Análise do transporte reativo de espécies químicas na zona saturada do solo através da Dinâmica dos Fluidos Computacional (DFC)

Abstract

Atualmente existe uma ampla preocupação com a contaminação das águas subterrâneas. Devido a necessidade de lidar com problemas desta natureza, far-se-á necessário o desenvolvimento de pesquisas que possibilitem o entendimento da propagação de poluentes em meios porosos, motivando a necessidade do incremento de modelos matemáticos e códigos computacionais que simulem o transporte reativo multiespécies. Neste trabalho, objetivou-se a implementação de um modelo matemático computacional para a simulação numérica da migração bidimensional transiente de poluentes na região saturada do solo, contemplando os mecanismos de advecção, sorção e reação química. O modelo matemático foi discretizado utilizando o método numérico dos volumes finitos. O modelo foi validado utilizando uma solução analítica para um meio semi-infinito saturado. Os resultados demostram que uma fonte de contaminante injetada no meio poroso saturado, com geometria definida, migra gradualmente em direção à profundidade e largura do meio, devido ao fluxo convectivo e difusivo, concomitante com retardo do poluente, induzido pela sorção na matriz sólida. A concentração de contaminantes no meio poroso saturado apresenta flutuações cíclicas, conforme dinâmica dos parâmetros e alterações dos perfis. Em relação à taxa de reação química, observou-se que, quanto maior o valor do coeficiente de reação, menor a concentração e a profundidade que o poluente atingiu na zona saturada. O modelo computacional implementado apresenta uma ferramenta de apoio para a avaliação de impactos ambientais, sendo possível visualizar a extensão e o comportamento de uma pluma de contaminação e realizar inúmeras operações com baixo custo computacional, produzindo resultados numéricos aproximados dos fenômenos reais.

Keywords

• águas subterrâneas
• meios porosos
• modelagem matemática
• simulação numérica
• volumes finitos