Uma modelagem do transporte e reações dos ciclos do carbono e do nitrogênio no Lago Igapó 1 - Londrina, Paraná

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

06/03/2009

RESUMO

A presente dissertação é uma contribuição para um melhor entendimento do efeito que uma descarga de poluentes pode causar no corpo d água do lago Igapó 1, localizado na região central da cidade de Londrina, Paraná. Para simular a dinâmica da concentração dos poluentes em todo o corpo d água do lago Igapó 1, propomos um modelo bidimensional, na horizontal. Para gerar a geometria do lago Igapó 1, utilizamos uma discretização estruturada, juntamente com os métodos de diferenças finitas e Gauss-Seidel. Assim, modelamos o escoamento hidrodinâmico, na geometria discretizada do lago Igapó 1, por meio das equações de Navier- Stokes e da pressão, fornecendo o campo vetorial bidimensional de velocidades da água no lago. Estas equações foram resolvidas numericamente, também por meio do método de diferenças finitas, associado ao procedimento de Runge-Kutta de quarta ordem no caso das equações de Navier-Stokes, e ao procedimento de Gauss-Seidel no caso da equação da pressão. O escoamento das espécies reativas, sobre este uso hidrodinâmico, é descrito por um modelo de transporte e reações. Neste ultimo, o transporte das espécies reativas e realizado pela composição dos campos vetoriais de velocidades hidrodinâmica (advectiva) e difusiva, enquanto as reação, restritas ao ciclo carbono-nitrogênio, são descritas pelo modelo de Ambrose na forma linearizada. O modelo de transporte e reações foi resolvido numericamente pelo método de elementos finitos estabilizados, através de uma formulação semi discreta. Uma análise qualitativa das simulações numéricas realizadas, em função do coeficiente de difusão, proporcionou uma melhor compreensão da dinâmica dos processos envolvidos no escoamento de espécies reativas, tais como, a dinâmica do processo de nitrificação, da demanda bioquímica de oxigênio e do nível de oxigênio dissolvido no corpo d água. Como resultado principal das simulações numéricas realizadas, vericamos que as maiores concentrações de nitrito e de nitrato ocorrem nos vórtices do lago, caracterizando-os como regiões muito poluídas.

ASSUNTO(S)

poluentes - igapó lago (pr) - transporte modelagem matemática métodos de simulação mathematical models simulation methods pollutants - transportation

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