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Uma abordagem para o processo de acompanhamento da variação da qualidade da água de um recurso natural
Iº Encontro de Iniciação Científica da FACE / UNIUV. Slide:_1
Uma abordagem para o processo de acompanhamento da variação da qualidade
da água de um recurso natural:
“IMPACTÔMETRO”
Engº Alexandre Manoel dos Santos, M.Sc
Engº Sérgio Scheer, Dr.
I Encontro de Iniciação Científica da FACE / UNIUV
Uma abordagem para o processo de acompanhamento da variação da qualidade da água de um recurso natural
Iº Encontro de Iniciação Científica da FACE / UNIUV. Slide:_2
Tópicos:
Contexto: A importância do estudo da qualidade da água
Motivações
Objetivos
O Processo de Acompanhamento da Variação da Qualidade da Água
A métrica “IMPACTÔMETRO”: conceito de assinatura de qualidade
Implementação em um contexto computacional
Estudo de Caso: Variação da Qualidade da água do Rio Canoinhas
Considerações Finais
Uma abordagem para o processo de acompanhamento da variação da qualidade da água de um recurso natural
Iº Encontro de Iniciação Científica da FACE / UNIUV. Slide:_3
Contexto:
Como fornecer um padrão de medidas a um engenheiro analista, de tal maneira que seja possível perceber a variação da qualidade a água de um recurso natural ao longo do tempo ?
Como medir a qualidade local ?
Como medir a qualidade global ?
Medidas discretas por Coliformes e DBO
Problema de Escala
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CONAMA – FUNASA e ABNT:
DBO – Demanda Biológica de Oxigênio: O oxigênio presente na água é consumido em função da poluição existente. Sua presença máxima é de 9,1 mg/L à 20ºC (baixa solubilidade do Oxigênio)
Coliformes Fecais: amostras com contagem visual em laboratório
Contexto: Variáveis envolvidas
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Exemplo de descrição gráfica de uma variação de quantidades:
Dificuldade na descrição de melhoras ou pioras relativas
Contexto: Problema de Escala
?
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Motivações:
Origem em um projeto da FUNCITEC – Fundação de Ciência e Tecnologia do Estado de Santa Catarina: “Monitoramento de Águas e tratamento de dejetos suínos da Bacia do Rio Canoinhas”
Resposta à Problemática do acompanhamento da variação da qualidade da água de um dado recurso natural
Desenvolvimento de uma abordagem sensível tanto às pequenas como às grandes variações de qualidade da água
Uma abordagem para o processo de acompanhamento da variação da qualidade da água de um recurso natural
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Objetivos:
Apresentar uma abordagem para o processo de acompanhamento da variação da qualidade da água de um recurso natural:
apresentar o seu modus operandi (processo);
descrever a definição do conceito de assinatura de qualidade;
Implementar em um contexto computacional o conceito de “Assinatura de Qualidade” de um recurso natural: “IMPACTÔMETRO”;
Apresentar um sistema computacional especialmente desenvolvido para operacionalização desta abordagem
Apresentar um estudo de caso para descrever a aplicabilidade daabordagem desenvolvida (prova cabal de funcionamento)
Uma abordagem para o processo de acompanhamento da variação da qualidade da água de um recurso natural
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O modus operandi da abordagem:
A qualidade da água é considerada em termos de Coliformes Totais, Coliformes Fecais e DBO, de acordo com o seguinte processo:
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A métrica “IMPACTÔMETRO”:
A métrica “IMPACTÔMETRO” é representada por uma estrutura matemática constituída por seis elementos, por tanto, uma sêxtupla:
Impactômetro = { PCA, PCC, IQL, EQ, IQG, AQ }
PCA: Lista ordenada de pontos geográficos de coleta da assinatura;
PCC: Conjunto de pontos geográficos de coleta para comparação;
IQL: Conjunto de Índices de Qualidade Local de cada ponto geográfico;
EQ: Espectro de Qualidade, domínio de valores para IQL e IQG;
IQG: Índice de Qualidade Global associado à cada Assinatura
AQ: Assinatura de qualidade da água
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Cada ponto PCA é descrito em termos de coordenadas UTM / SAD-69, obtidas de um aparelho GPS;
A lista é ordenada para descrever uma relação de precedência ao longo do recurso natural – faz parte da assinatura de qualidade;
A lista está descrita abaixo:
Exemplo:
Ponto Geográfico Assinatura - PCA
PCA = { pca1, pca2, ..., pcan } onde pcai = (Xutm ; Yutm)
pca9 = (7.106.866,500 ; 585.062,638)
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Cada ponto PCC é também descrito em termos de coordenadas UTM / SAD-69, obtidas de um aparelho GPS;
O conjunto de PCC descreve os pontos geográficos que podem serutilizados para comparação com os demais PCA’s da abordagem;
Os pontos PCC não fazem parte da assinatura de qualidade;
O conjunto está descrito abaixo:
Mesma estrutura de dados dos PCA, são pontos geográficos, porém as quantidades podem ser diferentes;
Ponto Geográfico Comparação - PCC
PCC = { pcc1, pcc2, ..., pccm } onde pccj = (Xutm ; Yutm)
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O índice IQL descreve a qualidade da água de um recurso natural em um determinado ponto geográfico PCA ou PCC;
Existem três formas distintas para IQL:
Coliformes Fecais, denominado “IQL_CF” : inteiros positivos
Coliformes Totais, denominado “IQL_CT” : inteiros positivos
Em termos de DBO, denominado “IQL_DBO” : reais positivos
• Laboratórios credenciados podem medir com “certa” facilidade asquantidades de CF, CT e de DBO. São medidas apresentadas por FUNASA, CONAMA e ABNT;
Índice de Qualidade Local - IQL:
IQL = { IQL_CF ; IQL_CT ; IQL_DBO }
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O espectro “EQ” descreve um conjunto de conceitos subjetivos de qualidade da água de um recurso natural, dividindo o domínio dos valores de “IQL” em sete intervalos distintos, que representam as sete classes subjetivas de qualidade da água:
Ótima - O
Muito Boa – MB
Boa – B
Regular – Reg
Ruim – R
Muito Ruim – MR
Péssima – P
Espectro de Qualidade - EQ:
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Descrição do Espectro “EQ”:
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O “IQG” descreve a qualidade da água em termos globais;
Demonstra como a qualidade da água de cada ponto geográfico “afeta” a qualidade global de uma dada assinatura de qualidade.
Índice de Qualidade Global - IQG:
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A “AQ” descreve o conceito de assinatura de qualidade da água, via seus 11 elementos;
Fornece ao analista condições para diferenciar a evolução temporal da qualidade da água, mesmo quando os “IQL” são iguais.
Assinatura de Qualidade - AQ:
AQ = { e1, e2, e3, e4, e5, e6, e7, e8, e9, e10, e11}
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Em um Contexto Computacional:
Para demonstrar o funcionamento e utilidade da métrica “IMPACTÔMETRO”, implementou-se o conceito de assinatura de qualidade e operacionalizou-se o processo de acompanhamento de sua variação em um sistema computacional.
• Modelo comportamental do sistema
• Modelo de Entidade-Relacionamento - DER
Tecnologias utilizadas
Plataforma JAVA® com Java SDK 1.4 (J2SE 4.0): 100% “OO”
IDE: JBuilder® Versão 9.0
SGBD: JDataStore® Versão 6.0 e MySQL® Versão 4.0.20a-NT
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Modelo Comportamental: processo
• O modelo comportamental do sistema descreve a maneira pela qual o sistema realiza o processo de acompanhamento da variação da qualidade da água de um dado recurso natural, descrito anteriormente.
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Modelo Entidade-Relacionamento:
• O modelo DER descreve o relacionamento entre as entidades que participam da problemática do acompanhamento da variação da qualidade da água de um recurso natural
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Orientação à Objetos com JAVA: classes
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Interface de Desenvolvimento Integrado:
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Estudo de Caso: Rio Canoinhas
Bacia Hidrográfica: definida com GPS
Processo de Acompanhamento da Qualidade da Água do Rio Canoinhas, via Sistema Computacional implementado:
Especificação dos Pontos “PCA”
Especificação das Medidas coletadas
Análise da Qualidade da Água e Assinatura
Variação da Qualidade da Água da Assinatura
Variação Local de Qualidade de um PCA
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Bacia do Rio Canoinhas:
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Especificação dos Pontos “PCA’s”:
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Especificação das Medidas:
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Análise da Qualidade da Água:
Análise de Qualidade Local;
Análise de Qualidade Global.
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Análise da Variação da Qualidade:
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Variação da Qualidade Local de PCA:
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Considerações Finais:
A abordagem é válida para qualquer recurso natural ( rios, açudes, reichos, mananciais, poços, fontes, nascentes, lagos), envolvendo águasdoces, salobras ou salgadas. Águas de torneiras podem ser utilizadas como comparação;
É adequada para descrever a variação da qualidade da água;
A assinatura de qualidade descreve de forma bastante conveniente a qualidade da água, oferecendo condições para que o analista perceba quanto a qualidade global da água é influenciada pela qualidade local de água dos pontos de coleta associados a assinatura.
Ofertar a funcionalidade desta métrica através da Internet parece ser uma interessante alternativa para testar a sua utilidade diante de analistas e de profissionais de engenharia interessados;
Um padrão de certificação poderá ser desenvolvido e disponibilizado.
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Uma abordagem
para o processo de acompanhamento da variação da qualidade da água de um
recurso natural:
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FIM !
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