Modelagem da qualidade da água da bacia hidrográfica do rio Paraibuna na área urbana do município de Juiz de Fora/MG: cenário atual e futuro

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Dutra, Wander Clay Pereira
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFLA
Texto Completo: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/46142
Resumo: In order to guide and substantiate the execution of the provisions contained in Brazil’s National Water Resource Policy, Law 9,433 of 1997, as well as the new legal framework for basic sanitation, Law 14,026 of 2020, which guide the planning, monitoring and management of hydrographic basins, the present work aimed to contribute to the building of information structures about the Paraibuna River and its hydrographic basin, especially those related to the quantity and quality of its waters. The river section under research encompasses the central and most urbanized region of Juiz de Fora, in the state of Minas Gerais, which totals an extension of 22.3 km within scope. The field campaigns took place in September/2019 (dry season) and March/2020 (rainy season). For the assessment of water quality, samples were collected superficially (20 to 30 cm deep) and analyzed in situ as for: dissolved oxygen (DO), temperature, pH and electrical conductivity by means of a multiparameter probe. The BOD was analyzed in the laboratory. The flows in the Paraibuna River were measured upstream of each outlet of six tributaries. Data on average speed, depth of the river, roughness coefficient, distance covered and width of the river were also collected. Environmental data on temperature, relative humidity and rainfall on the collection day were obtained from a weather station. For the simulation of current and future water quality scenarios in the evaluated section of the Paraibuna River, QUAL2K software was used. Data on water quality with poor quality were found, and we reach the conclusion that the flow has a direct influence on water quality. The flow of the Paraibuna River upstream and downstream of the section under study during the dry and the rainy seasons was 3.92 and 7.02 m3 s-1, and 60.25 and 66.44 m3 s-1, respectively. During the dry season, an OD of 0.67-1 mg L was found in the Paraibuna River and a BOD of 138 mg L-1 was found in the Matirumbide tributary. When calibrating the QUAL2K mathematical model for the section of the Paraibuna River, we conclude that the values that best fit the deoxygenation coefficient (K1) ranged from 0.01 to 2.95 d-1, and the reaction coefficient (K2) ranged from 0.70 to 3.15 d-1. As for the simulated scenarios, we reached the conclusion that the best result obtained for the sewage treatment of the Paraibuna River will be achieved when the conditions of scenario 3 are applied. This scenario includes the Wastewater Treatment Plants of União Indústria, Santa Luzia and the renovation of the Wastewater Treatment Plant of Barbosa Laje, with an expected reduction of 90% of the polluting load in the streams covered by the present work and a reduction of 50% of the organic load upstream of the section under study.
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spelling Modelagem da qualidade da água da bacia hidrográfica do rio Paraibuna na área urbana do município de Juiz de Fora/MG: cenário atual e futuroWater quality modeling of the Paraibuna river basin in the urban area of the municipality of Juiz de Fora/MG: current and future scenarioPoluição hídricaModelagem computacionalQUAL2KQualidade da águaWater pollutionComputational modelingWater qualityHidrologiaIn order to guide and substantiate the execution of the provisions contained in Brazil’s National Water Resource Policy, Law 9,433 of 1997, as well as the new legal framework for basic sanitation, Law 14,026 of 2020, which guide the planning, monitoring and management of hydrographic basins, the present work aimed to contribute to the building of information structures about the Paraibuna River and its hydrographic basin, especially those related to the quantity and quality of its waters. The river section under research encompasses the central and most urbanized region of Juiz de Fora, in the state of Minas Gerais, which totals an extension of 22.3 km within scope. The field campaigns took place in September/2019 (dry season) and March/2020 (rainy season). For the assessment of water quality, samples were collected superficially (20 to 30 cm deep) and analyzed in situ as for: dissolved oxygen (DO), temperature, pH and electrical conductivity by means of a multiparameter probe. The BOD was analyzed in the laboratory. The flows in the Paraibuna River were measured upstream of each outlet of six tributaries. Data on average speed, depth of the river, roughness coefficient, distance covered and width of the river were also collected. Environmental data on temperature, relative humidity and rainfall on the collection day were obtained from a weather station. For the simulation of current and future water quality scenarios in the evaluated section of the Paraibuna River, QUAL2K software was used. Data on water quality with poor quality were found, and we reach the conclusion that the flow has a direct influence on water quality. The flow of the Paraibuna River upstream and downstream of the section under study during the dry and the rainy seasons was 3.92 and 7.02 m3 s-1, and 60.25 and 66.44 m3 s-1, respectively. During the dry season, an OD of 0.67-1 mg L was found in the Paraibuna River and a BOD of 138 mg L-1 was found in the Matirumbide tributary. When calibrating the QUAL2K mathematical model for the section of the Paraibuna River, we conclude that the values that best fit the deoxygenation coefficient (K1) ranged from 0.01 to 2.95 d-1, and the reaction coefficient (K2) ranged from 0.70 to 3.15 d-1. As for the simulated scenarios, we reached the conclusion that the best result obtained for the sewage treatment of the Paraibuna River will be achieved when the conditions of scenario 3 are applied. This scenario includes the Wastewater Treatment Plants of União Indústria, Santa Luzia and the renovation of the Wastewater Treatment Plant of Barbosa Laje, with an expected reduction of 90% of the polluting load in the streams covered by the present work and a reduction of 50% of the organic load upstream of the section under study.A fim de orientar e fundamentar a implementação de instrumentos da Política Nacional de Recursos Hídricos, Lei 9.433 de 1997, bem como o novo marco legal do saneamento básico, Lei 14.026 de 2020, que norteiam o planejamento, monitoramento e gestão de uma bacia hidrográfica, o presente trabalho objetivou contribuir para a construção de estruturas de informações sobre o Rio Paraibuna e sua bacia hidrográfica, em especial àquelas relacionadas com a quantidade e a qualidade de suas águas. O trecho de estudo é caracterizado por englobar a região central e mais urbanizada de Juiz de Fora - MG, totalizando uma extensão de estudo de 22,3 km. As campanhas de campo aconteceram nos meses de setembro/2019 (período de estiagem) e março/2020 (período chuvoso). Para a avaliação da qualidade da água, amostras foram coletadas superficialmente (20 a 30 cm) e analisadas in situ quanto ao: oxigênio dissolvido (OD), temperatura, pH e condutividade elétrica, utilizando uma sonda multiparamétrica. A DBO foi analisada em laboratório. Foram quantificadas as vazões no Rio Paraibuna à montante de cada desembocadura de seis afluentes. Ainda foram levantados os dados de velocidade média, profundidade do Rio, coeficiente de rugosidade, distância percorrida e largura do rio. Dados ambientais de temperatura, umidade relativa do ar e pluviosidade do dia de coleta foram obtidos em estação climatológica. Para simulação de cenários atuais e futuros de qualidade da água no trecho avaliado do Rio Paraibuna, foi utilizado o software QUAL2K. Encontraram-se dados de qualidade de água com reduzida qualidade, e conclui-se que a vazão tem influência direta na qualidade da água. A vazão do Rio Paraibuna à montante e à jusante do trecho estudado no período de estiagem e chuvoso foram de 3,92 e 7,02 m3 s-1, e de 60,25 e 66,44 m3 s-1, respectivamente. No período de estiagem encontrou-se OD de 0,67 mg L-1 no Rio Paraibuna e DBO de 138 mg L-1 no tributário Matirumbide. Ao calibrar o modelo matemático QUAL2K para o trecho do Rio Paraibuna conclui-se que os valores que melhor se ajustam para o coeficiente de desoxigenação (K1) variaram de 0,01 a 2,95 d-1, e o coeficiente de reaeração (K2) variou de 0,70 a 3,15 d-1. Quanto aos cenários simulados, conclui-se que o melhor resultado obtido, para o tratamento de esgoto do Rio Paraibuna, será alcançado quando aplicadas as condições do cenário 3. Este cenário contempla as ETE’s União Indústria, Santa Luzia e reforma da ETE Barbosa Laje, com redução esperada de 90% da carga poluidora nos córregos que contemplam o presente trabalho e redução de 50% da carga orgânica à montante do trecho estudado.Universidade Federal de LavrasPrograma de Pós-graduação em Tecnologias e Inovações AmbientaisUFLAbrasilNão especifica vinculação com nenhum departamentoFia, RonaldoRibeiro, Celso Bandeira de MeloFia, RonaldoRibeiro, Celso Bandeira de MeloFia, Fátima Resende LuizDutra, Wander Clay Pereira2021-03-04T17:09:48Z2021-03-04T17:09:48Z2021-03-042021-01-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfDUTRA, W. C. P. Modelagem da qualidade da água da bacia hidrográfica do rio Paraibuna na área urbana do município de Juiz de Fora/MG: cenário atual e futuro. 2021. 93 p. 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