SUMÁRIO. PARTE A CONCEITOS BÁSICOS E ESTUDOS DE CARACfERIZAÇÃO. CAPÍTULO 1 Introdução. Marcos von Sperling 1.1. PRELIMINARES 21

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1 SUMÁRIO PARTE A CONCEITOS BÁSICOS E ESTUDOS DE CARACfERIZAÇÃO CAPÍTULO 1 Introdução í 1.1. PRELIMINARES SISTEMA DE UNIDADES INTRODUÇÃO À QUALIDADE DA ÁGUA Preliminares Parâmetros de qualidade das águas Parâmetros físicos e físico-químicos Parâmetros biológicos PROPRIEDADES FÍSICAS DA ÁGUA LEGISLAÇÃO AMBIENTAL INTRODUÇÃO À MODELAGEM MATEMÁTICA DA QUALIDADE DA ÁGUA Preliminares Procedimento para modelagem Definição dos objetivos do modelo Concepção do modelo Seleção do tipo de modelo 53 CAPÍTULO 2 Características hidrológicas de rios Mauro Naghettini, 2.1. INTRODUÇÃO A BACIA HlDROGRÁFICA 60

2 2.3. VAZÕES DOS CURSOS D' ÁGUA VAZÕES DE REFERÊNCIA E VAZÕES DE ESTIAGENS Vazões de estiagem Vazões de referência para estudos de modelagem Vazão de referência Q90 (ou Q95) Vazão de referência Q7,1O REGIONALIZAÇÃO DE VAZÕES E DESCARGA ESPECÍFICA CONTRIBUIÇÕES AO LONGO DO PERCURSO Preliminares Contribuições e captações pontuais Vazão incremental por drenagem direta 90 CAPÍTULO 3 Princípios de hidráulica fluvial Márcio Baptista, 3.1. INTRODUÇÃO CLASSIFICAÇÃO DOS ESCOAMENTOS FUNDAMENTOS DO ESCOAMENTO EM CANAIS Equações fundamentais Parâmetros geométricos e hidráulicos característicos Variação da velocidade de escoamento ESCOAMENTO UNIFORME Caracterização do escoamento uniforme Resistência ao escoamento - Fórmula de Manning Utilização da fórmula de Manning O coeficiente de rugosidade de Manning 129 Márcio Baptista, CAPÍTULO 4 Morfologia fluvial 4.1. INTRODUÇÃO 139

3 4.2. ESCALAS E DINÂMICA DA CONFIGURAÇÃO DOS SISTEMAS FLUVIAIS PROCESSOS DE FORMAÇÃO DO CANAL FLUVIAL. TRANSPORTE DE SEDIMENTOS : Transporte de sedimentos. Ciclo hidrosedimentológico Características do leito fluvial Princípio do movimento. Ábaco de Shields Quantificação do transporte de sedimentos MORFOLOGIA DO LEITO E DO CANAL FLUVIAL EM ESCALA LOCAL Seção transversal [ Leito fluvial Conformações topográficas localizadas MORFOLOGIA DOS SISTEMAS FLUVIAIS Classificação dos canais Rios com canais únicos Rios com canais múltiplos RELAÇÕES ENTRE CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS E MORFOLÓGICAS DOS RIOS Preliminares Velocidade de escoamento no curso d'água Profundidade e largura do curso d'água Declividade 180 CAPÍTULOS Rios como reatores biológicos 5.1. INTRODUÇÃO CINÉTICA DE REAÇÕES Tipos de reações Reações de ordem zero ; Reações de primeira ordem Interpretação do coeficiente de reação K Métodos de integração das equações diferenciais Influência da temperatura 196

4 5.3. TRANSPORTE E BALANÇO DE MASSA : Transporte de massa em rios Balanço de massa em um compartimento de rio Estado estacionário e estado dinâmico REPRESENTAÇÃO HIDRÁULICA DE RIOS COMO REATORES Introdução Reator de fluxo em pistão ideal Reator de mistura completa ideal Reatores de mistura completa em série Fluxo disperso Mistura lateral AS EQUAÇÕES DA MISTURA EM LANÇAMENTOS PONTUAIS CAPÍTULO 6 Monitoramento da qualidade da água de rios 6.1. INTRODUÇÃO PROGRAMAÇÃO DE MONITORAMENTO Planejamento da amostragem Tipos de amostras Pontos de ámostragem Coleta e análise das amostras Parâmetros a serem monitorados ÍNDICES DE QUALIDADE DA ÁGUA Preliminares Índice de qualidade da água (IQA) Índice de toxicidade (IT) Índice do estado tráfico (IET) Índice de diversidade de espécies AV ALIAçÃO ESTATÍSTICA DE DADOS DE MONITORAMENTO Introdução Métodos numéricos para a descrição de dados quantitativos Métodos gráficos para a descrição de dados 277

5 PARTE B MODELAGEM E CONTROLE DA QUALIDADE DA ÁGUA CAPÍTULO 7 Poluição de rios por matéria orgânica e formas de controle í 7.1. INTRODUÇÃO ASPECTOS ECOLÓGICOS DA AUTODEPURAÇÃO Aspectos gerais Zonas de auto depuração O BALANÇO DO OXIGÊNIO DISSOLVIDO Fatores interagentes no balanço de OD Modelos de qualidade das águas A curva do oxigênio dissolvido FORMAS DE CONTROLE DA POLUIÇÃO POR MATÉRIA ORGÂNICA Alternativas de controle Processos de tratamento de esgotos para a remoção de DBO 312 CAPÍTULOS Modelagem clássica do oxigênio dissolvido (modelo de Streeter-Phelps) 8.1. INTRODUÇÃO CINÉTICA DA DESOXIGENAÇÃO Formulação matemática Coeficiente de desoxigenação KJ Coeficiente de remoção de DBO efetiva no rio (Kj) Resumo dos valores dos coeficientes de decomposição dadbo A influência da temperatura CINÉTICA DA REAERAÇÃO Formulação matemática 329

6 O coeficiente de reaeração K A influência da temperatura AS EQUAÇÕES DA MISTURA ESGOTO - RIO : A CURVA DE DEPLEÇÃO DO OXIGÊNIO DISSOLVIDO SEGUNDO O MODELO DE STREETER-PHELPS Cálculo do perfil de oxigênio dissolvido em função do tempo Cálculo do tempo crítico Cálculo do déficit crítico e da concentração crítica de oxigênio Cálculo da eficiência requerida para o tratamento OBTENÇÃO DOS DADOS DE ENTRADA PARA O MODELO Dados necessários Vazão de esgotos (Qe) Oxigênio dissolvido no rio, a montante do lançamento (OD r ) Oxigênio dissolvido no esgoto (ODe) DBOs no rio, a montante do lançamento (DBO r ) DBOs do esgoto (DBO e ) Coeficiente de desoxigenação (K 1 ) e de decomposição da DBO (~) Coeficiente de reaeração (K2) Concentração de saturação de OD (C s ) Oxigênio dissolvido mínimo permissível (ODmín) e DBO máxima permissível (DBO mán ) APLICAÇÃO DO MODELO DE STREETER-PHELPS PARA LANÇAMENTO PONTUAL ÚNICO APLICAÇÃO DO MODELO DE STREETER-PHELPS PARA CONTRIBUIÇÕES MÚLTIPLAS VAZÃO E CARGAS INCREMENTAIS POR DRENAGEM DIRETA E POLUIÇÃO DIFUSA MODELO DE OD EM CONDIÇÕES DE FLUXO DISPERSO 389 Modelagem CAPÍTULO 9 avançada do oxigênio dissolvido 9.1. INTRODUÇÃO 397

7 9.2. MODELAGEM DO OXIGÊNIO DISSOLVIDO EM CONDIÇÕES DE ANAEROBIOSE SEDIMENTAÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA Conceitos gerais Coeficiente de remoção global de DBO no rio (K) Coeficiente de remoção de DBO por sedimentação (Ks) Resumo dos valores dos coeficientes de remoção de DBO Perfil de OD e DBO considerando a sedimentaçã0-r CONSUMO DE OXIGÊNIO PELA NITRIFICAÇÃO Fenômenos interagentes Modelagem simplificada do nitrogênio Consumo de oxigênio na nitrificação Coeficientes do modelo de nitrogênio CARGAS DIFUSAS INTERNAS (DEMANDA DO SEDIMENTO, RESPIRAÇÃO, FOTOSSÍNTESE) Preliminares Demanda de oxigênio do sedimento Fotossíntese e respiração Carga difusa de DBO (sem vazão) Análise da não consideração dos fenômenos da sedimentação, demanda bentônica, fotossíntese e respiração MODELO COMPLETO DE DBO E OD NO CURSO D'ÁGUA Equações do modelo completo de OD e DBO Implementação computacional do modelo de OD e DBO em planilha eletrônica Exemplo de aplicação do modelo completo de OD e DBO com integração numérica 437 CAPÍTULO 10 Modelagem do nitrogênio e fósforo MODELAGEM DO NITROGÊNIO Formas do nitrogênio, Conversão da matéria nitrogenada Modelagem do nitrogênio em cursos d'água 466

8 10.2. MODELAGEM DO FÓSFORO : Formas do fósforo Implicações do fósforo no meio aquático Fontes de fósforo Relação NIP em curso d'água Modelagem do fósforo em cursos d'água CONTROLE DO NITROGÊNIO E DO FÓSFORO 482 CAPÍTULO 11 Modelagem de coliformes ORGANISMOS PATOGÊNICOS E INDICADORES DE CONTAMINAÇÃO FECAL Organismos patogênicos Classificação ambiental das infecções relacionadas com a água Organismos indicadores de contaminação fecal MODELAGEM DE COLIFORMES EM CURSOS D'ÁGUA Preliminares' Cinética do decaimento bacteriano 504 \ CONTROLE DA CONTTAMINAÇAO POR ORGANISMOS PA TOGÊNICOS Eficiência requerida na remoção de coliformes Remoção de coliformes nos processos usuais de tratamento de esgotos Desinfecção dos esgotos 511 Calibração CAPÍTULO 12 de modelos e análise da incerteza CALIBRAÇÃO DE MODELOS 'Preliminares Minimização de função de erro Avaliação do ajuste do modelo Calibração usando a ferramenta Solver do Excel

9 12.2. VERIFICAÇÃO DO MODELO (ANÁLISE DOS RESÍDUOS) ANÁLISE DA INCERTEZA Preliminares : Simulação Monte Carlo ANÁLISE DE SENSIBILIDADE Preliminares Análise de sensibilidade informal l Análise de erros de primeira ordem Análise de sensibilidade por simulação Monte Carlo Utilização da Análise da Incerteza para calibração de modelos 565 CAPÍTULO 13 Modelo de qualidade da água de rios QUAL-UFMG INTRODUÇÃO UTILIZAÇÃO DO PROGRAMA QUAL-UFMG RESULTADOS FORNECIDOS PELO QUAL-UFMG 574 REFERÊNCIAS