Monitoramento e análise da sedimentação no reservatório Passaúna-PR

Orientador: Prof. Dr. Michael MannichCoorientador: Prof. Dr. Tobias BleningerDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Defesa : Curitiba, 15/09/2020Inclui referências: p. 78-85Resumo: Apesar da continuidade de construção de novas barragens, desde os anos 2000, a capacidade de armazenamento global em reservatórios vem diminuindo devido ao assoreamento. No âmbito do Projeto MuDak -WRM, o reservatório Passaúna localizado na região metropolitana de Curitiba, que abastece cerca de 650.000 pessoas, foi escolhido como área de estudo. A perda de volume útil e o acúmulo de nutrientes nesta represa podem prejudicar o abastecimento da região. Com o intuito de avaliar o fluxo de deposição do sedimento, bem como, sua variação espaço-temporal e os nutrientes, foram utilizadas cinco armadilhas de sedimento. Foram instaladas duas armadilhas na superfície na captação (INT S) e na barragem (DAM S) e três armadilhas no fundo, uma na captação (INT B), uma na barragem (DAM B) e a outra no parque (PARK) para o ano de 2018. Já para o ano de 2019, as armadilhas foram instaladas todas a um metro do fundo. Quanto às duas que estavam na superfície, uma delas foi realocada para o braço lateral (ARM) e a outra na ponte Ferraria (PPA). Os equipamentos utlizados são constituídos de PVC e apresentam relação de aspecto de 11 : 1. Os parâmetros matéria orgânica (MO), fósforo total (PT ) e nitrogênio total (NT ) foram determinados pelos parceiros alemães. Analisando as taxas de sedimentação, obtidas pelo peso seco das amostras pelos dias em exposição de cada coleta, observou-se que a variação no espaço tem maiores taxas a partir da entrada do rio diminuindo gradualmente até a jusante na barragem (5,80 ? 0,01 cm/ano). Além disso, as amostras do fundo obtiveram maiores taxas do que as de superfície, causadas pela dinâmica interna do reservatório. Quanto à variação temporal, identificou-se o inverno o período que ocorre a maior sedimentação, o qual acompanha a tendência de chuvas mais intensas. Para a determinação da taxa média de sedimentação utilizou-se duas abordagens, a primeira por média aritmética resultando em 43,71 g/m2dia e a segunda pela média ponderada pelas áreas de influência de cada armadilha, 29,49 g/m2dia, ambas excluindo os valores da superfície. Com esse fluxo médio foi calculado o tempo médio de vida útil do reservatório, que resultou em 315 anos. De maneira completiva ao resultado das armadilhas, foi aplicado os métodos, de eficiência de retenção de sedimentos, de Brune e o simplificado de Colby, para o cálculo da descarga sólida total. Assim a estimativa do tempo de vida útil resultante desses métodos foi de 3139 anos. Avaliando os teores de MO, nota-se sua porcentagem maior na superfície e nas adjacências da barragem, ou seja, maior produção interna (material autóctone). O fluxo de deposição do PT foi de 50,08 mg/m2dia, e do NT foi de 190,52 mg/m2dia. Para ambos os nutrientes seus maiores valores foram ao final do outono e inverno. Em suma, o equipamento traz uma metodologia simples e barata para uma estimativa da taxa de sedimentos em deposição, bem como sua variação temporal e espacial. Palavras-chaves: Reservatório Passaúna. Taxa de sedimentação. Armadilha de Sedimento.Abstract: Despite the continuity of construction of new dams, since the 2000s, the global storage capacity in reservoirs has been decreasing, due to siltation. Within the scope of the MuDak-WRM Project, the Passaúna reservoir is located in the metropolitan area of Curitiba and supplies water to 650.000 habitants, on average was chosen as the study area. The loss of storage volume and the accumulation of nutrients due to siltation threatens the drinking water supply. In order to obtain the sedimentation rate, as well as its spatio-temporal variation and the nutrient content of settling particles, due to the importance of the reservoir for this area, five sediment traps were installed within the reservoir. Two traps were installed on the surface at the catchment (INT S) and at the dam (DAM S) and three traps at the bottom of the catchment (INT B), dam (DAM B) and park (PARK) for the year 2018. As for the year 2019, the traps were all installed one meter from the bottom. As for the two surface traps, one was relocated to the side arm (ARM) of the reservoir and the other to the Ferraria bridge (PPA). The traps are made of PVC and have an aspect ratio of 11 : 1. Parameters such as organic matter (OM), total phosphorus (PT ) and total nitrogen (NT ) were determined by the German partners. In the analysis of sedimentation rates, obtained by the dry weight of the samples for the days on display in the reservoir, it was observed that it varies in space, with higher rates from the river inlet gradually decreasing downstream to the dam (5,80 ? 0,01 cm/year). In addition, samples from the bottom of the reservoir obtained higher rates than those from the surface caused by the internal dynamics of the reservoir. As for the temporal variation, it was identified that the winter period is the one that occur the greatest sedimentation, which follows the trend of more intense rains. To determine the final sedimentation rate, two approaches were used, the first by arithmetic mean resulting in 43,71 g/m2day and the second by the weighted average by the areas of influence of each trap in 29,49 g/m2day, both excluding surface values. In addition, with this general rate, the reservoir's useful life was calculated, which resulted in 315 years. Completely to the result of the traps, Brune's sediment retention efficiency methods were applied. For this, Colby's simplified method was used to calculate the total solid discharge. Thus, the useful life resulting from these methods was 3139 years. Assessing the levels of OM, its higher percentage is noted on the surface and in the vicinity of the dam, that is, greater internal production (autochthonous material). The deposit flow for PT was 50,08 mg/m2day and NT was 190,52 mg/m2day. For both nutrients, their highest values were in the end of autumn and winter. In short, the equipment brings a simple and inexpensive methodology for estimating the rate of deposited sediments, as well as their temporal and spatial variation. Key-words: Passaúna Reservoir. Sedimentation rate. Sediment trap