nÃo hà / O entendimento de como ocorre o transporte de solutos em Ãguas subterrÃneas à fundamental para o correto gerenciamento deste recurso cada vez mais sujeito a pressÃes antrÃpicas. Para a modelagem deste processo, um parÃmetro fundamental à o coeficiente de dispersÃo hidrodinÃmica, cujo componente mais importante, em meio poroso, à a dispersividade longitudinal (αL). A determinaÃÃo de αL ocorre normalmente atravÃs de experimentos com aplicaÃÃo restrita Ãs Ãreas de interesse e resultados normalmente imprecisos. O presente trabalho teve como objetivo principal calibrar αL em aquÃferos atravÃs do MÃtodo Iterativo do Gradiente de ConcentraÃÃo (MIGC) elaborado a partir de uma adaptaÃÃo da metodologia proposta para o MÃtodo Iterativo do Gradiente HidrÃulico (MIGH). O processo se inicia a partir da simulaÃÃo hidrodinÃmica, posteriormente sÃo inseridas concentraÃÃes obtidas em campo ou hipotÃticas no modelo de simulaÃÃo de transporte de solutos. Em seguida à gerada uma matriz de concentraÃÃes que servirà de base para o processo iterativo do MIGC. Foram estruturados dois modelos, um denominado modelo observado ou fixo, no qual as concentraÃÃes de campo sÃo fixadas e outro modelo denominado de calculado ou nÃo fixo. Ao longo do processo de calibraÃÃo sÃo geradas matrizes de concentraÃÃes que permitem calcular os gradientes espaciais de concentraÃÃo nos modelos fixo e nÃo fixo. A mÃdia dos Ãngulos entre os gradientes de concentraÃÃes observados e calculados e o erro mÃdio quadrÃtico sÃo os critÃrios de convergÃncia para aferir o processo de calibraÃÃo. Nas cinco modelagens apresentadas, os resultados para estes dois critÃrios indicam a eficiÃncia do mÃtodo de calibraÃÃo. Seguindo a metodologia clÃssica de calibraÃÃo de parÃmetros, no MIGC as iteraÃÃes continuam enquanto os valores mÃnimos para os referidos critÃrios nÃo forem atingidos e ocorre, por conseguinte, a alteraÃÃo dos valores da dispersividade longitudinal entre as iteraÃÃes. Este mecanismo à baseado na razÃo entre os gradientes de concentraÃÃes observados e calculados em cada uma das cÃlulas do modelo. Os resultados foram obtidos a partir do uso de concentraÃÃes de nitrato em dois exemplos hipotÃticos com graus de complexidade diferenciados e um caso real aplicado na regiÃo do municÃpio do Crato, inserido na Bacia Sedimentar do Araripe, situada no sul do estado do CearÃ, Brasil. Para os casos estudados houve uma convergÃncia expressiva das mÃdias dos Ãngulos formados entre os gradientes de concentraÃÃo observados e calculados e do erro mÃdio quadrÃtico das concentraÃÃes, obtendo-se, como resultado final, uma matriz com a maioria dos valores de αL prÃximos aos determinados inicialmente. O MIGC se apresenta como um mÃtodo prÃtico e rÃpido para a calibraÃÃo da dispersividade longitudinal. Sugere-se o desenvolvimento de um programa computacional que automatize o MIGC para que o mesmo seja otimizado em situaÃÃes mais complexas. / The understanding of how the transport of solutes in ground water occurs is critical to the proper management of this resource increasingly subjected to thropogenic pressures. In order to model this process, a key parameter is the coefficient of hydrodynamic dispersion, whose most important component in porous environments is the longitudinal dispersivity (αL). The determination of αL usually takes place through experiments restricted to areas of interest and with often inaccurate results. Numerical methods are also used in order to attain parameter estimation. This study aimed mainly at calibrating αL in aquifers through the Iterative Method of the Gradient of Concentration (IMGC) derived from an adaptation of the methodology proposed for the Iterative Method of Hydraulic Gradient (IMHG). The process starts from the hydrodynamic simulation. Later, concentrations obtained from fields or in a hypothetic way are inserted using the model of simulation of solute transportation. Then, a matrix of concentrations is generated, which will work as the basis for the iterative process of IMGC. Two models were structured: one called observed or fixed model in which the concentration field is fixed and another model named calculated or not fixed. Throughout the calibration process arrays of concentrations are generated and used for calculating the spatial concentration of gradients in fixed and not fixed models. The average angle between the gradients of observed and calculated concentrations and the mean squared error are the convergence criteria to assess the calibration process. In the five models presented in this research, the results for these two criteria indicate the efficiency of the calibration method. Following the classical methodology of parameter calibration in the IMGC iterations continue as the minimum values for these criteria are not attained, therefore, the change of the longitudinal dispersivity varies among iterations. This mechanism is based on the ratio between the observed and calculated gradients of concentrations at each model cells. The results were obtained from the use of nitrate concentrations at two hypothetical samples with different degrees of complexity and also with a real case applied int he municipality of Crato, inserted in the Sedimentary Basin region of Araripe. For the cases analyzed in this study, there was a significant decay of the average angle formed between the gradients of observed and calculated concentration and the mean squared error of concentrations, obtaining as a result, a matrix with αL values close to those initially stipulated. IMGC presents itself as a practical method. It is suggested the development of a computer program that automates IMGC so that it is better used in more complex situation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:8927 |
| Date | 27 November 2014 |
| Creators | Jean Leite Tavares |
| Contributors | Marco AurÃlio Holanda de Castro, Paulo Roberto Lacerda Tavares, Horst Frischkorn, Andrà Luis Calado AraÃjo, Mariano de Franca Alencar Neto, Rubens Sonsol Gondim |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia Civil, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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