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RESUMO Este trabalho investiga a renovação das águas no Complexo Estuarino de Paranaguá (CEP), localizado no estado do Paraná, Brasil, usando o sistema de modelagem computacional SisBaHiA®. Um modelo de circulação hidrodinâmica, para a definição dos padrões de circulação, e um modelo de transporte Euleriano, para calcular a taxa de renovação (TR), idade da água (IA) e escoamento residual, foram implementados. A TR, a IA e o escoamento residual foram determinados para diferentes cenários hidrodinâmicos, com períodos representativos de verão e de inverno e, consequentemente, com diferentes forçantes (maré, vazão ou vento) com o objetivo de identificar as possíveis áreas de estagnação. Os resultados obtidos mostram que a maré e as vazões fluviais são os forçantes de maior importância na renovação das águas do CEP. Em todos os cenários foram identificadas duas possíveis áreas de estagnação, que apresentam menores TRs e maior IA, quando comparadas com outras regiões, a saber, a região da baía dos Pinheiros e a região próxima à cidade de Paranaguá. Durante o verão e considerando todos os forçantes, as TRs na região da baía dos Pinheiros e na região próxima à cidade de Paranaguá são menores que 95%, enquanto nas demais regiões do CEP os valores são superiores a 95%.
ABSTRACT This work investigates the water renewal in the Paranaguá Estuarine Complex (PEC), located in the state of Paraná, Brazil, using the SisBaHiA® computer modelling system. A hydrodynamic circulation model, for the definition of hydrodynamic circulation patterns, and an Eulerian transport model, for the computation of the water renewal rate, water age and residual circulation, were implemented. The water renewal rate, water age and residual circulation were computed for different hydrodynamic scenarios, with representative summer and winter periods and, consequently, with different forcings (tide, river flow or wind), in order to identify possible stagnation areas. Results show that the tide and the river flows are the most important forcings in the water renewal of the PEC. Two possible stagnation areas were identified in all scenarios, which presented lower renewal rates and higher water ages when compared to the other regions, namely, the Pinheiros bay region and the region near to Paranaguá city. During the summer and taking into account all the forcings, renewal rates in the Pinheiros Bay region and near the city of Paranaguá are less than 95% whereas in the other regions of the PEC, the values are higher than 95%.
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RESUMO Um estudo de campo foi realizado em um trecho de aproximadamente 70 km do rio Piabanha, localizado entre Petrópolis e Areal, na região serrana do Estado do Rio de Janeiro, para estimar as características de transporte e dispersão de contaminantes usando técnicas de traçadores fluorescentes. A análise dos resultados de dois trabalhos de campo, realizados no outono de 2012, permitiu determinar os valores de tempo de trânsito, vazão líquida, velocidade média e coeficiente de dispersão longitudinal. Utilizou-se os dados de vazão e velocidade média obtidos nos ensaios com traçadores para calibrar o modelo hidrodinâmico unidimensional Hydrologic Engineering Center’s River Analysis System (HEC-RAS). Considerando que parâmetros hidráulicos obtidos por métodos clássicos em rios com geometria muito irregular, como a do rio Piabanha, não são adequados para representar as características médias de um trecho, os ensaios com traçadores representaram uma boa alternativa para obtenção de parâmetros necessários a modelos hidrodinâmicos. Os resultados obtidos pelo modelo HEC-RAS apresentaram ótima concordância com os dados obtidos por meio dos ensaios com traçadores fluorescentes.
ABSTRACT A field study was carried out on a reach of approximately 70 km of Piabanha river, located between Petrópolis and Areal, in the highlands of Rio de Janeiro State to estimate the transport and dispersion characteristics of contaminants using dye tracers techniques. The results of field campaigns, conducted in the fall of 2012, allowed to determine the values of transit time, flow rate, mean flow velocity and longitudinal dispersion coefficient. The flow rate and mean velocity obtained in situ with dye tracers were used to calibrate the one-dimensional hydrodynamic model Hydrologic Engineering Center’s River Analysis System (HEC-RAS). Whereas hydraulic parameters obtained by classical methods for rivers with very irregular geometry such as Piabanha river are not suitable for representing the average characteristics of a river stretch, the results obtained with tracers represented a good alternative to obtain parameters used in hydrodynamic models. The results obtained by the HEC-RAS are in excellent agreement with those obtained by the experiments with fluorescent tracers.
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RESUMO Foram avaliados os efeitos de ações antrópicas sobre o sistema costeiro de Ubatuba (SP) através de modelos que descrevem os mecanismos e as reações envolvidas na dispersão de indicadores microbiológicos (coliformes termotolerantes e enterococos) na água do mar. A análise da qualidade das águas destinadas à recreação, além de ser uma ação importante em termos de saúde pública, também se justifica em vista da importância da atividade turística em Ubatuba, possuindo, ainda, grande relevância para o planejamento ambiental. Na modelagem, foram utilizados os módulos do sistema Delft3D. No módulo de qualidade da água, foram estudados os mecanismos de dispersão dos poluentes, a partir da associação de dados de poluição com os resultados do módulo hidrodinâmico, em duas enseadas em Ubatuba (SP): Flamengo e Palmas. Os resultados obtidos permitem afirmar que o sistema de correntes nas enseadas, determinado pela geomorfologia da região, não confere alta capacidade de diluição e dispersão de efluentes na área de estudo. Todavia, a circulação marinha e os processos envolvidos no decaimento das bactérias são suficientes para difundir e diminuir suas concentrações ao longo das enseadas. Concluiu-se que a modelagem ambiental reproduziu de maneira satisfatória os processos envolvidos no transporte e na difusão de indicadores microbiológicos, contribuindo com os estudos sobre os efeitos das atividades antrópicas no sistema costeiro de Ubatuba.
ABSTRACT The effects of human activities on the coastal system of Ubatuba (SP) were evaluated through models that describe the mechanisms and reactions involved in the dispersal of microbiological indicators (thermotolerant coliforms and enterococci) in seawater. Analysis of the quality of water intended for recreation as well as being an important action in terms of public health, is also justified in view of the importance of tourism in Ubatuba, having also great importance to environmental planning. In modeling, the modules Delft3D system were used. In the water quality module, the pollutants dispersal mechanisms were studied, from the association of pollution data with the results of the hydrodynamic module, in two bays in Ubatuba: Flamengo and Palmas. The results allow us to state that the system of currents, determined by the geomorphology of the area, does not provide high capacity for dilution and dispersion of effluents in the study area. However, the marine circulation and the processes involved in the decay of bacteria are enough to spread and reduce their concentrations along the bays. It was concluded that environmental modeling reproduced satisfactorily the processes involved in the transport and diffusion of microbiological indicators, contributing to the studies on the effects of human activities on the coastal system of Ubatuba.