Aplicação do modelo STREETER-PHELPS no RIO PIRAÍ (SC)

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APLICAÇÃO DO MODELO DE STREETER-PHELPS 
RIO PIRAÍ (SC)
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
ENGENHARIA AMBIENTAL E SANITÁRIA
CENTRO DE CIÊNCIAS DA TERRA E DO MAR (CTTMAR)
Acadêmicos: Daiani Bastos Araújo, Dennis Mantau
Professora: Cristina Ono Horita
Disciplina: Análise e Modelagem de Sistemas Ambientais
ÁREA DE APLICAÇÃO DO MODELO- RIO PIRAÍ (SC)
RIO PIRAÍ (SC)
Fonte: Autores.
Nasce no município de Joinville - Santa Catarina, na serra Dona Francisca, ao norte do estado.
LOCALIZAÇÃO
O rio possui uma extensão total de 52 km, e altitude de 749 m, sua confluência é no rio Itapocu.
DADOS DE ENTRADA DO MODELO - CORPO D’ ÁGUA
VAZÃO DO RIO
Obtida através dos dados de 1996 a 2006. No hidrograma observa-se que a estação não possui dados para alguns anos. Em média, os meses de verão (dezembro, janeiro e fevereiro) são os mais chuvosos, e os meses mais secos são os de inverno (junho, julho e agosto).
FONTE : ANA
DADOS DE ENTRADA DO MODELO - CORPO D’ ÁGUA
VAZÃO DO RIO- períodos chuvosos
Foi retirada a média simples de todos os dados do período chuvoso correspondente aos meses de novembro, dezembro, janeiro, fevereiro.
Obteve-se como resultado a vazão de 32,70 m³/s, para períodos chuvosos.
FONTE : ANA
DADOS DE ENTRADA DO MODELO - CORPO D’ ÁGUA
VAZÃO DO RIO- para período de estiagem 
TABELA: estrutura de cálculo, com o valores de maior importância
Gráfico gerado com os dados da tabela, relacionando probabilidade ocorrência de cada vazão da série de dados 
DADOS DE ENTRADA DO MODELO - CORPO D’ ÁGUA
PROFUNDIDADE E A LARGURA: foram obtidos no arquivo resumo de descarga do site HIDROWEB: 
PERÍODOS DE ESTIAGEM PERÍODOS CHUVOSOS
FONTE : ANA
DADOS DE ENTRADA DO MODELO - CORPO D’ ÁGUA
VELOCIDADE
Para calcular a velocidade do curso d’água nos períodos de estiagem e chuvosos, foi utilizado a fórmula a seguir. Onde:
Velocidade (v) = m/s
Vazão (Q) = m³/s
Área (A) = m²
	Para o cálculo de área utilizou-se a multiplicação da profundidade média pela largura média em diferentes momentos climatológicos.
v (estiagem)= 0,08 m/s
v (chuvosa)= 0,53m/s
COEFICIENTE DE DESOXIGENAÇÃO (K1) E COEFICIENTE DE DECOMPOSIÇÃO (Kd)
Por ser um rio maior que 1 metro foi adotado e estar recebendo esgoto bruto concentrado coeficiente de remoção de DBO efetiva para rios profundos como sendo 0,5d-1, e para K1 adotou-se o valor médio de 0,40d-1 sendo de origem de esgoto bruto concentrado.
Coeficiente de reaeração (K2)
Estimado em função de características hidráulicas do corpo d’água, para isso usou-se as fórmulas empíricas em que relaciona a velocidade e a profundidade, para a profundidade e velocidade foram encontrados os seguintes valores da tabela no site da ANA
Concentração de saturação de OD (APHA, 1992)
A temperatura usada de 20°C que é a média para região resultou em concentração de saturação de 9,09 mg/l, e a altitude de 0.749 Km resultou em uma concentração de saturação final de 8,31 mg/l.
Foi adotado como oxigênio dissolvido para o rio como 90% da concentração de saturação, de 7,48 mg/l.
DADOS DE ENTRADA DO MODELO - EFLUENTE
EFLUENTES
Vazão de efluente doméstico
	Para o cálculo de vazão foi utilizada a seguinte equação:
Em que,
R = 0,8 
Q per capita = 200 l/hab.dia 
DADOS DE ENTRADA DO MODELO - EFLUENTE
EFLUENTE TRECHO 1:
Para o primeiro trecho utilizou-se os seguintes dados da tabela 8, referentes a dois bairros de Joinville que estão em sua totalidade inseridos na bacia hidrográfica do Rio Piraí, com a população total de 35184 pessoas, obtendo-se a vazão de 0,065 m³/s.
Tabela 8. População referente a dois bairros de Joinville.
Fonte: JOINVILLE EM BAIRROS.
DADOS DE ENTRADA DO MODELO - EFLUENTE
EFLUENTE TRECHO 2:
Para o segundo trecho usou-se os seguintes dados da tabela 9, referentes a três bairros de Joinville que estão em sua totalidade inseridos em parte na bacia hidrográfica do Rio Piraí, com a população total de 32267 pessoas, obtendo-se a vazão de 0,060 m³/s.
Tabela 9. População referente a três bairros de Joinville.
Fonte: JOINVILLE EM BAIRROS.
DADOS DE ENTRADA DO MODELO - EFLUENTE
Oxigênio Dissolvido no rio, a montante do lançamento (ODr)
	Para esgotos brutos os teores de oxigênio dissolvidos são praticamente nulo, assim, utilizou-se 0 mg/l para o OD do efluente.
 DBO5 do esgoto (DBOe)
	Foi estimado a DBO dos esgotos domésticos pela da divisão da carga de DBO (valor per capita de DBO, da ordem de 40 a 60 gDBO5/hab.dia), pela vazão de esgotos (esgoto doméstico +infiltração))
DADOS DE ENTRADA DO MODELO - EFLUENTE
EFLUENTE TRECHO 1
Carga de DBO per capita= 60 gDBO5/hab.dia
População= 35184 pessoas
Qe= 0,065 m³/s
Obteve-se a DBO de 375,90 mg/l
EFLUENTE TRECHO 2
Carga de DBO per capita= 60 gDBO5/hab.dia
População= 32267 pessoas
Qe= 0,060 m³/s
Obteve-se a DBO de 344,73 mg/l
DIAGRAMA UNIFILAR
ESTIAGEM
ESTIAGEM
CHUVOSO
RESULTADOS
Gráficos: Resultados obtidos a partir da modelagem para o trecho 1 em momento de estiagem.
RESULTADOS
Gráficos: Resultados obtidos a partir da modelagem para o trecho 2 em momento de estiagem.
RESULTADOS
Concentração de OD (mg/L) durante o percurso do Rio Piraí (m), em época de estiagem.
RESULTADOS
Resultados obtidos a partir da modelagem para o trecho 1 em época chuvosa.
RESULTADOS
Resultados obtidos a partir da modelagem para o trecho 2 em época chuvosa.
Gráfico 10: Concentração de OD (mg/L) durante o percurso do Rio Piraí (m), em época chuvosa.
RESULTADOS
REFERÊNCIAS
AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS. Sistema de Informação Hidrológica. Disponível em: <http://hidroweb.ana.gov.br/default.asp>. Acesso online em 05 de dezembro de 2017.
Bacias Hidrográficas da região de Joinville. 2017. Disponível em <https://www.univille.edu.br/account/editora/VirtualDisk.html/downloadDirect/1145899/Bacias_hidrograficas_2017.pdf> Acesso em 5 de dezembro de 2017
Bacias Hidrográficas da Região de Joinville. Disponível em: <http://www.cubataojoinville.org.br/_publicacoes/bacias-hidrograficas-da-regiao-de-joinville.pdf>. Acesso online em: 05 de dezembro de 2017. 
JOINVILLE. Cidades em Dados 2016. Disponível em: <https://www.joinville.sc.gov.br/wp-content/uploads/2016/01/Joinville-Cidade-em-Dados-2016.pdf> Acesso online em: 05 de dezembro de 2017.
VON SPERLING, Marcos. Estudos e modelagem da qualidade da água de rios. DESA/UFMG, 2007.