Circulação da água hipolimnética no reservatório Divisa do Sistema Salto (RS)

Abstract

Os reservatórios em cascata, Divisa, Blang e Salto, integram o Sistema Salto de Hidrelétricas, localizado no município de São Francisco de Paula, Rio Grande do Sul (Brasil). A ocorrência de uma floração de algas tóxicas no verão de 1999, originada no Blang, atingiu captações de água de seis municípios à jusante e demandou medidas especiais para o tratamento da água. Este fato motivou a investigação das possíveis fontes de nutrientes, especialmente o fósforo, identificado como nutriente limitante. Situados numa região de nascentes e clima subtropical úmido, esses reservatórios apresentaram características oligotróficas à mesotróficas no período compreendido entre 2001 e 2003. A investigação das possíveis causas para a fertilização das águas, levou em consideração fontes externas (principalmente difusas) e a fonte interna representada pelo sedimento de fundo, orgânico e rico em nutrientes. Elevadas concentrações de fósforo dissolvido no hipolímnio e a presença de fósforo disponível em excesso no sedimento de fundo, indicaram que esta poderia ser uma fonte significativa de nutrientes para a fertilização das águas. Como a referida floração ocorreu num período em que, normalmente, se desenvolve estratificação em corpos de água relativamente profundos, este trabalho teve como objetivos caracterizar a estratificação físicoquímica da coluna de água e investigar a possibilidade de circulação da água hipolimnética na condição estratificada. Para tal, foram obtidos perfis verticais de parâmetros que indicam a ocorrência de estratificação da coluna de água (temperatura, oxigênio dissolvido, condutividade elétrica e potencial redox), teores de fósforo total dissolvido e turbidez, da superfície ao hipolímnio, além de clorofila-a na zona fótica. A possibilidade de circulação da água hipolimnética foi investigada através de batimetria e números adimensionais que refletem a estabilidade do corpo de água estratificado. Resultados indicam que, sob estratificação, a circulação da água hipolimnética dificilmente ocorreria, pois somente eventos climáticos extremos provocariam ventos capazes de inverter a massa líquida. A circulação de águas metalimnéticas, contudo, seria uma possibilidade mais provável, já que ventos moderados poderiam induzir afloramento da termoclina. No entanto, a transferência de fósforo do hipolímnio para a coluna de água poderia ser desencadeada pela abertura de comportas de fundo do reservatório à montante, tendo em vista que o procedimento utilizado para regularização das vazões aumenta o risco de proliferação de algas nos reservatórios situados à jusante, especialmente se isto ocorrer em período de estiagem.

The Divisa, Blang and Salto chain of reservoirs form the Salto System of hydroelectric plants, located in Sao Francisco de Paula, Rio Grande do Sul, Brazil. In the summer of 1999, a toxic algae bloom originated at Blang reservoir, contaminating the water supply reservoirs of six municipalities downstream and required special water treatment methods. This event led to the investigation of the possible sources of nutrients, particularly phosphorus, identified as the limiting nutrient. These reservoirs are located in a headwaters region with a humid subtropical climate, rural land use pattern and low demographic density. In the period between 2001 and 2003, monitoring demonstrated good water quality, with oligotrophic and mesotrophic characteristics. The investigation of the possible causes of water fertilization considered external sources (mainly non-point sources) and the internal source represented by the organic, nutrient-rich bottom sediment. The present work seeks to characterize the physical-chemical stratification of the water column and investigate the possibility of hypolimnetic water circulation under stratified conditions. In order to carry out the study, vertical profiles of parameters that indicate the physical-chemical stratification were obtained, such as temperature, dissolved oxygen and redox potential, in addition to total dissolved phosphorus and turbidity from the surface to the hypolimnion and chlorophyll-a in the photic zone. The circulation of hypolimnetic water was examined through bathymetry and dimensionless numbers that reflect the stability of the stratified body of water. Results indicate that hypolimnetic water circulation is not likely to occur under stratification, because only extreme climate events could generate winds strong enough to invert the liquid mass. The circulation of metalimnetic waters is a more likely possibility, as moderate winds could ascend the thermocline. However, the transfer of dissolved phosphorus from the hypolimnion to the reservoirs downstream could occur when the reservoir bottom gates are open to regulate discharges, which is a frequent occurrence during drought periods.