Simulação de qualidade da água utilizando os modelos WARM-GIS Tools e QUAL-UFMG : estudo de caso do Rio Novo – ES

Abstract

Modelos de qualidade da água são ferramentas importantes para a gestão dos recursos hídricos. Nesse contexto, existe uma série de modelos disponíveis, que frequentemente apresentam diferenças de aplicação e de embasamento teórico. No presente estudo, propôs-se a análise comparativa dos resultados da aplicação de dois modelos de qualidade da água – o WARM-GIS Tools e o QUAL-UFMG – para um mesmo estudo de caso, o Rio Novo, localizado no estado brasileiro do Espírito Santo. Os parâmetros OD, DBO, frações do nitrogênio, frações do fósforo e coliformes termotolerantes foram simulados e calibrados manualmente em ambos os modelos. Os resultados das calibrações dos modelos WARM-GIS Tools e QUAL-UFMG geraram perfis longitudinais semelhantes aos comportamentos dos dados observados, com exceção do nitrito, do fósforo inorgânico e do OD – esse último somente para a calibração do modelo QUAL-UFMG. Os coeficientes de determinação referentes à calibração do modelo WARM-GIS Tools mostraram-se aceitáveis a altos para os parâmetros DBO, nitrato, fósforo orgânico e inorgânico e coliformes termotolerantes. Já os coeficientes de determinação gerados pela calibração do QUAL-UFMG apresentaram-se aceitáveis a altos para os parâmetros OD, nitrato, fósforo orgânico e inorgânico e coliformes termotolerantes. Comparando-se os perfis longitudinais das calibrações dos dois modelos, observou-se que, em exceção do parâmetro nitrito, todos apresentaram comportamentos aproximados. Avaliando-se os erros médios absolutos e os coeficientes de determinação, notou-se que esses apresentaram valores diferentes entre as calibrações realizadas para os dois modelos. Os coeficientes de determinação relativos aos parâmetros DBO, nitrogênio amoniacal, nitrato, nitrogênio orgânico, fósforo orgânico e inorgânico e coliformes termotolerantes obtiveram as menores diferenças, ao passo que as menores diferenças entre os erros médios absolutos foram constatadas para os parâmetros nitrogênio amoniacal, nitrito, nitrato, nitrogênio orgânico, fosforo orgânico e inorgânico. Considerando-se as transferências dos coeficientes de calibração desta aplicação de um modelo para o outro, constatou-se que, no presente caso, o uso dos mesmos coeficientes de calibração em ambos os modelos não necessariamente gera resultados mais aproximados entre os modelos e que a calibração aplicada em qualquer um dos modelos pode servir como base para a calibração do outro.

Water quality models are important tools for the water resources management. In this context, there are many models available, which often show differences of use and theoretical basis. In this study, it was proposed a comparative analysis of the application’s results of two water quality models – WARM-GIS Tools e QUAL-UFMG – for the same case study, River Novo, located in the Brazilian’s state Espírito Santo. The parameters DO, BOD, nitrogen fractions, phosphorus fractions and thermotolerant coliforms were simulated and manually calibrated in both models. The calibration’s results of the models WARM-GIS Tools and QUAL-UFMG generated longitudinal profiles similar to observed data behaviors, the only exception was nitrite, inorganic phosphorus and DO – the last one only for the calibration’s model QUAL-UFMG. The determination coefficients were acceptable to high for the parameters BOD, nitrate, organic and inorganic phosphorus and thermotolerant coliforms generated by the calibration of the model WARM-GIS Tools. On the other hand, the determination coefficients were acceptable to high for the parameters DO, nitrate, organic and inorganic phosphorus and thermotolerant coliforms generated by the calibration of the model QUAL-UFMG. The longitudinal profiles generated by the calibration of these two models showed approximated behaviors, the only exception was the parameter nitrite. The mean absolute errors and the determination coefficients presented different values between the calibrations performed for the two models. The determination coefficients for the parameters BOD, ammoniacal nitrogen, nitrate, organic nitrogen, organic and inorganic phosphorus and thermotolerant coliforms obtained the smallest differences, whereas the smallest differences among the mean absolute errors were observed for the parameters ammoniacal nitrogen, nitrite, nitrate, organic nitrogen, organic and inorganic phosphorus. Considering the transfer of the calibration coefficients from one model to the other, it was found in this case that the use of the same calibration coefficients in both models does not necessarily generate more approximate results between the models and the calibration applied in any of the models may be a basis for the calibration of the other.