Historical cases of CBRN terrorism - D2-1-Scenario-template-etc

Finalmente, será realizada a modelagem da qualidade de água do açude, através de dados obtidos de estudos anteriores de demanda hídrica do Açude Patu, com base no balanço hídrico do açude. A simulação do balanço hídrico do açude não contabiliza perdas por infiltração, nem ganhos provenientes de aquíferos subterrâneos, devido à área em estudo se situar na região semiárida, com solo de hidrogeologia cristalina, é comum admitir desprezíveis esses valores (CAMPOS et al. 2006).

A simulação do balanço hídrico do reservatório utiliza dados de afluência da COGERH, do período entre janeiro de 1989 e dezembro de 2012, e de lâmina evaporada do Instituto de Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Para poder contabilizar as perdas por evaporação é necessário estimar outro polinômio a partir do diagrama CAV que relaciona o volume com sua respectiva área, obtendo volume evaporado a partir de dados de evaporação média mensal multiplicada pela área (ROCHA, V 2015). A equação utilizada para simulação do balanço hídrico encontra-se abaixo (Equação 2).

Vi = Vi-1 + Ai-1 - Ei-1 - Ri-1 - Vei-1

Fonte: ROCHA, V(2015). Onde:

 Vi = Volume simulado;

 Vi-1 = Volume observado no mês anterior;  Ai-1 = Afluência ao longo do mês anterior;  Ei-1 = Volume total evaporado no mês anterior;

 Ri-1 = Retirada mensal para usos múltiplos (Maximizada);

 Vei-1 = Volume vertido ou removido pela abertura das comportas ao longo do mês anterior.

Para o balanço de massa (modelagem de elementos mássicos no açude), considerou-se que os elementos são conservativos e as trocas de massa dos mesmos com a atmosfera são desprezíveis, e, portanto o volume de água evaporado não representa saída de massa do constituinte do reservatório.

Os dados utilizados para modelagem da variação da massa, ou concentração do constituinte mássico, não utilizou os dados obtidos das simulações do balanço hídrico, mas sim dados de monitoramento da COGERH para volume do reservatório e volume de afluência modelado, além dos dados do INPE para evaporação, sendo a demanda recalculada através do rearranjo da Equação 2, conforme apresentado na Equação 3.

Equação 3 – Equação para cálculo da demanda hídrica do açude.

Ri-1 + Vei-1= Vi-1 + Ai-1 - Ei-1 - Vi

Fonte: ROCHA, V(2015). Onde:

 Ri-1 = Retirada (demanda) de água;

 Vi = Volume observado no início do mês seguinte (COGERH)  Vi-1 = Volume observado no fim mês anterior (COGERH);  Ai-1 = Afluência ao longo do mês anterior (COGERH);  Ei-1 = Volume total evaporado no mês anterior (INPE);

61  Vei-1 = Volume vertido ou removido pela abertura das comportas ao longo do

mês anterior. (SIMULADA);

Em alguns casos a demanda hídrica (retirada mensal mais vertimento) tornou-se negativa, o que significa dizer que o modelo para cálculo de afluência adotado pela COGERH esta possivelmente subestimando a real afluência que ocorre no açude.

Com base em simplificações da Equação 3, para cálculo de balanço de massa adotando hipótese de mistura completa, que admite a concentração do constituinte constante em todo o reservatório (volume de controle), ou seja, ela não varia significativamente em função do espaço (dx, dy, dz), foi obtido o balanço de massa (Equação 4) utilizado no estudo de caso do açude Patu.

Equação 4 – Equação de balanço de massa para reservatórios, considerando mistura

completa.

𝑑𝑀

𝑑𝑡 = 𝑤(𝑡) − 𝑄𝑠𝐶𝑚 − 𝐾𝑉𝐶𝑚 − 𝑉𝑠𝐴𝑠𝐶𝑚 Fonte: Adaptação PORTO et al., (1991).

Onde:

 M = VC, isto é, volume multiplicado pela concentração.  dM/dt = Variação da massa no reservatório;

 W(t) = carga afluente ao reservatório;

 QsCm = Descarga do reservatório, sendo Qs =Vazão que sai e Cm =Concentração da mistura completa;

 KVCm = reações que ocorrem no reservatório (biológicas, químicas e físicas), para K = Coeficiente de reação, V = Volume, Cm = Concentração da mistura completa;

 VsAsCm = Sedimentação que ocorre no reservatório, para Vs= Velocidade de sedimentação, As = Área de sedimentação e Cm =Concentração da mistura completa.

A hipótese de mistura completa representa certo grau de validade, à medida que o padrão de estratificação térmica apresentado pelos reservatórios em regiões semiáridas é, geralmente, de lagos polimíticos, isto é, apresentam muitos períodos anuais de variações diurnas de temperatura (TUNDISI et al., 2008). Presume-se que o reservatório vai aquecendo durante o dia, sofrendo um processo de estratificação com um metalímnio mais definido

62 (maiores variações de temperatura nessa região) no horário vespertino, normalmente entre 16 e 18 horas, e depois a água vai resfriando de noite, sofrendo um processo de desestratificação, o que validaria a hipótese adotada. Segundo a definição de BIRGE (1987), apud TUDISI et al., (2008) para termoclima, esta seria a região no metalímnio que apresenta decaimento da temperatura de pelo menos 1°C a cada metro. Nesse caso, seguindo a rigor esta definição, os reservatórios da região semiárida, portanto, não apresentam essa região, pois as variações de temperatura em todo o corpo d’água normalmente não passam de 2°C. Pode-se afirmar ainda que para o Açude Patu, através de amostragens coletadas em outubro de 2007, a variação em todo o reservatório computada foi de 1,15° C.

De qualquer forma, a camada superior (epilímnio) é bastante homogênea, pois segundo TUNDISI et al., 2008, essa região sofre intensa ação dos ventos e efeitos diurnos de aquecimento e noturnos de resfriamento, que formam termoclimas temporários. Logo, na pior das hipóteses, a modelagem do constituinte de referência para substância conservativa considerando mistura completa seria, pelo menos, válida para região do hepilímnio do açude Patu.

Em termos do estudo de caso, a massa inicial de determinado elemento mássico no açude (obtida pela multiplicação da concentração inicial do constituinte e o volume armazenado pelo reservatório), mais o volume de afluência e a concentração do constituinte neste volume, menos as retiradas do açude devido ao sangramento e as demandas de usos múltiplos do mesmo será igual à massa final no curso d’água. Isto é, a massa final de constituinte no reservatório será equivalente ao estado inicial mais as variações sofridas por ele pelo transporte físico. Seguindo esta linha de raciocínio, com base na associação da equação de balanço hídrico (Equação 3) e de balanço de massa (Equação 4), obtém-se a

Equação 5. Não se considera nenhuma massa perdida por evaporação (essa descarga é nula),

como já mencionado.

Outras considerações relevantes foi admissão de nenhuma variação do constituinte por conta de reações (KVCm = 0), em consequência da hipótese de constituinte conservativo, e sedimentação (VsAsCm = 0. Cabe destacar que íons principais (conservativos) sofrem variações desprezíveis de sua concentração, segundo TUNDISI et al., 2008.

Equação 5 – Equação de balanço de massa considerando mistura completa e elemento

C

V

= C

i-1

V

i-1

+C

A

i-1

-C

(R

i-1

+Ve

i-1)

Fonte: Elaborado pelo autor (2016). Onde:

 CV = Massa do constituinte

 Ri-1 = Retirada (demanda) de água;

 Vei-1 = Volume vertido ou removido pela abertura das comportas ao longo do mês anterior. (SIMULADA);

 C i-1 = Concentração no fim do mês anterior;

 Ca = Concentração do volume de afluência no reservatório;  Cs = Concentração de saída pela retirada mensal e vertimento.

Porém, como foi considerado mistura completa no açude, a concentração de saída do elemento mássico será a média ponderada através dos volumes do reservatório e volume de afluência no mesmo, conforme a Equação 6.

Equação 6 – Equação para cálculo da concentração de saída de um constituinte do

reservatório, considerando mistura completa.

Cs =((C i-1Vi-1 +CaAi-1 )/ (Vi-1 + Ai-1))

Fonte: Elaborado pelo autor (2016).

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