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Introdução à gestão ambiental e Introdução à gestão ambiental e aos modelos hidrológicosaos modelos hidrológicos
Carlos Ruberto Fragoso Júnior
Desenvolvimento SustentávelDesenvolvimento Sustentável
Suprir a geração atual sem comprometer a futura
Depende de ações sustentáveis através de um planejamento integrado;
Sugere mecanismos de gestão que visem minimizar o uso e degradação dos recursos naturais sem comprometer o desenvolvimento.
Ecossistemas AquáticosEcossistemas Aquáticos
• Importância sócio-econômica-ambiental
• Grande diversidade e produtividade biológica
• Fragilidade às agressões antrópicas, promovendo profundas modificações...
Distúrbios nos ecossistemasDistúrbios nos ecossistemas
Diversos registros nos últimos 200 anos (a maioria relacionado a eutrofização)!!!
Alterações nos fatores condicionantes afetam o estado atual de um sistema;
Distúrbios nos ecossistemasDistúrbios nos ecossistemas
Distúrbios nos ecossistemasDistúrbios nos ecossistemas
Distúrbios nos ecossistemasDistúrbios nos ecossistemas
Mudanças catastróficas!!!Mudanças catastróficas!!!
Oscilação entre estados
alternativos estáveis:
Estados AlternativosEstados Alternativos
Outros fatores condicionantesOutros fatores condicionantes
• Biomanipulação (biológica)
• Pesca (social)
• Pisciculturas (social)
• Mudanças climáticas (climatológica)
• Barragens (física)
• ....
Importante!!!Importante!!!
Toda interferência externa deve ser cuidadosamente investigada no intuito de prevenir mudanças indesejáveis dos padrões naturais do regime hidrológico (quantidade e qualidade da água).
Gestão AmbientalGestão Ambiental
A gestão ambiental é uma prática muito recente, que vem ganhando espaço nas instituições públicas e privadas. Através dela é possível a mobilização das organizações para se adequar à promoção de um meio ambiente ecologicamente equilibrado.
Gestão AmbientalGestão Ambiental
Gestão AmbientalGestão Ambiental
Os princípios e objetivos desta política seriam:
1. Identificação e avaliação dos problemas ambientais;
2. Formulação de cenários de evolução;
3. Definição de prioridades e metas;
4. Medidas e instrumentos de política;
5. Implementação e controle.
Complexidade dos EcossistemasComplexidade dos EcossistemasProcessos físicos:Processos físicos:- precipitação- precipitação- evaporação- evaporação- evapotranspiração- evapotranspiração- infiltração- infiltração- percolação- percolação- escoamento superficial- escoamento superficial- escoamento subterrâneo- escoamento subterrâneo
Processos abióticos:Processos abióticos:- resuspensão- resuspensão- sedimentação- sedimentação- mineralização- mineralização- nitrificação- nitrificação- denitrificação- denitrificação- adsorção- adsorção- reaeração- reaeração
Complexidade dos EcossistemasComplexidade dos Ecossistemas
Processos bióticos:Processos bióticos:- fotossíntese- fotossíntese- assimilação- assimilação- produção- produção- respiração- respiração- mortalidade- mortalidade- predação- predação- decomposição- decomposição
Complexidade dos EcossistemasComplexidade dos Ecossistemas
Como quantificar?Como quantificar?
Modelos matemáticos
Como lidar com tanta complexidade?Como lidar com tanta complexidade?
Como avaliar impactos ambientais?Como avaliar impactos ambientais?
QuestõesQuestões
O que são Modelos?O que são Modelos?
O que são Modelos?O que são Modelos?
ModelosModelos
Modelo é uma representação simplificada de algum objeto ou sistema, numa linguagem de fácil acesso e uso
Desenvolvido com o objetivo de entender o sistema e de prever as respostas do sistema em diferentes circunstâncias
SistemaQualquer estrutura, esquema ou procedimento, real ou abstrato, que em um dado tempo de referência se interrelaciona com uma entrada e uma saída.
Representacão SIMPLIFICADA do comportamento do sistema.
Modelo
SISTEMAENTRADAS
SAÍDAS
Modelos mais utilizados: Modelos matemáticos
Sistemas x ModelosSistemas x Modelos
Modelos MatemáticosModelos Matemáticos
Representação matemática dos processos ambientais em sistemas hídricos
• Sistemas artificiais• controle do homem• variáveis controladas• saídas são mais previsíveis• Exemplos: circuitos elétricos, edifícios
• Sistemas naturais• Não foram dimensionados pelo homem• Processos físicos nem sempre completamente entendidos• Saídas mais imprevisíveis• Observar comportamento para diminuir ignorância• Exemplos: bacias hidrográficas, estuários
SistemasSistemas
Questões intrigantes!Questões intrigantes!
Se é possível medir as variáveis de interesse em meu sistema por que necessito de um modelo?
Se eu disponho de um modelo por que necessito medir as variáveis de interesse?
Um modelo é uma representacão simplificada de algum objeto ou sistema desenvolvido com o objetivo de entendê-lo e buscar suas respostas para diferentes entradas.
O modelo deve ser visto como uma ferramenta e não como um objetivo.
Nenhum modelo cria informação !!
Modelos - PrincípiosModelos - Princípios
Extender séries de vazões observadas no espaço e no tempo;
avaliar estratégias operacionais;
Prever a resposta da bacia antes de modificações (estruturais e não estruturais);
calcular eventos extremos (cheias);
Avaliar a qualidade da água
Previsão de vazões;
Uso de modelos hidrológicosUso de modelos hidrológicos
• Hidrologia do início do século(?) até a década de 60:
• Conceitos, experimentos• Equações fundamentais (Darcy, Saint Venant)• Experimentos de Horton• Evapotranspiração• Ler Coletânea de papers Streamflow Generation
Processes
Questões históricasQuestões históricas
• Hidrologia do início do século(?) até a década de 60:
• Conceitos, experimentos• Equações fundamentais (Darcy, Saint Venant)• Experimentos de Horton• Evapotranspiração• Ler Coletânea de papers Streamflow Generation
Processes
Questões históricasQuestões históricas
Histórico de desenvolvimentoHistórico de desenvolvimento1925-1960 (Streeter-Phelps)Problemas: efluentes primários e não tratados
Poluentes: DBO/OD
Sistema: rios e estuários (1D)
Cinéticas: linear
Soluções: analíticas
1960-1970 (computacional)Problemas: efluentes primários e não tratados
Poluentes: DBO/OD
Sistema: rios e estuários (1D / 2D)
Cinéticas: linear
Soluções: analíticas e numéricas
DBO OD
Reaeração
P R ODsed
Histórico de desenvolvimentoHistórico de desenvolvimento
1970-1977 (Biologia)Problemas: eutrofização
Poluentes: nutrientes
Sistema: rios, lagos e estuários (1D / 2D / 3D)
Cinéticas: não-linear
Soluções: numéricas
1977- hoje (Tóxicos)Problemas: tóxicos
Poluentes: orgânicos e metais
Sistema: interações água-sedimento
Interações da cadeia alimentar (1D / 2D / 3D)
Cinéticas: não-linear
Soluções: numéricas e analíticas
Peixes
Zoo
Fito
NO3 NH3 Norg
PO4 Porg
Sólidos
Sólidos Águaintersticial
Bentos
Tóxicos Biota
água
sedimento
• Na década de 90, os avanços de modelos distribuídos na escala da bacia hidrográfica (meso escala) mostrou avanços importantes principalmente através: do uso do geoprocessamento que permitiu a identificação espacial das variáveis de entrada e de atributos físicos das bacias, também utilizada nos citados modelos no parágrafo anterior; uso de incerteza na estimativa de parâmetros mas sensíveis;
Impulso de Sensoriamento Remoto e SIGImpulso de Sensoriamento Remoto e SIG
• Conceitualmente o desafio sempre foi muito grande devido a vários fatores como os seguintes: – como representar um processo que observamos a nível pontual,
para uma escala espacial de milhares de quilômetros quadrados?
– como representar a irregularidade da natureza na forma de variáveis e parâmetros que representem de forma adequada os principais processos quantitativos e qualitativos?
– como diminuir a incerteza das estimativas das variáveis hidrológicas e dos parâmetros de vários sub-modelos, quando existem apenas a variável observada de entrada (precipitação e evapotranspiração) e de saída (vazão ou nível) de uma bacia?
– como amostrar elementos da bacia que permita avaliar o comportamento hidrológico a partir de visita ao campo (como outras ciências fazem)?
Desafios no desenvolvimento de modelos Desafios no desenvolvimento de modelos chuva-vazãochuva-vazão
• Ainda os computadores:• Processamento paralelo• Interação com SIG• Usuário (interface)• Sistemas de Suporte à Decisão• Ciclos biogeoquímicos• Organismos Aquáticos
Presente - FuturoPresente - Futuro
• Até segunda que vem...