A system for environmental monitoring of hydroelectric reservoirs in Brazil

Sistema para monitoramento ambiental de reservatórios hidrelétricos no Brasil

Abstracts

Environmental monitoring of aquatic systems is an important tool to support policy makers and environmental managers' decisions. Long-term, continuous collection of environmental data is fundamental to the understanding of an aquatic system. This paper aims to present the integrated system for environmental monitoring (SIMA), a long-term temporal series system with a web-based archive for limnological and meteorological data. The following environmental parameters are measured by SIMA: chlorophyll-a (µgL-1), water surface temperature (ºC), water column temperature by a thermistor string (ºC), turbidity (NTU), pH, dissolved oxygen concentration (mg L-1), electric conductivity (µS cm-1), wind speed (ms-1) and direction (º), relative humidity (%), shortwave radiation (Wm-2) and barometric pressure (hPa). The data were collected in a preprogrammed time interval (1 hour) and were transmitted by satellite in quasi-real time for any user within 2500 km of the acquisition point. So far, 11 hydroelectric reservoirs are being monitored with the SIMA buoy. Basic statistics (mean and standard deviation) and an example of the temporal series of some parameters were displayed at a database with web access. However, sensor and satellite problems occurred due to the high data acquisition frequency. Sensors problems occurred due to the environmental characteristics of each aquatic system. Water quality sensors rapidly degrade in acidic waters, rendering the collected data invalid. Data is also rendered invalid when sensors become infested with periphyton. Problems occur with the satellites' reception of system data when satellites pass over the buoy antenna. However, the data transfer at some inland locations was not completed due to the satellite constellation position. Nevertheless, the integrated system of water quality and meteorological parameters is an important tool in understanding the aquatic system dynamic. It can also be used to create hydrodynamics models of the aquatic system to allow for the study of meteorological implications to the water body.

Environmental monitoring; Database; time series; reservoirs

O monitoramento ambiental de sistemas aquáticos é uma importante ferramenta para subsidiar as tomadas de decisão e o gerenciamento ambiental. Séries temporais de longo prazo de dados contínuos são fundamentais para a caracterização desses sistemas aquáticos. O objetivo deste trabalho é o de apresentar o sistema integrado de monitoramento ambiental (SIMA), um sistema que amostra séries temporais de dados limnológicos e meteorológicos e os armazena em um sistema baseado na web. As variáveis ambientais amostradas pela boia SIMA são: clorofila-a (µgL-1), temperatura da superfície da água (ºC), temperatura da coluna d'água por uma cadeia de termistores (ºC), turbidez (NTU), pH, concentração de oxigênio dissolvido (mg L-1), condutividade elétrica (µS cm-1), velocidade do vento (ms-1) e direção do vento (º), umidade relativa (%), radiação incidente de ondas curtas (Wm-2), pressão atmosférica (hPa). Os dados são amostrados em um intervalo de tempo pré-determinado (1 hora) e são transmitidos por satélite em tempo quase real para qualquer usuário que esteja a um radio de até 2500 km do local de aquisição dos dados. Atualmente estão sendo monitorados 11 reservatórios hidrelétricos via boia SIMA. Uma estatística básica (média e desvio padrão) dos dados e exemplo de séries temporais de alguns parâmetros são apresentados. Entretanto, problemas relacionados aos sensores e ao satélite de coleta de dados foram identificados devido à alta frequência amostral de aquisição dos dados. Os problemas relacionados aos sensores ocorrem devido às características ambientais de cara sistema aquático em monitoramento. Em águas ácidas os sensores de qualidade de água se degradam com maior rapidez, e os dados coletados se tornam inválidos. Outro problema é a infestação de perifíton nos sensores, o que pode causa erro de leitura. Os problemas relacionados ao satélite envolvem a recepção do dado, o qual ocorre somente quando o satélite passa sobre a antena da boia SIMA. Contudo, devido a posição da constelação de satélites algumas localizações não estão totalmente cobertas. O sistema SIMA é uma importante ferramenta para o monitoramento da qualidade da água e dos parâmetros meteorológicos, que pode inclusive contribuir para a caracterização da dinâmica de sistemas aquáticos. Os dados também podem ser utilizados para alimentar modelos hidrodinâmicos, e avaliar os efeitos de eventos meteorológicos no sistema aquático.

Monitoramento ambiental; Bando de Dados; Séries Temporais; Reservatórios

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Publication Dates

• Publication in this collection
  08 Oct 2013
• Date of issue
  Apr 2013