A usina hidrelétrica Luis Eduardo Magalhães situada no Estado do Tocantins entre os municípios de Miracema do Tocantis e Lajeado é uma das maiores obras civis no país construída com recursos da iniciativa privada. A barragem apresenta 2.100 m de comprimento e vertedouros com 14 vãos e capacidade para escoar 49.870 m3/s de água. O reservatório encontra-se em área de cerrado com pouca fitomassa, baixo tempo de retenção (24 dias) e morfometria pouco complexa. A usina apresenta um circuito de geração com cinco casas de força e capacidade para abrigar cinco turbinas tipo Kaplan, com potência nominal de 170 MW e cinco grupos geradores de 190 MVA. Os estudos foram desenvolvidos no médio rio Tocantins na área de influência da UHE Lajeado (rio Tocantins e seus principais tributários) no período de fevereiro/99 a agosto/2001 e durante a fase de enchimento do reservatório, de setembro/01 a fevereiro de 2002, a partir da análise de 33 variáveis (temperatura do ar e da água; OD; transparência; turbidez; profundidade; cor; pH; condutividade; oxigênio consumido; DBO; cálcio, magnésio, sódio, potássio, cloreto, ferro total, dureza total, nitrato, nitrito, amônia, fosfato solúvel reativo, sílica reativa; alcalinidade total, sólidos em suspensão (totais, orgânicos e inorgânicos); fósforo total, nitrogênio total, coliformes totais, coliformes fecais, clorofila-a total, fitoplâncton e zooplâncton), além de perfis verticais na fase de enchimento, com o objetivo de caracterizar ecológica e limnologicamente o rio, bem como estudar as respostas das principais variáveis físicas, químicas e biológicas nos mecanismos básicos de funcionamento dos sistemas aquáticos da área, durante a construção da barragem e enchimento do reservatório, subsidiar os sistemas de suporte à decisão gerencial ligados à operação da usina, bem como o processo de educação e capacitação de recursos humanos. A estimativa da carga ) externa afluente ao reservatório baseou-se no modelo de Jorgensen & Vollenweider (1988), a partir das contribuições de nitrogênio e fósforo, com base nos dados de geologia e uso do solo da bacia, precipitação, efluentes domésticos e tributários. A carga interna foi obtida a partir das concentrações totais dos referidos nutrientes em função do volume do reservatório e a carga efluente foi obtida através das concentrações de jusante da barragem em função da vazão defluente. Os modelos adimensionais para as condições do reservatório na fase de enchimento foram calculados segundo; Imberger & Petterson, 1990; Leman et al, 1995 e Salençon & Thébaut, 1997. As análises indicaram diferenças na qualidade da água do rio Tocantins em relação aos seus tributários, tais como no pH, na alcalinidade total, na dureza total, na condutividade e na temperatura. O rio Tocantins apresentou-se como um rio de águas alcalinas, de elevada condutividade, com altos teores de cálcio e magnésio e grande diversidade planctônica, enquanto os tributários apresentaram-se mais ácidos, com baixa condutividade, elevadas concentrações de sódio, potássio e cloreto e temperatura mais baixa de suas águas, provavelmente devido a maior proteção ciliar. Na fase de enchimento os estudos demonstraram a formação de três compartimentos no reservatório, sendo dois deles C1 (Lajeado) e C2 (Palmas-Porto) estratificados termicamente e quimicamente, com formação de termoclimas resultantes do aquecimento térmico diurno. O terceiro compartimento - C3 a partir da região de montante da Ilha do Cachimbo, nas proximidades do ribeirão Conceição (Porto Nacional/Brejinho de Nazaré) é mais sujeito à ação do vento e comporta-se ainda como ambiente lótico. Durante esta fase a relação N:P apresentou variações acentuadas. O aumento de Ptotal é devido à decomposição da matéria orgânica afogada, da contribuição de fontes pontuais e não pontuais de resíduos domésticos e de outras origens, tais como abatedouros, criação de animais e diversas outras fontes. Como conseqüência do aumento do fósforo no reservatório, iniciou-se um processo de eutrofização, promovido também pela anoxia no fundo e pela redissolução do fósforo a partir da camada anóxica. Esse processo de eutrofização produziu florescimentos de Microcystis aeroginosa e Cylindrospermopsis raciborski. A aplicação dos números adimensionais na fase de enchimento mostrou que no reservatório da usina hidrelétrica do Lajeado, a ação do vento e o aquecimento térmico de superfície (radiação solar) são funções de força importantes na determinação dos mecanismos de funcionamento deste sistema determinando períodos de estabilidade e mistura que precisam ser monitorados. Os resultados sinalizam a necessidade de um gerenciamento integrado e preditivo como suporte às decisões técnico-administrativas. Do ponto de vista administrativo-gerencial o município de Palmas deverá trabalhar em parceria com os municípios de Lajeado e Porto Nacional e este último por sua vez, como o município de Brejinho de Nazaré, a partir dos Comitês Integrados de Bacia. Do ponto de vista ambiental, atenção especial deverá ser dada ao monitoramento de eutrofização e dos processos de estratificação em instalação nos compartimentos C1 e C2. / The Luis Eduardo Magalhães Hydroelectric Dam, located in Tocantins State between the municipalities of Miracema do Tocantins and Lajeado, is one of the largest constructions made with private funding in Brazil. The dam is 2,100 meters long with 14 spillways that have a discharge capacity of 49,870 m3/sec. The reservoir has a residence time of 24 days, a maximum depth of 35 m, and an average depth of 3 m. Five generating units with Kaplan turbines of nominal power of 170 MW and generators of 190 MVA compose the power station. This study was developed on the middle Tocantins River in the area of influence of the Lajeado UHE (Tocantins River and its tributaries) during the period ofFebruary 1999 to August 2001 and during the filling ofthe reservoir from September 2001 to February 2002. Thirty-three variables were measured: air and water temperatures, dissolved oxygen, transparency, turbidity, depth, color, pH, conductivity, oxygen deficit, biochemical oxygen demand, calcium, magnesium, sodium, potassium, chloride, total iron, total hardness, nitrate, nitrite, ammonia, reactive soluble phosphate, reactive silica, total alkalinity, suspended solids (total, organic and inorganic), total phosphorus, total nitrogen, total colliforms, fecal colliforms, phytoplankton, and zooplankton in vertical profiles. The objectives of this study were to characterize the ecology and limnology of the river/reservoir system and to study the physical, chemical, and biological responses of this system during the construction of the dam and the filling of the reservoir in order to provide information for decision-making linked to the operation of the hydroelectric project. Estimates of extemalloading of the reservoir were based on the model of Jorgensen and Vollenweider (1988) using nitrogen and phosphorus fluxes and data of geology, land use, rainfall, domestic effluents, and tributaries. The intemal loading was obtained from total concentrations of the above nutrients in function of the reservoir volume, and the outflow was determined by concentrations and discharge just downstream of the damo Non- dimensional models for the filling phase of the reservoir were calculated according to Imberger and Petterson (1990), Lerman et al., 1995, and Salençon and Thébault (1997). Water quality differed between the Tocantins River and its local tributaries. The Tocantins River has alkaline waters with high conductivity, high calcium and magnesium concentrations, high planktonic diversity, while its local tributaries are more acid with low conductivity and higher concentrations of sodium, potassium, and chloride. The temperatures of the tributaries are lower than that of the Tocantins River, probably due to proportionally greater forest cover along their margins. The filling of the reservoir produced three distinct limnological regions. Two of them, C 1 and C2, exhibit thermal and chemical stratification with the formation of diurnal thermoclines. The third region, C3, is located upstream of Cachimbo Island near Porto Nacional/Brejinho de Nazaré and is affected by wind action so that it still responds as a lotic environment. During the filling phase the N:P relationship varied greatly. Total P increased due to decomposition of submerged organic matter, point and non-point sources of domestic residues, such as sewage, slaughterhouses, animal raising. As a consequence of the P increase in the reservoir, eutrophication began, accelerated by anoxic bottom conditions, which promoted liberation of P from submerged soils. This eutrophication process produced blooms of Microcystis aeroginosa and Cylindrospermopsis raciborski. Non-dimensional analysis of the filling phase showed that wind and solar heading of surface waters are important forcing functions that control stratification and mixing regimes in the Reservoir. These results illustrate the necessity of integrated and predictive management of the reservoir. From an administrative perspective, the Municipality of Palmas should work with the Municipalities of Lajeado and Porto Nacional, and the latter with the Municipality of Brejinho de Nazaré via integrated basin committees. From an environrnental perspective, special attention should be given to monitoring eutrophication and stratification in sections C1 and C2 of the reservoir.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-25012017-151631 |
| Date | 11 September 2002 |
| Creators | Vera Lucia Reis Pereira |
| Contributors | José Galizia Tundisi, Donato Seiji Abe, Irineu Bianchini Júnior, Fazal Hussain Chaudhry, Roberto Fioravanti Carelli Fontes |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Ciências da Engenharia Ambiental, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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