Modelagem da qualidade da água em um reservatório tropical usando CE-QUAL-W2: lidando com a escassez de dados, poluição urbana e sazonalidade hidroclimática

RESUMO

Este estudo aplica um modelo hidrodinâmico 2-D (CE-QUAL-W2) para simular a dinâmica da qualidade da água em um reservatório tropical localizado em Fortaleza, Ceará, Brasil. Enquanto as chuvas se concentram basicamente no primeiro semestre, esse reservatório recebe esgoto bruto de uma bacia urbana ao longo do ano. Com o intuito de contornar o problema de escassez de dados, simplificações do modelo são justificadas e diversos ajustes são realizados, de forma que apenas os parâmetros temperatura (T), oxigênio dissolvido (DO), clorofila a (Cla) e fosfato (PO₄) sejam mantidos no processo de modelagem. Adicionalmente, diferentes suposições são realizadas em relação à evolução temporal das concentrações de entrada do reservatório: valores constantes, variações em degrau e variações lineares. Os resultados indicam que o modelo simplificado pode prever bem as variações sazonais de T, DO, Cla e PO₄. O melhor ajuste entre os resultados do modelo e as medições é obtido com a hipótese de variação linear nas concentrações de entrada, seguida pelas hipóteses de valores constantes e variação em degrau. Além disso, os resultados revelam que enquanto PO₄ apresenta um comportamento de mistura completa com um claro aumento na concentração da estação chuvosa para a seca, T, OD e Cla apresentam um padrão alternado de estratificação-desestratificação durante o dia-noite, mas sem variações relevantes ao longo do ano. As simulações do modelo para diferentes cenários também indicam uma redução significativa de Cla no segundo semestre, mas a redução da carga externa tem um maior impacto nos resultados do modelo do que a variabilidade hidroclimática. A abordagem de modelagem desenvolvida no presente estudo é proposta como uma maneira simples de lidar com a escassez de dados, poluição urbana e sazonalidade hidroclimática em reservatórios tropicais.

Palavras-chave:
Modelagem computacional; Eutrofização; Estratificação