PROPOSTA DE CONSTRUÇÃO DE UMA ESTAÇÃO DE MONITORAMENTO DA QUALIDADE DA ÁGUA NO RIO PARAÍBA DO SUL: MODELAGEM MATEMÁTICA E COMPARAÇÃO DE DADOS.

por Elton Alvarenga Pessanha Junior publicado 24/09/2020 14h55, última modificação 20/10/2023 16h30

CRISTINE NUNES FERREIRA (ORIENTADORA)
SIMONE VASCONCELOS SILVA (COORIENTADORA)

Os rios são as fontes de água potável mais importantes para sobrevivência humana, que leva em conta fatores sociais políticos e econômicos associados. O risco da escassez da água até 2050 é real, com previsão de 2,4 bilhões de pessoas sobrevivendo com extrema restrição hídrica. Nesta dissertação foi trabalhado seguindo a premissa que o desenvolvimento econômico pode estar aliado a sustentabilidade ambiental se for investido recursos visando o aumento de tecnologia voltada para esta área. Por esta razão, nesta dissertação o objetivo foi construir uma estação em bancada de monitoramento da qualidade água do rio Paraíba do Sul, localizada às vizinhanças de sua da foz visando a coleta e análise sistemática de parâmetros importantes da qualidade da água. O dispositivo de monitoramento foi composto por sensores que mensuram quatro parâmetros consistentes para a qualidade da água. Após aferição dos sensores os dados foram gravados em cartão micro SD, posteriormente analisados via modelagem matemática. Foi feito um estudo via método numérico e modelagem matemática relacionado parâmetros OD e DBO levando em conta dados da temperatura e vazão. Com a análise dos dados preexistentes coletados na PICG e estações em funcionamento da INEA, verificou-se que o método que forneceu um maior nível de confiança na descrição da relação entre oxigênio dissolvido e temperatura, usando o método da regressão linear. Através desse método pôdese determinar a constante de saturação de OD do rio. Esse estudo forneceu dados reais para a validação do modelo de Streeter-Phelps que foi usado para avaliar a relação entre os parâmetros de OD e DBO. Neste trabalho, foi estudado a importância da pesquisa de monitoramento que fornecerá dados brutos para a validação de modelos teóricos que possam ser base de pesquisas científicas visando criação de novos modelos, promovendo o diagnóstico e posteriormente a predição do comportamento do rio. Os modelos matemáticos ajudam na previsão de desastres ambientais e concessão de outorgas. Com os dados de pesquisas no PICG e estações do INEA pôde-se fazer alguns estudos de modelagem matemática e análise com sucesso. Futuras pesquisas, complexas, poderão ser desenvolvidas na área como por exemplo: a predição de poluentes, antecipação de desastres naturais e alerta de acidentes ambientais

Palavras-chave: Monitoramento da Qualidade da água, Método dos Mínimos Quadrados, Modelo Streeter-Phelps, Concessão de outorgas.

Rivers are the most important sources of drinking water for human survival, which takes into account associated political and economic social factors. The risk of water scarcity by 2050 is real, with an estimated 2.4 billion people surviving with extreme water restriction. In this dissertation was worked following the premise that economic development can be allied to environmental sustainability if resources are invested aiming the increase of technology aimed at this area. For this reason, in this dissertation the objective was to  construct a station in the water quality monitoring station of the Paraíba do Sul river, located in the vicinity of its mouth, aiming at the systematic collection and analysis of important water quality parameters. The monitoring device was composed of sensors that measure four parameters consistent with water quality. After measuring the sensors, the data were recorded on micro SD card, later analyzed via mathematical modeling. A numerical method and mathematical modeling related to OD and BOD parameters were carried out taking into account temperature and flow data. With the analysis of the preexisting data collected in the IGCP and INEA operating stations, it was verified that the method that provided a higher level of confidence in the description of the relation between dissolved oxygen and temperature, using the linear regression method. Through this method, the OD saturation constant of the river was determined. This study provided real data for the validation of the Streeter-Phelps model that was used to evaluate the relationship between OD and BOD parameters. In this work, we studied the importance of monitoring research that will provide raw data for the validation of theoretical models that may be the basis of scientific research aiming at the creation of new models, promoting the diagnosis and later prediction of river behavior. Mathematical models help predict environmental disasters and grant awards. With the research data at the PICG and INEA stations it was possible to do some studies of mathematical modeling and analysis with success. Future complex investigations could be developed in the area such as: prediction of pollutants, anticipation of natural disasters and alert of environmental accidents

Keywords: Water Quality Monitoring, Least Squares Method, Streeter-Phelps Model, Granting of Grants.

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