Sistema de Modelação MOHID Modelo Ecotoxicológico Aplicação à Bacia do Trancão

1. Sistema de Modelação MOHIDModelo EcotoxicológicoAplicação à Bacia do Trancão Ana Rosa Trancoso (ana.rosa.maretec@ist.utl.pt) LIFE02/ENV/P/000416

2. Índice • SIG e base de dados • Modelação • Sistema MOHID • Aplicação: Bacia do Trancão • Hidrodinâmica • Modelo Ecotoxicológico • Trabalho em desenvolvimento

3. Sistema de Informação Geográfica • Base de Dados: • Armazenamento • Tratamento • Análise • Georeferenciação • Partilha

4. Vantagens do SIG • Sistematização dos dados experimentais • Partilha na Internet • Opções de pesquisa e inquérito facilitadas pela georeferênciação • Comparação com os resultados da modelação • Estrutura geral permite integração de outros dados e de outros projectos.

5. O que é um Modelo? • Cálculo dos processos físicos que ocorrem no meio aquático • Hidrodinâmica • Transporte de propriedades (sedimentos, nutrientes, metais, etc...) • Processos específicos de cada propriedade (erosão, deposição, consumo, etc...) • Continuidade Espacial e Temporal • Simulação de Cenários de Gestão

6. Caudal do Rio Maré Hidrodinâmica Vento Ondas Transporte Tipo de Sedimentos Processos de deposição/erosão Matéria em Suspensão Vel. Queda Salinidade Extinção da Luz Propriedade tóxica Nutrientes Fitoplâncton Ecotoxicidade Bactérias Zooplâncton http://www.mohid.com

7. MOHID GUI MOHID GIS Ficheiros ASCII - MOHID Markup Language Ficheiros HDF 5 –Dados Matricial 4D Sistema Integrado MOHID Land MOHID Soil Executable Library Mohid Base 3 Soil modules Basin Delineator Digital Terrain Creator MOHID Water Interprocess Communication Soil, Soil Properties,... Triangulator River Network Mohid Base 2 Grid and Atmosphere modules 0D Main Horizontal Grid,Vertical Grid, Atmosphere, Advection Diffusion, ... Mohid Base 1 Process, IO and Function modules Global Data, Water Quality, Sediment Quality, EnterData, HDF, Functions, Time, LUD, Triangulation, Time Series, ...

8. Mohid Water – Exemplos • Traçadores lagrangeanos • Contaminação microbiológica • Dispersão de poluentes

9. Trancão Mohid Water – Exemplos II • Hidrodinâmica • Salinidade

10. Mohid GIS – Interface Gráfica • Geração de • Malhas curvilíneas • Modelos digitais de terreno • Batimetrias • Delimitação de bacias • Geração de redes de drenagem • Definição automática de secções transversais • Sobreposição de mapas temáticos • Visualização 4D • 3D (x,y,z) • Tempo (t) Digital Terrain Creator Basin Delineator

11. Mohid Land – Aplicação ao Trancão Precipitação [mm/h] • Bacia impermeável • Precipitação Outubro 2004 Caudal de escoamento superficial Caudal na rede fluvial

12. Transporte de uma Propriedade Genérica Conservativa • Descarga de 0.1 m3/s durante 2h • Concentração inicial – 1kg/m3

13. 1 Ecotoxicidade [TU] 0.5 EC50 Concentração do efluente Modelo Ecotoxicológico • Abordagem “top-down”: Efluente = mistura de substânciasé tratado como uma propriedade conservativa • Descarga e transporte de efluentes na rede fluvial • Cálculo da Ecotoxicidade a partir da diluição do efluente descarregado • Calibração com os resultados dos bioensaios Assumindo que não existe interacção entre os efluentes

14. Caudal de descarga [m3/s] 10-5 < Q < 10-4 10-4 < Q < 10-3 10-3 < Q < 10-2 Efluentes descarregados IF05 IST32 IP10 IST41 IO08 IF03 IF35 IC14 IO39 W45 IR24

15. IF05 IST32 IP10 IO08 IST41 IF03 IF35 IO39 IC14 W45 IR24 Risco potencial de toxicidade • Considerando todas as descargas com o mesmo caudal e precipitação constante de 1 mm/dia (avaliação da capacidade de diluição do meio receptor) Maior Toxicidade Menor capacidade de diluição

16. Composição da Toxicidade Global à saída IST32 IF05 IP10 IO08 IST41 IF03 IF35 IO39 IC14 W45 IR24 Risco de Toxicidade para a bacia do Trancão • Utilizando os caudais reais de descarga dos efluentes e precipitação constante de 1 mm/dia Efluentes descarregados em cabeceiras aumentam a toxicidade localmente (IC14; IF05, IF03, IF35) • Têm importância na composição da toxicidade global no meio receptor: • Efluentes com grande fluxo de descarga (W45) • Efluentes muito tóxicos independentemente do local de descarga

17. Cenários/Sensibilidade da bacia Pré-diluição do efluente com maior toxicidade à saída (IC14) 9 1.74x10-3 1.2 Pré-diluição do efluente com maior concentração à saída (W45) 0.09 0.01 90 Pré-diluição de um efluente tóxico descarregado numa zona intermédia no meio receptor (IST41) 11 7.41x10-4 0.01 Pré-diluição de um efluente tóxico descarregado numa cabeceira (IF05) 4.63x10-4 6 0.24 Descarga de IC14 numa linha de água com maior capacidade de diluição 9 1.74x10-3 24.18

18. Outubro 2004 Precipitação [mm/h] Quando o caudal aumenta a toxicidade baixa

19. Outubro 2004

20. Conclusões do Modelo Ecotoxicológico • Situações de ocorrência de picos de toxicidade: • Períodos de seca • 1º evento de precipitação anual (First Flush Flood) • Redução da toxicidade no meio receptor: • Pré-diluição dos efluentes • Descargas desfasadas no tempo • Descargas em zonas intermédias da bacia • Zonas de maior risco na bacia do Trancão: • Zonas sujeitas a descargas tóxicas efectuadas nas cabeceiras das linhas de água: Ribeira de Loures e Ribeira de Fanhões. • Necessidade de caracterizar bem o sistema contabilizando-se as principais fontes de poluição pontual e difusa.

21. Trabalho em Desenvolvimento Acoplamento de modelos biogeoquímicos (0D) Light Phytoplankton Zooplankton Organic matter Nutrients Temperature Bacteria

22. Modelos de Qualidade da Água • WaterQuality • Adaptado do modelo pelágico WASP da EPA, com 15 compartimentos. Bastante utilizado em estuários, zonas costeiras e reservatórios. • CEQUALW2 • Adaptado do modelo pelágico e bêntico CEQUALW2, com numero variável de compartimentos. Duas décadas de utilização em reservatórios, lagos e estuários. • Life • Modelo pelágico que inclui ciclos bacterianos e estequiometria variável (Tese PhD) • SedimentQuality • Modelo que simula o ciclo biogeoquímico do carbono e azoto em meios não saturados com ciclos bacterianos e estequiometria variável, baseado em RZWQM/OMNI

23. Conclusões / Trabalho Futuro • Base de Dados e GIS são ferramentas úteis que ainda devem ser melhoradas • MOHID GIS gera dados de entrada e permite visualizar resultados • MOHID Land calcula hidrodinâmica, transporte de propriedades e toxicidade de descargas no meio receptor. • Trabalho Futuro • Finalizar o desenvolvimento do MOHID Land • Acoplar MOHID Water and MOHID Land através de MPIs • Calibração do modelo com resultados de projectos