1
Modelagem e métodos de aproximação para problemas
de dispersão ambiental
Geraldo L. Diniz
III EAMC – Petrópolis – 2010
2
3
4
5
DEVASTAÇÃO AO LONGO DA BR-163
6
7
Efeito Estufa Albedo = fração da
energia incidente que é refletida
8
Impactos regionais do aquecimento global e ação antrópica:
O desmatamento e as mudanças do uso do solo são acompanhados por uma redução drástica da quantidade de água retida nos ecossistemas.
9
Impactos por atividades antrópicas:
Queimadas fonte de CO2 na atmosfera
Desmatamento diminui a absorção CO2
Pesticidas contaminação ambientalFertilizantes aporte para os mananciaisÁguas residuais contaminação de riosRepresas aumento da evapotranspiração
10
Modelo geral do processo de dispersão:
Variação processo transporte = degradação + fonte
concentração difusivo pelo meio
processo
difusivodiv C transporte
pelo meiodiv VC
r
degradação C fonte f P,t
CC div VC C f P,t
t
rV
3
1 2
0 0C C
C C
11
Método de aproximação da solução:
Obtenção da formulação variacional
Discretização espacial (via Elementos Finitos)
Discretização temporal (via Crank-Nicolson)
ixi i i i
C C C CV C f P,t
t x x x x
1
N
j j ij
C P,t c t P
t
CCtt
dt
dC nj
nj
nj
1
2 22
1 nj
nj
nj
CCttC
12
Trabalhos desenvolvidos:
Dispersão de vapor d’água na represa RHE-Manso. Dispersão de esgoto em trecho do rio Coxipó. Dispersão CO2 em área de transição floresta-
cerrado. Dispersão de nitrogênio sintético em área de
transição floresta-cerrado.
13
Modelagem e simulações dos fluxos superficiais de vapor d’água na
área da represa do Rio Manso/MT
Nelson Luiz Graf Odi - UNEMATNelson Luiz Graf Odi - UNEMATPrograma de Física Ambiental - UFMTPrograma de Física Ambiental - UFMT
14
Usina Hidroelétrica de Manso
15
16
Ensaio 1 - seca:
17
Ensaio 2 - cheia:
18
Dispersão de esgoto ao longo de um
trecho do rio Coxipó:
modelagem e aproximação numérica
Suely A. F. Alegria - UFMTSuely A. F. Alegria - UFMTPrograma de Física Ambiental - UFMTPrograma de Física Ambiental - UFMT
19
20
Área de estudo:
21
Foram consideradas 3 fontes pontuais:
Tijuca (A): aproximadamente 20 km; Castelhano (B): aproximadamente 24 km; Moinho (C): aproximadamente 28 km.
Descrição do domínio para modelo unidimensional.
1
A
C
0
B
1
00
C1
N
CC
O km 35 km
22
C(ppm)
35(km) 0
Cenário 1 – seca:
Parâmetros do modelo
Valores Unidades
V
0,230,151,70,1
km²/hh-1
km/hkm/h
Parâmetros da
discretização
Valores Unidades
xt
0,02190,0050
kmh
100
23
C(ppm)
0 35
(km)
Cenário 2 – cheia:
Parâmetros do modelo
Valores Unidades
V
0,230,153,00,1
km²/hh-1
km/hkm/h
Parâmetros dadiscretização
Valores Unidades
xt
0,02190,0050
kmh
100
24
Dispersão de dióxido de carbono em área de transição floresta-cerrado:
modelagem e simulações
Valdirene Vilani - UFMTValdirene Vilani - UFMTPrograma de Física Ambiental - UFMTPrograma de Física Ambiental - UFMT
25
Área de estudo
26
Detalhe da área de estudo
2727
Simulação do cenário 1:
2828
Simulação do cenário 2:
29
Dispersão de nitrogênio sintético em área de transição floresta-cerrado:
modelagem e simulações
Osvaldo Dias de Moraes - UFMTOsvaldo Dias de Moraes - UFMTPrograma de Física Ambiental - UFMTPrograma de Física Ambiental - UFMT
30
Área de estudo
Imagens: EMBRAPA – O Brasil visto do espaço.
31
Domínio escolhido
Domínio aéreo retangular (Ω) dado por um plano horizontallimitado pelas fronteiras Гi.
32
Simulação do cenário 1 – cheia e vento de SE:
Parâmetros do modelo
Valores Unidades
σθVC0
1,210-4
1,510-4
3п/46,09
510-1
1,39
km2/hh-1
radianoskm/h
h-1
ton/km2
Parâmetros da discretização
Valores Unidades
ΔxΔyΔt
2020
0,05
kmkm
horas
Tempo total = 50 horas
33
Simulação do cenário 2 – seca e vento de NO:
Parâmetros do modelo
Valores Unidades
σθVC0
2,210-4
1,510-4
-п/48,6
510-1
1,39
km2/hh-1
radianoskm/h
h-1
ton/km2
Parâmetros da discretização
Valores Unidades
ΔxΔyΔt
2020
0,05
kmkm
horas
Tempo total = 50 horas