Modelagem matemática de reservatórios artificiais como ferramenta para o licenciamento ambiental

Orientador : Maurício Felga GobbiCoorientador : Cynara da Nobrega CunhaDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 22/08/2011Inclui referências : f.159-163Resumo: Essa dissertação mostra o estudo de caso da utilização da modelagem matemática ambiental como ferramenta útil ao licenciamento ambiental de um reservatório artificial de água - Reservatório Louriçal, da Usina Hidrelétrica Simplício-Queda Única, situada na rio Paraíba do Sul, região sudeste do Brasil. O modelo (ou conjunto de modelos) utilizado foi o SisBAHIAR. Foram utilizadas modelagens da hidrodinâmica, do transporte lagrangeano de partículas e da qualidade da água integradas nas coluna da água. O trabalho ocorreu em quatro fases, acompanhando o licenciamento ambiental da usina, iniciando-se em 2004, avançando em 2006 e 2009 e finalizando em 2010. A água do rio Paraíba do Sul tem concentrações relativamente altas de fósforo total. Tais concentrações, em ambiente lêntico, podem levar à eutrofização do reservatório. Os modelos foram utilizados para basear tomadas de decisão sobre as melhores maneiras de atenuar e prevenir esse tipo de processo que prejudicada a qualidade da água. Mudanças morfológicas foram acontecendo com o tempo na tentativa de diminuir tempos de residência e melhorar a circulação em locais onde estagnações foram identificadas. Ainda que não tenha sido possível calibrar os modelos, pelo fato do corpo d'água modelado ainda não existir, os resultados foram analisados com comparações entre cenários, tanto de condições hidrológicas quanto morfológicas. As simulações se mostraram sensíveis ao cenários simulados e, dessa forma, foi possível escolher a alternativa que mostrou os melhores resultados em termos de qualidade da água e de mesmo de viabilidade econômica. Concluiu-se pelo cenário que prevê a construção de dois diques que separam as águas de dois braços do reservatório, formados nos córregos Areia e Louriçal. xixAbstract: This dissertation shows the case study of de the environmental matematical modeling utilization as a useful tool for the environmental evaluation licensing process of a reservoir - Reservoir Louriçal, part of de Hydroelectric power plant Simplício-Queda Única, located on the river Paraiba do Sul, in the southeast of Brazil. The model (or the set od models) used was the SisBAHIAR. It was modeled the hydrodynamical process, the particle lagrangian transport and the water quality, integrated in the water column. This study was conducted in four phases, following the hydroelectric power plant environmental licensing, starting in 2004, advancing in 2006 and 2009 and ending in 2010. The water of Paraiba do Sul river has relatively high concentrations of total phosphorus. Such concentration in lentic enviroment, can lead to eutrofication of reservoir. The models were used to base decisions about the best ways to relieve and prevent this type of processes that affect water quality. Morphological changes were being made over time in an attempt to reduce residence time and improve circulation in areas where stagnation were identified. Although it has not been possible to calibrate the models, because of the water body modeling does not exist, the results were analyzed with comparisons between morphological and hydrological scenarios. The simulations were sensitive to the simulated scenarios, and thus it was possible to choose the alternative that produced the best results in terms of water quality and eutrophication risk. It was concluded that the best scenario is what provides for the construction of two dams separating the waters of two areas of the reservoir, formed in the Areia and Louriçal streams

Bases para a implantação de parques aquícolas destinados ao cultivo de peixes em gaiolas nos reservatórios artificiais do Rio Paranapanema : implicações ambientais e capacidade de suporte

Orientador : Prof. Antonio OstrenskyTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciências Veterinárias. Defesa: Curitiba, 15/09/2014Inclui referênciasResumo: Existem oito reservatórios (Jurumirim, Chavantes, Salto Grande, Canoas II, Canoas I, Capivara, Taquaruçu e Rosana) ao longo dos 930 km do curso do rio Paranapanema, na divisa dos estados do Paraná e São Paulo. Na última década, empreendimentos destinados à piscicultura em gaiolas vêm sendo instalados nesses reservatórios. Mais recentemente, o governo Federal têm implementado um programa que vise instalar parques aquícolas na região. Com a presente tese, objetivou-se: caracterizar o modelo atual de piscicultura praticado nestes reservatórios; identificar seus padrões atuais de qualidade d’água e de sedimentos de fundo; avaliar as características nutricionais das rações comerciais destinadas ao cultivo de peixes e que são e que poderão ser utilizadas nos futuros parques aquícolas; e estimar as cargas de nutrientes nos dejetos dos cultivos no ambiente aquático. Por fim, a partir destas informações, buscou-se estimar a capacidade de suporte ambiental para a instalação de parques aquícolas nestes corpos hídricos. Observou-se que, se comparada ao seu potencial, a produção atual de tilápias do Nilo (Oreochromis niloticus, L.), principal espécie cultivada nos reservatórios, ainda é bastante incipiente. Possivelmente por esse motivo, não foram identificados indícios de que a atividade esteja provocando alterações significativas no ambiente, até então. De acordo com os padrões de qualidade d’água, os reservatórios foram classificados como oligotróficos e mesotróficos. Observa-se, porém, que todos eles apresentam áreas susceptíveis à eutrofização. Constatouse que as rações comerciais utilizadas na alimentação de tilápias não apresentam adequado balanço nutricional, o que pode repercutir negativamente no potencial zootécnico dos cultivos, além de implicar em maior perda de nutrientes para o ambiente aquático. Estimou-se que a carga total de nutrientes aportados ao ambiente seja equivalente a 78% da matéria orgânica, 65% do nitrogênio e 72% do fósforo, em relação àquelas quantidades fornecidas pelas rações. Com base na legislação brasileira, a área máxima a ser ocupada pelas estruturas de cultivo nesses reservatórios chegaria a 18,3 km2, com potencial de produção superior a 500 mil ton ano-1 de peixe. Contudo, a partir das estimativas de capacidade de suporte ambiental, essa área ocupada pelas gaiolas seria limitada a 3,5 km2 e com produção potencial inferior a 100 mil ton ano-1.Abstract: There are eight large reservoirs (Jurumirim, Chavantes, Salto Grande, Canoas II, Canoas I, Capivara, Taquaruçu and Rosana) along the 930-kilometre course of the Paranapanema River on the border between the states of Paraná and São Paulo. In the last decade, cage fish farms have been installed in these reservoirs and the federal government intends to implement a program to facilitate aquaculture parks in the region. The objectives of this thesis are to characterize the current aquaculture practised in these reservoirs, to identify the current standards of water quality and bottom sediments, to evaluate the nutritional characteristics of commercial feed intended for fish farming today and that may be used in future parks and to estimate nutrient loads in waste discharged into the aquatic environment. Finally, from this information, we aim to estimate the environment’s support capacity for the deployment of aquaculture parks in these water bodies. It was observed that, compared to its potential, the current production of Nile tilapia (Oreochromis niloticus, L.), the main species cultivated in the region, is still inceptive. Possibly for this reason, no evidence has been identified that this activity is causing significant changes in the environment so far. According to the water quality standards, the reservoirs were classified as oligotrophic and mesotrophic, but they all have areas susceptible to eutrophication. It was found that commercial feeds intended for tilapia did not have an adequate nutritional balance, which can pose a negative effect on the performance potential of the fish and may result in a greater loss of nutrients to the aquatic environment. It was estimated that the total nutrient load contributed to the environment is equivalent to 78% of the organic matter, 65% of the nitrogen and 72% of the phosphorus, compared to the amounts provided by feeds. According to the Brazilian legislation for deployment of aquaculture parks, the area for fish farming would reach 18 km2, with a production potential higher than 500 thousand tonnes per year-1 of fish. However, based on estimates of the environmental carrying capacity, this area would be limited to 3.5 km2 with a production of 100 thousand tonnes per year-1