Quantification of longitudinal dispersion coefficient in streams with the use of neutral tracer.

Os rios e ribeir?es s?o, tradicionalmente os locais de disposi??o de res?duos resultantes da atividade humana que, em conjunto com derramamentos acidentais, s?o os principais causadores da polui??o dos corpos h?dricos. Para a avalia??o do impacto causado pelo lan?amento de res?duos nos cursos d??gua naturais, utiliza-se de modelos de qualidade da ?gua que incorporam par?metros que precisam ser bem conhecidos, para que o modelo seja capaz de fornecer previs?es confi?veis. Dessa forma, considera-se nesse estudo a import?ncia do uso de modelos de qualidade da ?gua em corpos d??gua superficiais. Atrav?s da aplica??o de t?cnicas de campo com o uso de tra?ador salino e ambientalmente neutro determina-se um importante par?metro f?sico de qualidade da ?gua, o coeficiente de dispers?o longitudinal. A quantifica??o do coeficiente de dispers?o se d? atrav?s de cinco m?todos diretos, aplicados a dados de campo gerados em 15 testes conduzidos em trechos de pequenos cursos d??gua da regi?o de Ouro Preto (MG). O c?lculo considera ainda a perda do tra?ador utilizado, que n?o ? absolutamente conservativo. Uma discuss?o comparativa entre os resultados produzidos pelos m?todos diretos ? realizada, al?m da avalia??o do efeito da dura??o da inje??o do tra?ador sobre o coeficiente de dispers?o e avalia??o da reprodutibilidade dos m?todos diretos de obten??o do par?metro em estudo. Dez f?rmulas pr?ticas de previs?o do coeficiente tamb?m s?o avaliadas. ? proposto um modelo matem?tico de previs?o do coeficiente de dispers?o, deduzido a partir da an?lise dimensional e ajustado pela t?cnica de regress?o linear m?ltipla, que estima o coeficiente com base em quantidades f?sicas facilmente mensur?veis.Rivers and streams are, traditionally, the places of disposition of residues resulting from the human activity which, together with accidental spills, are the main causes for the pollution of water bodies. For the evaluation of the impact caused by the release of residues in the natural courses of water, water quality models are used; they incorporate parameters that need to be well determined for the models to produce reliable predictions. Thus, the objective of this study is the analysis of one of the most important parameters in the modeling of surface water quality, the coefficient of longitudinal dispersion. The quantification of the dispersion coefficient is made by means of five different direct methods, that are applied to the data generated in 15 field tests accomplished in streams of the area of Ouro Preto (MG). The data analyses consider the tracer losses due to its non-conservation nature. A comparison is presented for results obtained from the field testes; the effect of duration of the tracer injection is examined, as well as the reproductibility of field testes. Ten different correlations for de prediction of the coefficient of longitudinal dispersion are examined and compared with the field results. A mathematical model for the prediction of the dispersion coefficient is proposed; it is deduced with the support of the dimensional analysis and is adjusted by the technique of multiple regression. The final model allows the estimate of dispersion coefficient, from easily measurable parameters

Quantification of longitudinal dispersion coefficient in streams with the use of neutral tracer.

Os rios e ribeirões são, tradicionalmente os locais de disposição de resíduos resultantes da atividade humana que, em conjunto com derramamentos acidentais, são os principais causadores da poluição dos corpos hídricos. Para a avaliação do impacto causado pelo lançamento de resíduos nos cursos d’água naturais, utiliza-se de modelos de qualidade da água que incorporam parâmetros que precisam ser bem conhecidos, para que o modelo seja capaz de fornecer previsões confiáveis. Dessa forma, considera-se nesse estudo a importância do uso de modelos de qualidade da água em corpos d’água superficiais. Através da aplicação de técnicas de campo com o uso de traçador salino e ambientalmente neutro determina-se um importante parâmetro físico de qualidade da água, o coeficiente de dispersão longitudinal. A quantificação do coeficiente de dispersão se dá através de cinco métodos diretos, aplicados a dados de campo gerados em 15 testes conduzidos em trechos de pequenos cursos d’água da região de Ouro Preto (MG). O cálculo considera ainda a perda do traçador utilizado, que não é absolutamente conservativo. Uma discussão comparativa entre os resultados produzidos pelos métodos diretos é realizada, além da avaliação do efeito da duração da injeção do traçador sobre o coeficiente de dispersão e avaliação da reprodutibilidade dos métodos diretos de obtenção do parâmetro em estudo. Dez fórmulas práticas de previsão do coeficiente também são avaliadas. É proposto um modelo matemático de previsão do coeficiente de dispersão, deduzido a partir da análise dimensional e ajustado pela técnica de regressão linear múltipla, que estima o coeficiente com base em quantidades físicas facilmente mensuráveis.Rivers and streams are, traditionally, the places of disposition of residues resulting from the human activity which, together with accidental spills, are the main causes for the pollution of water bodies. For the evaluation of the impact caused by the release of residues in the natural courses of water, water quality models are used; they incorporate parameters that need to be well determined for the models to produce reliable predictions. Thus, the objective of this study is the analysis of one of the most important parameters in the modeling of surface water quality, the coefficient of longitudinal dispersion. The quantification of the dispersion coefficient is made by means of five different direct methods, that are applied to the data generated in 15 field tests accomplished in streams of the area of Ouro Preto (MG). The data analyses consider the tracer losses due to its non-conservation nature. A comparison is presented for results obtained from the field testes; the effect of duration of the tracer injection is examined, as well as the reproductibility of field testes. Ten different correlations for de prediction of the coefficient of longitudinal dispersion are examined and compared with the field results. A mathematical model for the prediction of the dispersion coefficient is proposed; it is deduced with the support of the dimensional analysis and is adjusted by the technique of multiple regression. The final model allows the estimate of dispersion coefficient, from easily measurable parameters

Longitudinal dispersion coefficient quantification model of streams.

Nesse estudo, técnicas de campo são utilizadas para determinar o coeficiente de dispersão longitudinal, EL, que é um parâmetro presente nos modelos Fickianos. Esses modelos explicam como a concentração de um poluente decai enquanto transportado pelo rio. No cálculo de EL é aplicado o método da propagação (routing procedure) corrigido para considerar a perda do traçador. Uma equação semi-empírica de previsão de EL é deduzida a partir de modelo de turbulência e da aplicação da análise dimensional. A equação é ajustada aos dados de campo pela técnica de regressão linear múltipla. A equação estima o coeficiente EL com base nas características físicas e hidráulicas facilmente mensuráveis dos corpos de água naturais. São apresentados também resultados da aplicação do modelo proposto utilizando-se dados disponíveis na literatura.In this study, field techniques are used to determine the longitudinal dispersion coefficient, EL, which is a parameter of Fickian models. These models explain how the concentration of a pollutant decays while is carried by the river. In the calculation of EL, the propagation method (routing procedure) corrected by tracer loss is applied. A semi-empirical equation that forecasts EL is deduced from the turbulence model and dimensional analysis application. The equation is adjusted using multiple linear regression technique with field data. The equation estimates EL based on easily measurable physical and hydraulic characteristics of natural water bodies. The paper also presents results on the application of the proposed model based on data available in the literature

Modelos emp?ricos e semi-emp?ricos para a obten??o do coeficiente de dispers?o longitudinal de pequenos cursos de ?gua.

Os m?todos simples que usam f?rmulas pr?ticas para a previs?o do coeficiente de dispers?o longitudinal em pequenos cursos d??gua naturais s?o discutidos neste artigo. Dez f?rmulas pr?ticas de previs?o do coeficiente s?o comparadas. A base de compara??o s?o os resultados de 22 estudos de campo em que o coeficiente ? obtido diretamente com o uso de tra?adores ambientalmente neutros. A t?cnica de obten??o direta do coeficiente ap?ia-se em metodologia derivada de modelo cl?ssico, tipo Fickiano. A an?lise dimensional ? utilizada para a obten??o dos grupos adimensionais relevantes no processo de transporte de massa e para deduzir um modelo matem?tico alternativo para o coeficiente de dispers?o longitudinal. Este modelo ? ajustado pela t?cnica de regress?o m?ltipla e, ao final, para a sua valida??o, ? aplicado a novos dados de estudos de campo realizados no trecho urbano de um curso d??gua natural

Modelos empíricos e semi-empíricos para a obtenção do coeficiente de dispersão longitudinal de pequenos cursos de água.

Os métodos simples que usam fórmulas práticas para a previsão do coeficie nte de dispersão longitudinal em peque-nos cursos d’água naturais são discutidos neste artigo. Dez fórmulas práticas de previsão do coeficiente são comparadas. A base de comparação são os resultados de 22 estudos de campo em que o coeficiente é obtido diretamente com o uso de traçado-res ambientalmente neutros. A técnica de obtenção direta do coe ficiente apóia-se em metodologia derivada de modelo clássico, tipo Fickiano. A análise dimensional é utilizada para a obtençã o dos grupos adimensionais relevantes no processo de trans-porte de massa e para deduzir um modelo matemático alternativ o para o coeficiente de dispersão longitudinal. Este modelo é ajustado pela técnica de regressão múltipla e, ao final, para a sua validação, é ap licado a novos dados de estudos de campo realizados no trecho urbano de um curso d’água natural

Métodos diretos de determinação do coeficiente de dispersão longitudinal em cursos d’água naturais. Parte 1 - Fundamentos teóricos.

O transporte e a dispersão de poluentes em cursos d’água naturais são normalmente descritos por um modelo unidimensional, na forma da equação diferencial conhecida como equação da advecção-dispersão, deduzida a partir de um balanço de massa, onde os fluxos são regidos pela lei de Fick. Essa equação contém dois parâmetros que são normalmente avaliados través de estudos com traçadores: a velocidade média do escoamento e o coeficiente de dispersão longitudinal. Nesse artigo, são apresentados cinco métodos diretos de determinação do coeficiente de dispersão longitudinal, que são concebidos a partir da solução fundamental da equação da advecção-dispersão e que requerem a realização de testes de campo com o uso de traçadores: o método dos momentos, o método da propagação (routing procedure ), um procedimento gráfico devido a Chatwin e dois outros métodos simples baseados nas propriedades da solução fundamental da equação diferencial da advecção-dispersão.In the study of transport and dispersion of pollutants in streams is usually used a unidimensional focus. The differential equation that describes the phenomenon is known as advection-dispersion equation and it is deduced from a mass balance in that the law of Fick is introduced. This equation contains two parameters that can be appraised of studies with tracer: the mean stream velocity, U, and the longitudinal dispersion coefficient, E L . Five different direct methods of determination of the coefficient of longitudinal dispersion are presented in this paper. These methods are conceived of the fundamental solution of the equation of the advecção-dispersion and they need the accomplishment of field tests with tracer: method of the moments, routing procedure, a graphic procedure due to Chatwin and two other simple methods based on the properties of the fundamental solution of the differential equation of the advection-dispersion

Métodos diretos de determinação do coeficiente de dispersão longitudinal em cursos d’água naturais. Parte 2 - Aplicação e comparação dos métodos.

Nesse artigo, se discutem os resultados de 22 testes de campo realizados em diferentes cursos d’água natu-rais com o emprego de traçadores ambientalmente neu-tros. Nos testes, a velocidade média do escoamento é estimada a partir do tempo de viagem da nuvem do traça-dor e o coeficiente de dispersão longitudinal é avaliado segundo cinco diferentes métodos diretos, que foram descritos na Parte 1 desse trabalho. A qualidade dos re-sultados das avaliações é analisada com base nas deter-minações feitas pelo método da propagação, por ser este considerado superior aos demais. Os resultados de cinco testes de campo serviram, ainda, para a análise de repro-dutibilidade dos métodos, enquanto quatro outros tes-tes permitiram também a avaliação da pequena influência do método de injeção do traçador na determinação do coeficiente de dispersão pelo método da propagação.The results of twenty-two field tests accomplished in steady flow with the employment of tracing techniques in different streams are discussed in this article. The mean stream velocity is appraised from the travel time of the tracer cloud, and the longitudinal dispersion coefficient is evaluated by five different direct methods that were discussed on part 1 of this work. The quality of the results is analyzed based on the determinations made by the routing procedure, that is taken as superior to the others. The results of five of the tests were also good for the reproduction analysis, while four other tests allowed for an evaluation of the small influence of the tracer’s injection method in the determination of the longitudinal dispersion coefficient for the routing procedure