Estudo comparativo de modelos matemáticos de qualidade de águas superficiais

Abstract

Surface water quality models have been developed since 1925, when Streeter e Phelps created first order equations that represent the balance between DO and BOD. Since then, and specially after the ‘60s, new computational technologies evolved, making it possible to create more complex models, which try to represent, through mathematics, natural phenomena like eutrophication and rivers self-depuration. As main objective of such models is the understanding of aquatic systems and the relationship between them and the environment, so that it can support decision makers in creating water manage plans and in elaborating environmental projects of such resources. Regarding to that, it is of crucial importance the understanding of the models structures, so that one can choose the most appropriate model for the river in question. While one-dimensional models like QUAL2K are more appropriate for long and narrow rivers, bi- or tridimensional models (CE-QUAL-W2, WASP and CEQUAL- ICM) are more commonly used in wide and slower rivers, with higher lateral and/or vertical mixes rates. Besides, the more complex is the river studied more complex the model should be, which demands more costs and time for the model to be applied

Modelos de qualidade de águas superficiais têm se desenvolvido a partir de 1925, quando Streeter e Phelps elaboraram equações de primeira ordem que representam o balanço de DBO e OD. Desde então, e principalmente desde a década de 60, surgiram novas tecnologias computacionais que possibilitaram a criação de modelos cada vez mais complexos, os quais buscam representar, através da matemática, fenômenos naturais como a eutrofização e autodepuração de rios. Têm como objetivo principal se entender as interações envolventes nos ecossistemas aquáticos e, a partir deste entendimento, servir de suporte para elaboração de planos de gerenciamento de recursos hídricos e nas tomadas de decisão frente à projetos de caráter ambiental e de manejo de tais recursos. A partir disso torna-se de fundamental importância se compreender as estruturas destes modelos para que se possa escolher o mais apropriado ao corpo d’água em estudo. Enquanto modelos unidimensionais, como o QUAL2K, são mais apropriados para rios longos e estreitos, modelos bi (CEQUAL- W2) ou tridimensionais, como WASP e CE-QUAL-ICM, são mais adequados para corpos d’água mais largos e mais lênticos, com alta taxa de mistura lateral e/ou vertical. Além disso, quanto maior a complexidade do meio a ser estudado, mais complexo será o modelo, o que exige maiores gastos e tempo para que o modelo seja aplicado, influenciando então na escolha do modelo a ser aplicado