Mathematical modeling in the Urumari micro-watershed using Streeter-Phelps mathematical models and the enhanced Do-Bod model

Authors

DOI:

https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2020.006.0027

Keywords:

BOD/DO model, Self-depuration, Streeter-Phelps, Ecological model, Water quality model

Abstract

When a certain load of pollutants is dumped in urban surface waters, the natural hydrological parameters are altered and a consequent dispersion of a contaminant occurs. Water self-purification is a natural recovery mechanism that aims to restore the natural parameters of water quality. In the municipality of Santarém, the Urumari micro-watershed, one of the main urban streams and a tributary of the Amazon river, suffers from increasing degradation. Thus, it is necessary to systematically monitor the water quality of the micro-watershed, through mathematical modeling, in order to identify environmental impairment and propose mitigating tools that facilitate self-purification capacity. The aim of this work was to evaluate the degree of disturbance of the Urumari micro-watershed using Streeter-Phelps mathematical models and the Enhanced DO-BOD model. The software Curve Expert 1.4 was used to adjust the coefficients of the mathematical models, using the Levenberg-Marquardt nonlinear function adjustment method. The complete mathematical model of DO and BOD considered the parcels of punctual deficit, microbial BOD, nitrification, sediment demand, photosynthesis and respiration. Three coefficients of the Streeter-Phelps model and six coefficients of the Enhanced DO-BOD model were adjusted according to the experimental data of dissolved oxygen and water travel time. The mathematical models satisfactorily correlated the experimental data. The values of the correlation coefficient, mean absolute deviations and quadratic deviations are for the Streeter-Phelps model and the Enhanced DO-BOD model, respectively. The Streeter-Phelps model presented the best correlation to the experimental data with the values of R2 equal to 0.83; mean absolute deviation equal to 0.56 and quadratic deviations equal to 4.98.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Lucinewton Silva de Moura, Universidade Federal do Oeste do Pará

Possui graduação em Engenharia Química pela Universidade Federal do Pará (1996), mestrado em Engenharia Química pela Universidade Federal do Pará (2000), doutorado em Engenharia de Alimentos com ênfase em desenvolvimentos de processos pela Universidade Estadual de Campinas (2004) e pós-doutorado na Faculdade de Engenharia Química UFPA (2005). È Professor Associado IV da Universidade Federal do Oeste do Pará (UFOPA) lotado no Instituto de Ciências e Tecnologia das Águas (ICTA) no Bacharelado em Engenharia Sanitária e Ambiental. Atualmente é Diretor do Instituto de Ciências e Tecnologia das Águas - ICTA da Universidade Federal do Oeste do Pará. Foi coordenador do Bacharelado em Engenharia Sanitária e Ambiental no biênio 2016-2018. Possui larga experiencia na coordenação de cursos de graduação e em projetos de pesquisa e de extensão. È membro de um grupo de pesquisa que tem desenvolvido vários projetos de pesquisa ao longo dos últimos anos, relacionado com o grau de comprometimento dos recursos hídricos da Amazônia, objetivando identificar danos ao meio ambiente através de ações integradoras (aspectos bioecológicos, de hidrologia e geomorfológicos, combinados aos aspectos sócio-ambientais). Foi coordenador do curso de Engenharia Sanitária e Ambiental/ICTA no biênio 2012 a 2014. Presidiu o núcleo Docente Estruturante do curso de Engenharia Sanitária e Ambiental/ICTA-UFOPA de 2012 a 2014. Foi diretor da Faculdade de Engenharia de Minas e Meio Ambiente da Universidade Federal do Pará onde fez parte da equipe de implantação do curso e pela reformulação no projeto pedagógico. Foi representante do campus de Marabá no conselho superior de Ensino pesquisa e extensão (CONSEPE) da UFPA. Foi Supervisor geral da divisão de estágio e intercambio acadêmico da Faculdade de Engenharia de Minas e Meio Ambiente/UFPA. Atua nas áreas: Química de Águas Continentais, Química Aplicada a Saneamento Ambiental e Recursos Hídricos, Modelagem Matemática de Recursos Hídricos . 

Ruy Bessa Lopes, Universidade Federal do Oeste do Pará

Biólogo, possui mestrado em Produção Animal pela UNESP (2000), Ciências pela USP (2005) e Pós-Doutorado em Ecotoxicologia pelo CENA/USP (2010). Têm experiência em ecologia aplicada com ênfase na ecotoxicologia de moléculas orgânicas e poluição aquática. Atualmente é professor da Universidade Federal do Oeste do Pará.

Joseph Simões Ribeiro, Universidade Federal do Oeste do Pará

Possui graduação em Ciências Biológicas pela Universidade Federal do Oeste do Pará (2018). Atualmente cursando mestrado no Programa de Pós-Graduação em Sociedade, Ambiente e Qualidade de Vida - PPGSAQ, pela Universidade Federal do Oeste do Pará - UFOPA. Integrante do Projeto de extensão em parceria com Secretaria Municipal do Meio Ambiente do Município de Santarém - SEMMA intitulado "Ações Integradas de Qualidade sócio Ambiental do Igarapé do Urumari" e do Projeto de Pesquisa "Determinação para peixes amazônicos da ecotoxicidade e risco ecológico de pesticidas utilizados em lavouras de soja, milho e arroz". Tem experiência na área de Ecologia, com ênfase em Ecotoxicologia, atuando principalmente nos seguintes temas: Moléculas orgânicas, poluição aquática e conservação de recursos hídricos 

Graciene do Socorro Taveira Fernandes, Universidade Federal do Oeste do Pará

Possui graduação em Biologia pela Universidade Federal do Pará (1997) e mestrado em Biologia de Água Doce e Pesca Interior pelo Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - BADPI/INPA (2001) e doutorado em Ciências Marinhas e Tropicais pela Universidade Federal do Ceará - UFC/LABOMAR (2017). Atualmente é professor Adjunto da Universidade Federal do Oeste do Pará, campus Santarém atuando em Microbiologia Geral e Aplicada, Microbiologia Ambiental e do Pescado, Diversidade e Ecologia Microbiana, e Biologia Geral e da Amazônia. 

Rodolfo Maduro Almeida, Universidade Federal do Oeste do Pará

Graduado em Licenciatura Plena em Matemática pela Universidade Federal do Pará- Campus de Santarém, com Mestrado e Doutorado em Computação Aplicada pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Atualmente está como Docente lotado no Instituto de Ciências da Educação da Universidade Federal do Oeste do Pará. É membro do corpo docente do Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - Pólo da Universidade Federal do Oeste do Pará e do Mestrado do Programa de Pós-graduação em Ciências da Sociedade da Universidade Federal do Oeste do Pará. Desenvolve atividades de pesquisa e extensão ligados às linhas temáticas de geotecnologias aplicadas ao monitoramento da relação entre homem e meio ambiente, métodos quantitativos em ciências sociais, modelagem ambiental, educação ambiental e tecnologias aplicadas ao ensino de física e de matemática.

Sérgio Gouvêa de Melo, Universidade Federal do Oeste do Pará

Graduação em ENGENHARIA CIVIL pela Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais (1993) e graduação em Programa Especial de Formação de Docente pelo Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (1994). Atualmente é professor do CEULS - CENTRO UNIVERSITÁRIO LUTERANO DE SANTARÉM, trabalha como Engenheiro Fiscal da Prefeitura Municipal de Santarém - SEMINFRA - Secretaria Municipal de Infraestrutura - Trabalha na equipe de Coordenação do Projeto de Recuperação do Igarapé do Urumari -UFOPA - Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Pavimentação e Saneamento. Especialista em Produtividade e Qualidade, Administração Pública e Gerenciamento de Cidades, Gestão de Projetos e Gerenciamento Ambiental (Ulbra 2018). Mestre em Processos Construtivos e Saneamento Urbano pela UFPA (2016). Doutorando em Ciências Ambientais pela UFOPA. Membro do Conselho Municipal de Meio Ambiente. Membro do Conselho Superior do Centro Universitário Luterano de Santarém. Conselheiro do CREA-PA. Avaliador do INEP área de Engenharia Civil. Vice Presidente do FOPIESS - Fórum dos Pesquisadores das Instituições de Ensino Superior e de Pesquisa de Santarém. Membro do Conselho de Administração da UFOPA (CONSAD). Membro do Conselho Municipal de Saneamento Básico de Santarém - (CMSB-STM)

Downloads

Published

2020-07-06

Issue

Vol. 11 No. 6 (2020): Revista Ibero-Americana de Ciências Ambientais - Out, Nov 2020

Section

Water Resources

License

Copyright (c) 2020 Ibero-American Journal of Environmental Sciences

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

The CBPC - Companhia Brasileira de Produção Científica (Brazil CNPJ: 11.221.422/0001-03) the material rights of the published works. The rights relate to the publication of the work anywhere in the world, including rights to renewals, expansions and dissemination of the contribution, as well as other subsidiary rights. All electronically published works may subsequently be published in printed collections under the coordination of this company and / or its partners. The authors preserve the copyright, but are not allowed to publish the contribution in another medium, printed or digital, in Portuguese or in translation.

Most read articles by the same author(s)

1 2 > >>