A existência de fontes pontuais em rios e córregos implica em impactos a jusante que podem comprometer os usos futuros desses recursos hídricos. Para tanto, a modelagem matemática apresenta-se como uma ferramenta fundamental na avaliação dessas descargas no sentido de avaliar o atendimento legal e subsidiar o licenciamento de atividades junto aos órgãos competentes. O principal objetivo do presente trabalho foi verificar, através de simulações numéricas com o modelo QUAL2Kw, a capacidade de assimilação de cargas pontuais em um trecho do Rio Itapanhaú para oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio, amônia, nitratos, fósforo total, clorofila-a e pH de acordo com as condições de maré, sempre considerando os limites estabelecidos pela Resolução CONAMA 357/05 para rios classe 2. Foi necessário realizar as simulações considerando o efeito da variação do nível dágua de jusante em função da proximidade com o oceano, uma vez que essas mudanças acarretam em alterações nas profundidades velocidades ao longo do curso dágua. A determinação da linha dágua foi realizada pelo aplicativo CLIV da Fundação Centro Tecnológica de Hidráulica da USP; as amplitudes e fases das harmônicas no trecho em estudo foram obtidas através do método dos mínimos quadrados e a partir das constantes harmônicas existentes na Ilha Barnabé, em Santos, SP. Foram obtidos resultados de calibração e validação razoáveis com o modelo QUAL2Kw, e as simulações foram divididas em período seco e chuvoso. No geral, o Rio Itapanhaú possui uma boa capacidade de assimilação das cargas hoje existentes, sendo que não houve nenhuma não conformidade em relação ao atendimento legal. A situação mais crítica ocorreu nos dois períodos hidrológicos na maré alta, onde as concentrações de fósforo total ficaram muito próximas ao limite de 100g/L. Foi ainda realizada análise de incerteza para o oxigênio dissolvido e análise de sensibilidade pela Simulação Monte Carlo para o coeficiente de reaeração, taxa de nitrificação e taxa de hidrólise do fósforo orgânico. Realizou-se uma última simulação com aumento da carga em 50%, sendo que apenas o fósforo total e pH excederam os limites de padrão de qualidade de água. / The presence of point sources in rivers and streams implicates in downstream impacts that can commit their respective future uses. For this reason, the mathematical modeling comes as a fundamental tool in the evaluation of those discharges in sense to evaluate legal service and to subsidize the licensing of activities to the competent organs. The main objective of the present work was to verify, through numeric simulations with the model QUAL2Kw, the capacity of assimilation of point sources in a reach of Itapanhaú River for dissolved oxygen, biochemical oxygen demand, ammonia, nitrates, total phosphorus, chlorophyll-a and pH according with tide conditions, always considering the established limits for the Resolution CONAMA 357/05 for class 2 rivers. It was necessary to accomplish the simulations considering the effect of the variation of the downstream water level in function of the proximity with the ocean, once those changes cause alterations in depth and velocity along the channel. Water level determination was accomplished by application of CLIV, which was developed by Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica of the Universidade de São Paulo; the amplitude and phases of the harmonics in study were obtained through the method of the minimum squares and from the existent harmonic constants in Ilha Barnabé, Santos, SP. It was obtained reasonable calibration and validation results with the model QUAL2Kw, and the simulations were divided in dry and rainy period. In general, Rio Itapanhaú possesses a good capacity of assimilation of the loads at present, and there was not any non conformity in relation to the legal aspects. The most critical situation happened in both hydrological seasons in the high tide, where the concentrations of total phosphorus were very close to the limit of 100g/L. It was still accomplished uncertainty analysis for the dissolved oxygen and sensibility analysis for the reaeration coefficient, nitrification rate and hydrolysis rate of the organic phosphorus using Monte Carlo method. A last simulation was performed with increase of the load in 50%, and only total phosphorus and pH exceeded the water quality pattern limits.

A existência de fontes pontuais em rios e córregos implica em impactos a jusante que podem comprometer os usos futuros desses recursos hídricos. Para tanto, a modelagem matemática apresenta-se como uma ferramenta fundamental na avaliação dessas descargas no sentido de avaliar o atendimento legal e subsidiar o licenciamento de atividades junto aos órgãos competentes. O principal objetivo do presente trabalho foi verificar, através de simulações numéricas com o modelo QUAL2Kw, a capacidade de assimilação de cargas pontuais em um trecho do Rio Itapanhaú para oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio, amônia, nitratos, fósforo total, clorofila-a e pH de acordo com as condições de maré, sempre considerando os limites estabelecidos pela Resolução CONAMA 357/05 para rios classe 2. Foi necessário realizar as simulações considerando o efeito da variação do nível dágua de jusante em função da proximidade com o oceano, uma vez que essas mudanças acarretam em alterações nas profundidades velocidades ao longo do curso dágua. A determinação da linha dágua foi realizada pelo aplicativo CLIV da Fundação Centro Tecnológica de Hidráulica da USP; as amplitudes e fases das harmônicas no trecho em estudo foram obtidas através do método dos mínimos quadrados e a partir das constantes harmônicas existentes na Ilha Barnabé, em Santos, SP. Foram obtidos resultados de calibração e validação razoáveis com o modelo QUAL2Kw, e as simulações foram divididas em período seco e chuvoso. No geral, o Rio Itapanhaú possui uma boa capacidade de assimilação das cargas hoje existentes, sendo que não houve nenhuma não conformidade em relação ao atendimento legal. A situação mais crítica ocorreu nos dois períodos hidrológicos na maré alta, onde as concentrações de fósforo total ficaram muito próximas ao limite de 100g/L. Foi ainda realizada análise de incerteza para o oxigênio dissolvido e análise de sensibilidade pela Simulação Monte Carlo para o coeficiente de reaeração, taxa de nitrificação e taxa de hidrólise do fósforo orgânico. Realizou-se uma última simulação com aumento da carga em 50%, sendo que apenas o fósforo total e pH excederam os limites de padrão de qualidade de água. / The presence of point sources in rivers and streams implicates in downstream impacts that can commit their respective future uses. For this reason, the mathematical modeling comes as a fundamental tool in the evaluation of those discharges in sense to evaluate legal service and to subsidize the licensing of activities to the competent organs. The main objective of the present work was to verify, through numeric simulations with the model QUAL2Kw, the capacity of assimilation of point sources in a reach of Itapanhaú River for dissolved oxygen, biochemical oxygen demand, ammonia, nitrates, total phosphorus, chlorophyll-a and pH according with tide conditions, always considering the established limits for the Resolution CONAMA 357/05 for class 2 rivers. It was necessary to accomplish the simulations considering the effect of the variation of the downstream water level in function of the proximity with the ocean, once those changes cause alterations in depth and velocity along the channel. Water level determination was accomplished by application of CLIV, which was developed by Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica of the Universidade de São Paulo; the amplitude and phases of the harmonics in study were obtained through the method of the minimum squares and from the existent harmonic constants in Ilha Barnabé, Santos, SP. It was obtained reasonable calibration and validation results with the model QUAL2Kw, and the simulations were divided in dry and rainy period. In general, Rio Itapanhaú possesses a good capacity of assimilation of the loads at present, and there was not any non conformity in relation to the legal aspects. The most critical situation happened in both hydrological seasons in the high tide, where the concentrations of total phosphorus were very close to the limit of 100g/L. It was still accomplished uncertainty analysis for the dissolved oxygen and sensibility analysis for the reaeration coefficient, nitrification rate and hydrolysis rate of the organic phosphorus using Monte Carlo method. A last simulation was performed with increase of the load in 50%, and only total phosphorus and pH exceeded the water quality pattern limits.

O reservatório de Itupararanga localizado na UGRHI-10 é principal manancial abastecedor da cidade de Sorocaba e destaca-se como o mais importante pelo seu porte e capacidade de regularização de vazão. Este reservatório tem como seus principais formadores os rios Sorocabuçu, Sorocamirim e Una e observou-se um decaimento na qualidade de sua água durante os últimos anos. Sendo assim, este estudo teve como objetivo avaliar a contribuição das principais variáveis físicas e químicas do rio Sorocabuçu para o reservatório de Itupararanga, avaliando o possível impacto no mesmo, visando fornecer subsídios para a gestão deste recurso hídrico e garantia de seus usos múltiplos. Para tanto, foram realizadas quatro campanhas de coletas durante os períodos sazonais (inverno e primavera em 2011 e verão e outono em 2012) e coletadas amostras de água e de sedimento em oito pontos diferentes do rio Sorocabuçu e um ponto do rio Sorocaba para análises físicas e químicas, calibração do modelo hidrológico QUAL2Kw, cálculo do índice de estado trófico e cálculo das cargas contribuintes. De modo geral, o rio Sorocabuçu se comportou de acordo com o River Continuum Concept. A partir da análise das variáveis limnológicas da água e do sedimento do rio Sorocabuçu ao longo do seu perfil longitudinal, foi possível verificar que os maiores impactos foram causados principalmente pela poluição difusa e pela planície de alagamento próxima ao ponto R-08, influenciando negativamente na qualidade da água que desemboca para o rio Sorocaba. O regime pluviométrico exerceu forte influência nesta pesquisa, com um maior input de nutrientes e sólidos nos períodos chuvosos (primavera e verão). Os resultados demonstraram que o rio Sorocabuçu se adequou aos valores limites estabelecidos pela resolução CONAMA 430/2011 para rios de Classe 2. Porém, o mesmo não aconteceu para índices mais restritivos de nitrogênio total e fósforo total, sugeridos para rios do estado de São Paulo. O modelo QUAL2Kw foi calibrado com os dados obtidos nas coletas e foram propostos cenários com quadros positivos e negativos em relação a contribuição difusa no rio Sorocabuçu para a população de 2012, 2022 e 2032. O processo de autodepuração do rio Sorocabuçu não suportará o crescimento planejado para o município de Ibiúna sem que haja a implantação de políticas novas mitigadoras da poluição difusa desta região. De acordo com o cálculo do índice de estado trófico, o rio Sorocabuçu foi classificado como mesotrófico. A contribuição deste manancial foi de, pelo menos, 25% das cargas de nutrientes e sólidos suspensos totais que entraram no rio Sorocaba e, consequentemente, no reservatório de Itupararanga no período estudado. Portanto, a gestão deste sistema aquático é de grande importância para a manutenção e controle dos impactos gerados a partir de sua foz. / The Itupararanga reservoir, located in UGRH-10 is the main water supplier for Sorocaba city and stands out as the most importante by size and ability to regulate the flow. This reservoir is formed by the rivers Sorocabuçu, Sorocamirim and Una, in the last years has seen a reduction in the quality of this water. Thus, the study aimed to evaluate the contribution of the main physical and chemical parameters of Sorocabuçu river to Itupararanga reservoir, assessing the possible impact of the same, to provide input for the management of water sources and ensuring its multiple uses. Therefore, there were four sampling campaigns during seasonal periods (winter and spring 2011 and summer and autumn in 2012) to collect samples of water and sediment in eight different points of the river Sorocabuçu and one point of Sorocaba river for physical and chemical analysis, calibration of the hydrological model QUAL2Kw, calculation of the trophic state index and load calculation inputs. Generally the river Sorocabuçu behaved in accordance with the River Continuum Concept. From the analysis of limnological behavior of water and sediment of the river Sorocabuçu along its longitudinal profile, we found that the greatest impacts were mainly caused by diffuse pollution and the floodplain influences near the point R-08, causing negativeresults in thewater quality that flows into the river Sorocaba. The rainfall had a strong influence on this research with a greater input of nutrients and solids in rainy periods (spring and summer). The results showed that the river Sorocabuçu adapted itself to limits established by CONAMA 430/2011 for Class 2 rivers. But the same does not happen to more restrictive levels of total nitrogen and total phosphorus, as suggested to São Paulo state rivers. QUAL2Kw model was calibrated with data collected of the sample campaigns,then were proposed different scenarios with positive and negative frames over diffuse contribution on the river Sorocabuçu for the population estimated to 2012, 2022 and 2032. The process of autodepuration of the river Sorocabuçu not sustains the growth planned for the city of Ibiúna without the implementation of new policies mitigating diffuse pollution in this region. According to the calculation of the trophic state index the river Sorocabuçu was classified as mesotrophic. This source contribution was at least 25% of the loads of nutrients and solids that entered the Sorocaba River and consequently the reservoir Itupararanga in the sutdied period. Therefore the management of aquatic systems is of great importance for the maintenance and control of impacts generated from its outfall.

O reservatório de Itupararanga localizado na UGRHI-10 é principal manancial abastecedor da cidade de Sorocaba e destaca-se como o mais importante pelo seu porte e capacidade de regularização de vazão. Este reservatório tem como seus principais formadores os rios Sorocabuçu, Sorocamirim e Una e observou-se um decaimento na qualidade de sua água durante os últimos anos. Sendo assim, este estudo teve como objetivo avaliar a contribuição das principais variáveis físicas e químicas do rio Sorocabuçu para o reservatório de Itupararanga, avaliando o possível impacto no mesmo, visando fornecer subsídios para a gestão deste recurso hídrico e garantia de seus usos múltiplos. Para tanto, foram realizadas quatro campanhas de coletas durante os períodos sazonais (inverno e primavera em 2011 e verão e outono em 2012) e coletadas amostras de água e de sedimento em oito pontos diferentes do rio Sorocabuçu e um ponto do rio Sorocaba para análises físicas e químicas, calibração do modelo hidrológico QUAL2Kw, cálculo do índice de estado trófico e cálculo das cargas contribuintes. De modo geral, o rio Sorocabuçu se comportou de acordo com o River Continuum Concept. A partir da análise das variáveis limnológicas da água e do sedimento do rio Sorocabuçu ao longo do seu perfil longitudinal, foi possível verificar que os maiores impactos foram causados principalmente pela poluição difusa e pela planície de alagamento próxima ao ponto R-08, influenciando negativamente na qualidade da água que desemboca para o rio Sorocaba. O regime pluviométrico exerceu forte influência nesta pesquisa, com um maior input de nutrientes e sólidos nos períodos chuvosos (primavera e verão). Os resultados demonstraram que o rio Sorocabuçu se adequou aos valores limites estabelecidos pela resolução CONAMA 430/2011 para rios de Classe 2. Porém, o mesmo não aconteceu para índices mais restritivos de nitrogênio total e fósforo total, sugeridos para rios do estado de São Paulo. O modelo QUAL2Kw foi calibrado com os dados obtidos nas coletas e foram propostos cenários com quadros positivos e negativos em relação a contribuição difusa no rio Sorocabuçu para a população de 2012, 2022 e 2032. O processo de autodepuração do rio Sorocabuçu não suportará o crescimento planejado para o município de Ibiúna sem que haja a implantação de políticas novas mitigadoras da poluição difusa desta região. De acordo com o cálculo do índice de estado trófico, o rio Sorocabuçu foi classificado como mesotrófico. A contribuição deste manancial foi de, pelo menos, 25% das cargas de nutrientes e sólidos suspensos totais que entraram no rio Sorocaba e, consequentemente, no reservatório de Itupararanga no período estudado. Portanto, a gestão deste sistema aquático é de grande importância para a manutenção e controle dos impactos gerados a partir de sua foz. / The Itupararanga reservoir, located in UGRH-10 is the main water supplier for Sorocaba city and stands out as the most importante by size and ability to regulate the flow. This reservoir is formed by the rivers Sorocabuçu, Sorocamirim and Una, in the last years has seen a reduction in the quality of this water. Thus, the study aimed to evaluate the contribution of the main physical and chemical parameters of Sorocabuçu river to Itupararanga reservoir, assessing the possible impact of the same, to provide input for the management of water sources and ensuring its multiple uses. Therefore, there were four sampling campaigns during seasonal periods (winter and spring 2011 and summer and autumn in 2012) to collect samples of water and sediment in eight different points of the river Sorocabuçu and one point of Sorocaba river for physical and chemical analysis, calibration of the hydrological model QUAL2Kw, calculation of the trophic state index and load calculation inputs. Generally the river Sorocabuçu behaved in accordance with the River Continuum Concept. From the analysis of limnological behavior of water and sediment of the river Sorocabuçu along its longitudinal profile, we found that the greatest impacts were mainly caused by diffuse pollution and the floodplain influences near the point R-08, causing negativeresults in thewater quality that flows into the river Sorocaba. The rainfall had a strong influence on this research with a greater input of nutrients and solids in rainy periods (spring and summer). The results showed that the river Sorocabuçu adapted itself to limits established by CONAMA 430/2011 for Class 2 rivers. But the same does not happen to more restrictive levels of total nitrogen and total phosphorus, as suggested to São Paulo state rivers. QUAL2Kw model was calibrated with data collected of the sample campaigns,then were proposed different scenarios with positive and negative frames over diffuse contribution on the river Sorocabuçu for the population estimated to 2012, 2022 and 2032. The process of autodepuration of the river Sorocabuçu not sustains the growth planned for the city of Ibiúna without the implementation of new policies mitigating diffuse pollution in this region. According to the calculation of the trophic state index the river Sorocabuçu was classified as mesotrophic. This source contribution was at least 25% of the loads of nutrients and solids that entered the Sorocaba River and consequently the reservoir Itupararanga in the sutdied period. Therefore the management of aquatic systems is of great importance for the maintenance and control of impacts generated from its outfall.

Ingeniero Civil / En Chile, se inició en el año 2004 el proceso de la dictación de las Normas Secundarias de Calidad Ambiental (NSCA), con el fin de salvaguardar el aprovechamiento del recurso hídrico, maximizando beneficios sociales y económicos. Bajo esta perspectiva y por ley, considerado en el Análisis General de Impacto Económico y Social (AGIES) que debe acompañar los proyectos de NSCA, se hace imprescindible la incorporación de elementos socio-económicos para evaluar el real impacto de la dictación de este tipo de normas. En este contexto, el objetivo principal de este trabajo fue contribuir a un análisis costo-efectividad del proyecto de NSCA del río Biobío, que permita determinar un conjunto de medidas óptimas de cumplimiento. Para esto, se elaboró un modelo de calidad de aguas superficiales (QUAL2Kw) en una sección del río Biobío, que abarca 7 tramos de la NSCA, localizados zona baja del río Biobío, de un total de 35, para un total de 5 indicadores de calidad (oxígeno disuelto, demanda bioquímica de oxígeno, nitrógeno total, fósforo total y nitrato). A partir de este modelo y con el fin de integrar los resultados obtenidos con modelos de optimización, se desarrolló una matriz emisión-calidad, que debe representar una situación del río y permitir modificación en las cargas. Para que lo anterior suceda, el supuesto más importante es que el modelo QUAL2Kw es lineal. Finalmente, se realiza un análisis de incertidumbre a través de simulaciones de Monte Carlo a algunos parámetros del modelo QUAL2Kw, que estén involucrados en los procesos de decaimiento o transformación de los indicadores estudiados. Como resultados de este estudio, la validación del modelo desarrollado en general presentó curvas de ajuste consistentes con la data existente para los distintos indicadores estudiados. Por otra parte, la matriz emisión-concentración que debe representar el modelo presentó errores menores al 1%, por lo que se verificó que efectivamente esta matriz aproxima de buena manera los resultados del modelo QUAL2Kw. Finalmente, se presentan los intervalos de incertidumbre generados por los parámetros del modelo QUAL2Kw, siendo los indicadores de calidad relacionados con la concentración de oxígeno los que presentan mayor incertidumbre a lo largo de los tramos del río Biobío estudiados.

Submitted by Liliane Ferreira (ljuvencia30@gmail.com) on 2018-04-20T11:40:19Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Samara Silva Soares - 2018.pdf: 2389318 bytes, checksum: 06b87e95368f7089f20eac8dea5806bb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-04-23T11:48:56Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Samara Silva Soares - 2018.pdf: 2389318 bytes, checksum: 06b87e95368f7089f20eac8dea5806bb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-23T11:48:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Samara Silva Soares - 2018.pdf: 2389318 bytes, checksum: 06b87e95368f7089f20eac8dea5806bb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-03-01 / Water modeling is a great tool for water resources management, since it allows a simulation of future water sources, better defining the capacity of assimilation through the limits of source releases for extractions of certain fugacies to subsidize the licensing of service with the competent entities. Thus, the main objective of the present work was the model for dissolved oxygen (DO), biochemical oxygen demand (BOD), pH, temperature, organic nitrogen (Norg) and ammoniacal nitrogen (NH4) through numerical simulations with the The QUALQKW e evaluates the quality of dry blood dry-larvae of zebrafish (Danio rerio) in a stretch of the BoisGoiás river, to verify how the water quality conditions of the study stretch with the quality classes of the solution CONAMA 357/2005. "In order to do so, the quality monitoring data and the hydraulic nature of the study were obtained in four years, in October and November of 2015 and in January and March of 2016, thus, the input data for the QUAL2Kw model. the two campaigns were carried out in February and September 2017 to conduct the ecotoxicity tests and the physical-chemical and microbiological results as well as trace metal analysis. In general, the calibration parameters are adjustable, especially for a solution of The date is most recent in 2015, where OD accounts persist below 5 mg / L over a long stretch and the BOD and NH4 also do not conform to the legal approach of CONAMA Resolution 357/05 In most of the series, BOD remained above 5 mg / L for at least 5 km in length, disagree with the legislation for exceeding the distance of the mixing zone, located on average at 1.5 ± 0.5 km from the point of l In the second half of 2015, uncertainty analyzes were performed for the OD, where only 9.4% of the simulations are more important than 5 mg / L and sensitivity analyzes by the Monte Carlo Simulation. the coefficient of deoxygenation and reapersion, in each of the sample channels, evidencing a significance of the reuse coefficient in the determination of OD concentrations. The quality and the ecotoxicity of the water of the section studied in February and September of 2017, after the effluent discharge point, was carried out in some of its parameters of water and some metals during the year as a whole, iron, lead and water. Cancer, and consequently, the success of seafood in the development of zebrafish embryos. Thus, the present work was done with the model QUAL2Kw presented as a good tool for the execution of nominal tests in the value of 0,808 ± 0,005 for all the sample management. The Monte Carlo uncertainty analysis demonstrates that it is possible to present the results in a probabilistic way, knowing or assuming risks that are disregarded by the deterministic approach. / A modelagem da qualidade da água é uma importante ferramenta para a gestão dos recursos hídricos, uma vez que possibilita simular situações futuras do uso da água, definindo melhor a capacidade de assimilação do curso d’água por meio dos limites de lançamentos de fontes pontuais ou para extrações de determinadas vazões para subsidiar o licenciamento de atividades junto aos órgãos competentes. Dessa forma, o presente trabalho teve como principal objetivo obter um modelo para o oxigênio dissolvido (OD), demanda bioquímica de oxigênio (DBO), pH, temperatura, nitrogênio orgânico (Norg) e nitrogênio amoniacal (NH4) através de simulações numéricas com o modelo QUAL2Kw e avaliar a qualidade da água através de análises físico-químicas e microbiológicas juntamente com ensaios de ecotoxicidade utilizando o estágio embrio-larval de zebrafish (Danio rerio) em um trecho do rio dos Bois – Goiás, para verificar as condições de qualidade da água do trecho de estudo frente às classes de qualidade da Resolução CONAMA 357/2005. Para tanto, os dados de monitoramento da qualidade da água e características hidráulicas do trecho estudado foram obtidos em quatro campanhas amostrais, em outubro e novembro de 2015 e janeiro e março de 2016, fornecendo assim, os dados de entrada para calibrar o modelo QUAL2Kw. Além disso, foram realizadas duas campanhas amostrais em fevereiro e setembro de 2017 para a realização dos ensaios de ecotoxicidade e dos parâmetros físico-químicos e microbiológicos, bem como as análises de metais traços. De forma geral, os resultados da calibração apresentaram um bom ajuste, principalmente para a variável de oxigênio dissolvido. A situação mais crítica ocorreu no mês de outubro de 2015, onde as concentrações de OD persistem abaixo de 5 mg/L por um longo trecho de extensão e a DBO e o NH4 também apresentaram não conformidade em relação ao atendimento legal da Resolução CONAMA 357/05. Em todas as campanhas amostrais a DBO manteve-se acima de 5mg/L por no mínimo 5 km de extensão, estando em desacordo com a legislação por ultrapassar a distância da zona de mistura, situada em média à 1,5 ± 0,5 km do ponto de lançamento total de efluentes. Foram ainda realizadas análises de incerteza para o OD enfatizando o cenário crítico do mês de outubro de 2015 , em que, apenas 9,4 % das simulações conduziram a um ODmín maior que 5 mg/L e análises de sensibilidade pela Simulação Monte Carlo para o coeficiente de desoxigenação e reaeração, em cada campanha amostral, evidenciando a significância do coeficiente de reaeração na determinação das concentrações de OD. Quanto à qualidade e ecotoxicidade da água do trecho estudado em fevereiro e setembro de 2017, após o ponto de lançamento de efluentes, houve aumento nas concentrações de alguns parâmetros de qualidade da água e de alguns metais traços analisados como fósforo total, ferro, chumbo e cobre, e consequentemente maiores efeitos significativos no desenvolvimento de embriões de zebrafish. Dessa forma, o presente trabalho permitiu concluir que o modelo QUAL2Kw apresentou-se como uma boa ferramenta para simulação de lançamentos pontuais no rio dos Bois apresentado um bom ajuste no ato da calibração, com o valor de RMEQ médio de 0,808 ± 0,005 para todas as campanhas amostrais. A realização da análise de incerteza por simulação Monte Carlo demonstrou que é possível apresentar os resultados em forma probabilística, conhecendo o risco assumido que é desconsiderado pela abordagem determinística.

In agriculture-dominated areas, water pollution resulting from nutrients migrating from farms to water bodies is a major concern. The migration is further exacerbated by traditional tile drain known as Uncontrolled Tile Drainage (UCTD), which removes excess water from areas to keep the water table low enough for crops to grow. UCTD, commonly used in Ontario, Canada, is believed to contribute to water quality issues, whereas Controlled Tile Drainage (CTD) is an alternative technique in which a structure controls the outlets of the drains so that water only leaves a field when the water table level exceeds a desired threshold. Considered as a Best Management Practice (BMP), CTD has been documented as an efficient practice preventing nutrients from migrating out of agricultural fields. This thesis aims to improve our understanding of the environmental benefits of replacing UCTD with CTD. Three significant contributions were achieved. The first contribution of the thesis is the improvements of the algorithm for calculating nitrates in tile flows in the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model. Researchers have simulated CTD by dynamically changing tile depth to mimic the operation of outlet structure gates, but it has been demonstrated that doing so results in inaccuracies, and so the algorithm in the model has been improved subsequently. The current author proposed and tested a new algorithm for calculating nitrates in tile flows that better represents the dynamics of water and nutrients in soil layers for the SWAT model. A model for the South Nation watershed, located in Ontario, Canada, was then developed and successfully calibrated using the improved SWAT model. The second contribution was the extension of the SWAT model to simulate riverine hydraulic and water quality processes by coupling it with the QUAL2Kw model. In this thesis, a procedure is developed to couple the SWAT model and the QUAL2Kw model to enable continuous simulations of 13 water quality parameters in the South Nation River system. The coupled model was calibrated and verified at various observed locations along the river during the five seasons of growth from 2006 to 2010. The simulation results suggested that CTD also improved the water quality of the river by lowering biologically available N levels of NO2--N, and NO3--N, thereby impeding phytoplankton growth in the river. The third contribution is the verification of the benefits of replacing UCTD with CTD in the future climates. The confirmation was done using the SWAT model alone, and then the coupled SWAT/QUAL2K models, using a matrix of climate change experiments performed with several Global Climate Models and Regional Climate Models. The results suggest that nutrient loading from the watershed will increase in the 2021–2050 period compared to the 1985–2006 period. Thus, pollution from agricultural fields will worsen with the current UCTD approach, while the results also show that CTD would perform effectively and stably in future climate scenarios and could counterbalance the effects of climate change on water quality. To the author’s knowledge, this study is the first attempt to date to assess the environmental effects of CTD on a watershed and river by coupling the SWAT and QUAL2Kw models. The findings expand the current scope of knowledge on the environmental effects of CTD on watersheds and rivers under current and future climate change regimes. Long periods of continuous simulation and a matrix of climate change scenarios also make this study stand out from other studies. It laid a foundation for future investigations.