato da modelagem, indicar tendenciosamente o direcionamento dos escoamentos superficiais. Vale salientar que tais indicações podem sofrer alterações diante da observação de fatos reais incoerentes com os dados digitalizados. Portanto, as tendências geradas para o escoamento estão levando como fator determinante, em primeira instância, apenas as condições topográficas da área de estudo.

A UFPE, em seu estudo de caso (Microreservatórios de detenção - construção e instrumentação de microreservatórios para amortecimento de picos de vazão) no Bairro do Espinheiro já realizou simulações preliminares no SWMM verificando que alguns trechos da rede de drenagem do bairro encontram-se estranguladas (Figura 15), causando problemas de alagamento em algumas áreas do bairro.