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H e QA em reservatórios UFRJ

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HIDRODINÂMICA E QUALIDADE DE HIDRODINÂMICA E QUALIDADE DE ÁÁGUAS GUAS 
EM RESERVATEM RESERVATÓÓRIOSRIOS
INTRODUINTRODUÇÇÃOÃO
►► Tipos de reservatTipos de reservatóórios:rios:
 AbastecimentoAbastecimento
 GeraGeraçção de energiaão de energia
►► MaximizaMaximizaçção da garantiaão da garantia
 Oferta X GeraOferta X Geraççãoão
►► Controle da Qualidade:Controle da Qualidade:
 Grandes Estiagens;Grandes Estiagens;
 Impedimento do consumo;Impedimento do consumo;
 Prejuizo Prejuizo àà sasaúúde;de;
 Ex: AEx: Aççude Tabocas sobre o Rio Ipojuca.ude Tabocas sobre o Rio Ipojuca.
Dinâmica dos reservatDinâmica dos reservatóóriosrios
►► Sistemas artificiais complexosSistemas artificiais complexos
►► Processos Processos  f(x,y,z,t)f(x,y,z,t)
►► Ambientes de transiAmbientes de transiçção:ão:
 LLíímnicos X Fluviaismnicos X Fluviais
 Lêntico X LLêntico X Lóóticotico
 Grandeza das velocidadesGrandeza das velocidades
►► EstratificaEstratificaçção tão téérmicarmica
Importância da temperaturaImportância da temperatura
►► Impacto ambiental diretoImpacto ambiental direto
►► ReaReaçções quões quíímicas e biolmicas e biolóógicasgicas
►► VariaVariaçção de densidadeão de densidade
►► Influência sobre a H. e Q. A.Influência sobre a H. e Q. A.
►► Tendência Tendência àà estratificaestratificaççãoão
EstratificaEstratificaçção tão téérmicarmica
►► EquilEquilííbrio entre:brio entre:
 Aquecimento solarAquecimento solar
 Processos de misturaProcessos de mistura
►► VentoVento
►► VazõesVazões
►► ConvecConvecççãoão
EstratificaEstratificaçção tão téérmicarmica
►► Três regiões bem definidas:Três regiões bem definidas:
Ciclos sazonaisCiclos sazonais
Vento X RadiaVento X Radiaçção Solarão Solar
ClassificaClassificaçção de reservatão de reservatóóriosrios
►►Por localizaPor localizaçção geogrão geográáfica:fica:
ClassificaClassificaçção de reservatão de reservatóóriosrios
►►Por volume armazenado e Por volume armazenado e áárea inundada:rea inundada:
►►Itaipu: V=29*10Itaipu: V=29*109 9 mm33 A=1,35*10A=1,35*1033kmkm22
►►Castanhão: V=6,7*10Castanhão: V=6,7*1099 mm33 A= 200 kmA= 200 km22
ClassificaClassificaçção de reservatão de reservatóóriosrios
►►Por perPor perííodo de detenodo de detençção hidrão hidrááulica:ulica:
Volume armazenado
Vazão média afluente
ClassificaClassificaçção de reservatão de reservatóóriosrios
►►Pelo NPelo Núúmero de Froude Densimmero de Froude Densiméétrico:trico:
 ForForçças de inas de inéércia X Forrcia X Forçças de flutuaas de flutuaççãoão
ClassificaClassificaçção de reservatão de reservatóóriosrios
►►Pelo NPelo Núúmero de Froude D. Modificado:mero de Froude D. Modificado:
 ForForçças de inas de inéércia X Forrcia X Forçças de flutuaas de flutuaççãoão
►►Vantagens e desvantagens dos mVantagens e desvantagens dos méétodos:todos:
 Variabilidade hVariabilidade híídricadrica
 Variabilidade MorfomVariabilidade Morfoméétricatrica
 Peculiaridades do climaPeculiaridades do clima
 MemMemóória da qualidade da ria da qualidade da ááguagua
PenetraPenetraçção da luzão da luz
►► Fator limitante da produFator limitante da produçção ão 
devido a extindevido a extinçção gradativa em ão gradativa em 
relarelaçção ão àà prof.prof.
 ExtinExtinçção em ão em áágua destilada:gua destilada:
►►1 cm: 27 %1 cm: 27 %
►►10 cm: 45 %10 cm: 45 %
►►1 m: 64 %1 m: 64 %
►►10 m: 82 %10 m: 82 %
►►Corpos de Corpos de áágua naturais:gua naturais:
 TurbidezTurbidez
Modelando a energia tModelando a energia téérmicarmica
BalanBalançço de energiao de energia
ÁÁrea da superfrea da superfííciecie
Calor especCalor especííficofico
Eq. de estado Eq. de estado  f(T)f(T)
BalanBalançço to téérmicormico
Onda curtaOnda curta
Onda longaOnda longa
EvaporaEvaporaççãoão
ConduConduççãoão
Reflexão/EmissãoReflexão/Emissão
Termos do balanTermos do balançço to téérmicormico
Ha e Hbr  ε * σ * T4
Turbulência em fluxos estratificadosTurbulência em fluxos estratificados
►►Estabilidade X InstabilidadeEstabilidade X Instabilidade
►►Coeficiente de viscosidade turbulentaCoeficiente de viscosidade turbulenta
►►EliminaEliminaçção da turbulênciaão da turbulência
►►NNúúmero de Richardson:mero de Richardson:
Ri > 1/24Ri > 1/24
Processos de misturaProcessos de mistura
►►Vento:Vento:
 Ondas de superfOndas de superfííciecie
 Seiches Seiches  Ondas internasOndas internas
 Franjas de LangmuirFranjas de Langmuir
►►VazõesVazões
 Afluxos (> mistura)Afluxos (> mistura)
 Efluxos (< mistura)Efluxos (< mistura)
Mistura pelo ventoMistura pelo vento
►►Tensão de cisalhamento:Tensão de cisalhamento:
►►Ondas de superfOndas de superfííciecie
 Mistura por quebraMistura por quebra
Mistura pelo ventoMistura pelo vento
►►FormaFormaçção de seiches:ão de seiches:
 ConseqConseqüüência do efeito das margens sobre a ência do efeito das margens sobre a 
circulacirculaçção induzida pelo ventoão induzida pelo vento
 EstratificaEstratificaçção ão  GeraGeraçção de ondas internasão de ondas internas
Mistura pelo ventoMistura pelo vento
►►Franjas de Langmuir:Franjas de Langmuir:
 FormaFormaçção de correntes helicoidais paralelasão de correntes helicoidais paralelas
Mistura pelas vazõesMistura pelas vazões
►►Vazões afluentes em meio estratificado:Vazões afluentes em meio estratificado:
 SobreSobre--fluxos, Interfluxos, Inter--fluxos e Subfluxos e Sub--fluxosfluxos
Modelos computacionais de QAModelos computacionais de QA
►►1D: HEC1D: HEC--RASRAS
 Rios ou reservatRios ou reservatóórios estreitos e rasosrios estreitos e rasos
►►2DV: CE2DV: CE--QUALQUAL--W2W2
 ReservatReservatóórios estreitos e profundosrios estreitos e profundos
►►2DH: SISBAHIA2DH: SISBAHIA
 Corpos de Corpos de áágua parcial o totalmente misturados gua parcial o totalmente misturados 
com variabilidade lateral com variabilidade lateral 
►►3D: DELFT3D: DELFT--3D3D
 Variabilidades horizontais e verticais relevantesVariabilidades horizontais e verticais relevantes
Estudo de casoEstudo de caso
►►ReservatReservatóório Pereira de miranda (CE):rio Pereira de miranda (CE):
 V = 400 * 10V = 400 * 1066 mm33
 Td ~ 2 anosTd ~ 2 anos
 Clima semiClima semi--áárido rido  9 meses de vazão nula9 meses de vazão nula
 EstaEstaçção hão húúmeda meda  ZCITZCIT
 EstaEstaçção seca ão seca  alalíísios de SEsios de SE
 MediMediçções com CTD / Estaões com CTD / Estaçção meteorolão meteorolóógicagica
IPETIPET
►►Indicador do Potencial de EstratificaIndicador do Potencial de Estratificaçção ão 
TTéérmica:rmica:
►►MemMemóória da qualidade da ria da qualidade da ááguagua
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
6h 9h 12h 15h 18h 21h
Vento 6 Dezembro
IPET -1.7
SRO 3.4
0.0
2.0
4.0
6.0
6h 9h 12h 15h 18h 21h 0h 3h 6h
Vento 26 a 27 Janeiro
IPET 0.8
SRO 1.4
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
6h 9h 12h 15h 18h 21h 0h 3h 6h
Vento 2 a 3 Março
IPET 0.6
SRO 2.2
0.0
2.0
4.0
6.0
6h 9h 12h 15h 18h 21h 0h 3h 6h
Vento 6 a 7 Abril
IPET 1.3
SRO 3.1