Hidros Manual

HIDROS Sistema Educacional Parceria:

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Manual do HIDROS Sistema Educacional Autora: Dra. Roberta Baptista Rodrigues Site do Projeto: www.rbrecursoshidricos.com/hidrosedu Versão 1.00 mar/2006 INTRODUÇÃO O HIDROS Sistema educacional foi desenvolvido com a finalidade de oferecer uma ferramenta que proporcionasse de forma didática recursos para debates relacionados à gestão de recursos hídricos. O sistema possibilita a transferência de conhecimentos através de uma interface amigável, permite também que o usuário tenha uma noção do impacto causado por um lançamento de efluente no corpo hídrico, assim como uma idéia da relação custo-benefício associados a técnicas de tratamento. Para tanto, o sistema permite considerar conceitos importantes da Resolução CONAMA N°. 357, de 17 de março de 2005, como o de zona de mistura, vazão de referência, enquadramento, metas progressivas e atendimento aos padrões de emissão e de qualidade. Pretende-se que o usuário através do uso do sistema, associado a debates relacionados à gestão de recursos hídricos, ganhe maior sensibilidade para questões relacionadas ao processo de gestão ambiental. O HIDROS Sistema Educacional foi desenvolvido pela empresa RB RECURSOS HÍDRICOS, com o apoio financeiro da COMPANHIA DE SANEAMENTO BÁSICO DO ESTADO DE SÃO PAULO (SABESP). SUMÁRIO 1. Objetivo 2. Modelos e Equações 3. Dados de Entrada 4. Dados de Saída 5. Biblioteca 6. Depoimentos 7. Configuração Mínima 8. Referências Bibliográficas 1. OBJETIVO Este manual tem como objetivo descrever de forma clara e simples características e procedimentos de uso do HIDROS Sistema Educacional. 2. MODELOS E EQUAÇÕES Para a simulação das variáveis Oxigênio Dissolvido (OD) e Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) são utilizadas as equações do modelo de Streeter e Phelps (1925). O modelo de Streeter e Phelps somente é aplicável na presença de oxigênio dissolvido no corpo hídrico, assim para trechos de anaerobiose é


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utilizado o modelo de Streeter e Phelps adaptado por Gundelach e Castillo em 1970 (CHAPRA, 1997). Para fins de simplificação, na versão 1.00 do HIDROS, as variáveis nitrogênio amoniacal total, fósforo total e coliformes termotolerantes são calculadas de acordo com o balanço de massa, não havendo variação ao longo do corpo hídrico. Para a variável DBO, o efeito que a temperatura exerce sobre os parâmetros de degradação (K1) e reaeração (K2) são corrigidos através da Lei de Van´t Hoff-Arrhenius. O comprimento da zona de mistura é calculado através da equação de dispersão longitudinal de FISCHER (1979). Ressalte-se que o modelo de Streeter e Phelps pressupõe mistura imediata a partir do ponto de lançamento do efluente, e para fins de simplificação é utilizada a equação de dispersão longitudinal de FISCHER para determinação do comprimento da zona de mistura, considerando que a concentração de poluente no final da zona de mistura seja igual à obtida pelo modelo de Streeter e Phelps no respectivo ponto. Mais informações sobre modelagem, modelo de Streeter e Phelps, equação de dispersão longitudinal de FISCHER e parâmetros podem ser obtidas no menu Biblioteca da barra superior do sistema. 3. DADOS DE ENTRADA Quando o usuário entra no sistema no menu arquivo ou através de botões da barra superior da tela é

possível escolher as opções Nova Simulação ou Abrir Simulação . Nova Simulação – cria um novo arquivo de entrada de dados. Abrir Simulação – abre um arquivo existente. Nova Simulação Ao clicar na opção Nova Simulação o usuário tem de entrar com os Dados Iniciais. Isso pode ser feito

através de um clique no botão .

Ao clicar no botão o usuário passa a ter acesso a três telas, são elas: a) Inicial (Imagem 1)

Imagem 1 – Tela Inicial Na tela Inicial o usuário tem de entrar com os dados Nome da Bacia, Usuário, assim como escolher o número de cenário que deseja simular simultaneamente.


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Ao preencher os dados da tela Inicial o usuário pode clicar no botão Próximo e avançar para a tela Dados Hidráulicos do Trecho. b) Dados Hidráulicos do Trecho (Imagem 2)

Imagem 2 – Tela Dados Hidráulicos do Trecho Nesta tela o usuário entra com os dados Largura do canal, Profundidade média do trecho e Declividade média do trecho. O dado Área da seção transversal é calculado automaticamente pelo sistema. Ao preencher os dados da tela o usuário pode clicar no botão Próximo e avançar para a tela Variáveis de Qualidade da Água. c) Tela Variáveis de Qualidade da Água (Imagem 3)

Imagem 3 – Tela Variáveis de Qualidade da Água Na tela Variáveis de Qualidade da Água o usuário pode selecionar as variáveis que pretende simular. Para o cálculo do Oxigênio de Saturação é requerido também o dado de Altitude. Para rever os dados de entrada das telas anteriores, o usuário pode clicar no botão Anterior.


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Após entrar com os dados iniciais de entrada do sistema, o usuário pode interagir com as telas de entrada de dados do cenário principal do sistema. Para interagir com as telas basta clicar nos botões descritos abaixo:

a) Trecho de Montante Cada cenário simulado o usuário entra com dados de vazão e de valores de concentração para as variáveis de qualidade da água selecionadas na tela Variáveis de Qualidade da Água.

b) Vazão de Captação Cada cenário simulado permite a entrada de dados de vazão de captação.

c) Dados do Efluente Para cada cenário simulado o usuário entra com dado de vazão de lançamento do efluente. Para os dados de qualidade da água do efluente, o usuário pode selecionar através de uma lista de seleção o tipo de tratamento desejado ou ainda selecionar a opção Dados Monit, ver imagem 4.

Imagem 4 – Dados do efluente Se o usuário selecionar um tipo de tratamento os dados de qualidade do efluente são preenchidos automaticamente na tela. Se a opção Dados Monit. for selecionada os dados de qualidade deverão ser preenchidos pelo usuário.

d) Zona de Mistura O usuário pode selecionar uma das cinco classes de usos estabelecidas na Resolução CONAMA n° 357, de 17 de março de 2005.

e) Trecho de Jusante O usuário pode selecionar uma das cinco classes de usos estabelecidas na Resolução CONAMA n° 357, de 17 de março de 2005. Após o preenchimento dos dados das Telas Iniciais e Telas de Entrada, o usuário deve clicar no botão

rodar .


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Ao clicar no botão rodar a tela Parâmetros K1 e K2 é disponibilizada trazendo valores default para os respectivos parâmetros (Imagem 5).

Imagem 5 – Tela de Parâmetros K1 e K2 Os valores default do parâmetro de degradação (K1) são calculados pelo sistema através da Tabela 1. Tabela 1 – Valores do parâmetro de degradação (K1), a 20°C

Os valores default do parâmetro de reaeração (K2) são calculados através da Tabela 2. Tabela 2 – Valores do parâmetro de reaeração (K2), a 20°C

O usuário pode alterar os valores calculados, assim como obter os mesmos novamente clicando no botão

Valores Default. Ao clicar no botão o sistema gera os resultados de saída.


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4. DADOS DE SAÍDA Formulário apresentado após a execução da simulação. Dividido em seis telas, apresenta as saídas em forma de tabelas e gráficos. As seis telas são: “Qualidade da Água (QA)”, “QA e Enquadramento”, “QA – Variáveis”, “QA – Cenários”, “Custos” e “QA – DBO e OD”. Os dados de saída são constituídos por: -

Tela . Tabela com concentração das variáveis simuladas ao longo do espaço, para cada cenário simulado;

- Tela . Tabela com valores das classes de usos selecionadas, associados a valores de concentração das variáveis simuladas;

- Tela . Tabela com dados do tipo de tratamento selecionado, custo por habitante e atendimento ao padrão de lançamento no ponto de lançamento (zona de mistura, atendimento em 90% de seu comprimento);

- Tela . Tabela com dados de atendimento ao padrão de enquadramento do corpo hídrico para o trecho de montante, zona de mistura (em 90% de seu comprimento) e trecho de jusante da zona de mistura (em 90% de seu comprimento, considerando o comprimento máximo do trecho em 20 km e/ou trecho em que o oxigênio dissolvido é menor que o oxigênio de saturação);

- Tela . Gráficos das variáveis simuladas com valores de montante, valores médios para a zona de mistura, valores médios para o trecho de jusante, assim como valores de enquadramento para os respectivos trechos;

- Tela . Gráfico que permite combinações de valores de concentração entre as variáveis simuladas;

- Tela . Gráfico que permite combinações entre valores de concentração para os cenários simulados considerando o enquadramento;

- Tela . Gráfico que fornece o número de variáveis que atendem ao padrão de enquadramento na zona de mistura (em 90% do comprimento), assim como o custo total de implantação do tipo de tratamento selecionado, considerando a vazão gerada por habitante em 140 l/dia;

- Tela . Gráfico com valores de Demanda Bioquímica de Oxigênio Exercida


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(DBOe), Demanda Bioquímica de Oxigênio Remanescente (DBOr), Oxigênio Dissolvido (OD) e Déficit de Oxigênio Dissolvido (DOD). São fornecidos também dados do ponto ou trecho crítico de poluição.

Os gráficos podem ser copiados para o Word. Basta clicar no gráfico com o botão direito do mouse e posteriormente no menu Copiar. No Word, clique no menu Editar e posteriormente em Colar. 5. BIBLIOTECA Menu na tela principal que permite acessar conteúdos de textos explicativos. O conteúdo dos textos pode ser acessado através dos sub-menus:

Ciclo hidrológico; Situação da água no Brasil; Poluição; Contaminação; Variáveis

o DBO; o Temperatura; o Nitrogênio

Definição; Fatores interferentes; Ciclo; Peixes – toxicidade da amônia; Métodos;

o Fósforo Definição; Ciclo;

o Cianobactérias Definição; Portaria 518;

Ambientes o Definição; o Lênticos; o Lóticos; o Intermediários;

Processo de autodepuração; Monitoramento; Modelagem

o Definição; o Modelo de Streeter e Phelps; o Zona de mistura – Fisher (1979) o Modelo QUAL2E o Parâmetros

Resolução CONAMA No. 357 o CONAMA No. 357; o Definição; o Inclusão de variáveis; o Enquadramento; o Classes de uso; o Metas;


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o Zona de mistura; o Vazão de referência;

Legislação o Resolução CONANA No. 274; o Portaria 518; o Lei No. 9433;

Referências Bibliográficas. 6. DEPOIMENTOS Menu na tela principal que permite acessar depoimentos explicativos. Os depoimentos podem ser acessados através dos sub-menus:

ETEs; Enquadramento; Inovação.

ETEs – Depoimento concedido por Américo de Oliveira Sampaio. Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo – SABESP, Diretoria de Tecnologia e Planejamento – TVV. Enquadramento – Depoimento concedido pela Professora Mônica Ferreira do Amaral Porto. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária. Inovação – Depoimento concedido por Sergio W. Risola. Centro Incubador de Empresas Tecnológicas da Universidade de São Paulo – CIETEC. 7. CONFIGURAÇÃO MÍNIMA A configuração mínima da máquina para rodar o sistema é MS Windows 98 ou superior, contendo o Windows Media Player 8 Series ou superior, Pentium I 400 MHz, 64 Mb RAM, CD-ROM 48X, vídeo 800X600, placa de áudio. 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Resolução CONAMA 357, 18 de março de 2005, Diário Oficial da União, Brasília, Seção 1, página 58. 18 de março de 2005. CHAPRA, S.C. Surface water quality modeling. Colorado, USA: MacGraw-Hill, 1997. 843 p. FISCHER, H. B. et al. Mixing in inland and coastal waters. New York: Academic Press, Inc., 1979. 483p. STREETER, H.W.; PHELPS, E.B. A study of the natural purification of the Ohio River. Public Health Bulletin 146, U.S. Public Health Survice, Washington, 1925. VON SPERLING, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. 3. ed. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental; Universidade Federal de Minas Gerais. 2005. 452p.

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