Modelo conceitual

A elaboração do modelo conceitual é utilizada como forma esquemática de representação do sistema aquífero, das camadas confinantes e semiconfinadas, das interconexões hidráulicas, das recargas e bombeamentos. Seu objetivo é simplificar as informações de campo para permitir a implementação do modelo computacional, em que se procure conciliar a representação da

simplificações que facilitem a aplicação do modelo numérico (Cabral & Demétrio, 1996).

Na elaboração do modelo conceitual, devem ser observados os seguintes passos: identificação dos sistemas aqüíferos, das fronteiras do modelo e das condições de contorno; levantamento dos valores dos parâmetros hidrogeológicos e das entradas e saídas hídricas (recargas e bombeamentos).

Para a elaboração de um modelo conceitual são necessários informações sobre os seguintes parâmetros e variáveis: geometria do aqüífero (cota da base e topo, localização dos limites, vazão de poços); variáveis externas (recargas, condições de contorno, condições iniciais, carga piezométrica, vazão); variáveis de estado (velocidade, concentração, temperatura, áreas de recarga e descarga, relações entre aqüíferos, conexão com água superficial, coeficiente de armazenamento, transmissividade); parâmetros (condutividade hidráulica, capacidade de infiltração, resistência hidráulica, viscosidade) e; constantes (massa específica, coeficiente de compressividade, aceleração da gravidade).

Os modelos conceituais podem ser classificados como: modelo tridimensional (quando os componentes de fluxo vertical são importantes e torna-se necessário levá-los em consideração); modelo bidimensional horizontal (quando não há variações significativas na direção vertical e utilizam-se as equações baseadas apenas nas variáveis X e Y); modelo bidimensional vertical (quando as características físicas e hidrogeológicas são constantes ao longo de uma direção)e; modelo quase tridimensional (simula uma seqüência de aqüíferos superpostos com intercalações de outras camadas semipermeáveis).

4.3.4 – Obtenção de dados

Os dados necessários para alimentar um modelo computacional são do tipo físico e do tipo hidrogeológico. O primeiro corresponde à geometria do aquífero, incluindo extensão e espessura. O segundo inclui informações sobre porosidade, condutividade hidráulica, cargas hidráulicas, fluxos e coeficiente de armazenamento.

A definição da geometria do aquífero é muito importante para o modelamento, sendo necessário, para tal, obter todos os dados disponíveis através de sondagens diretas, mapas e perfis geológicos e geofísicos, mapas de isópacas e mapas de contorno estrutural. Através das análises das informações obtidas por estes meios é que se poderão definir a área de ocorrência e a forma do aquífero.

Os parâmetros hidrodinâmicos do aquífero como transmissividade, armazenamento e condutividade hidráulica são obtidos por meio de teste de aqüíferos.

4.3.5 – Condições de contorno

As condições de contorno podem ser do tipo físico ou hidráulico. As primeiras referem-se à presença física de características que influenciam o escoamento, como, por exemplo, rochas impermeáveis, falhas geológicas, corpos d’água superficial. As do tipo hidráulico estão relacionadas com as condições de escoamento, sendo que as mais comuns são divisores de água e linhas de fluxo.

As condições de contorno podem ser classificadas sob o ponto de vista matemático em três tipos: carga hidráulica especificada; fluxo especificado e; fluxo dependendo da carga hidráulica (Cabral & Demétrio, 1996).

A carga hidráulica especificada (condição de Dirichlet) ocorre, por exemplo, quandoe o aquífero tem conexão com um lago.

O fluxo especificado (condição de Neumann) pode ser nulo ou não. È considerado nulo num contorno impermeável, numa linha de simetria ou numa linha de corrente. Não é nulo quando, através do conhecimento do gradiente hidráulico, tem-se condições de avaliar o fluxo.

O fluxo dependendo da carga hidráulica (condições mistas ou condições de Robin ou de Cauchy) ocorre em contorno semipermeável e obtém-se uma expressão que é função linear da carga hidráulica e do fluxo.

4.3.6 - Fundamentos de modelos de transporte de poluentes

A preocupação com a poluição da água subterrânea vem aumentando a cada dia, uma vez que vêm ocorrendo inúmeros casos de contaminação desse recurso ambiental, despertando o interesse de órgãos públicos, indústrias e empresas de consultoria em avaliar a propagação dos poluentes liberados.

O melhor conhecimento das características de um poluente tornou-se um fator positivo nos estudos de remediação de áreas contaminadas.

Os poluentes podem ser classificados em miscíveis e imiscíveis, de acordo com sua propriedade de se misturar com a água. Fluidos miscíveis diluem-se, formam uma solução com a água e propagam-se devido ao fluxo subterrâneo e devido à dispersão do poluente. Fluidos imiscíveis mantêm-se separados e a pluma de poluente propaga-se mantendo a interface de separação com a água. Nesse caso a análise é feita considerando escoamento bifásico.

Para aplicação dos modelos de transporte de poluentes é necessário conhecer o campo de velocidade de um aqüífero, que geralmente é obtido aplicando previamente um modelo de fluxo. Existem, no entanto, alguns casos mais complexos em que a concentração dos poluentes é grande e chega a modificar o escoamento. Neste caso é necessário resolver conjuntamente as equações de fluxo e de transporte de massa (Cabral & Demétrio, 1996).

Para aplicação de um modelo de transporte de poluente é necessário também conhecer os principais fatores que influenciam o transporte de poluentes. Dentre esses fatores destacam-se: a velocidade real da água, a dispersão hidrodinâmica, o decaimento e o retardamento.

A dispersão hidrodinâmica de um poluente deve-se à dispersão mecânica e à difusão molecular. A dispersão mecânica ocorre devido às variações de velocidades nos poros causadas pela resistência das superfícies sólidas, pelos diferentes tamanhos dos poros e pelo desvio do fluido ao redor dos grãos do subsolo. A difusão molecular ocorre devido ao movimento oscilatório das moléculas, com as partículas do poluente movendo-se das áreas de maior concentração para as áreas de menor concentração (Cabral & Demétrio, 1996).

O decaimento ocorre quando alguns poluentes se transformam em outras espécies químicas com o passar do tempo, podendo ser de forma radioativa ou degradativa.

O retardamento é um fenômeno em que a velocidade de propagação do poluente é menor que a da água subterrânea. As principais causas do retardamento são a absorção e a adsorção do poluente pelos grãos do material poroso do aquífero.

5 – MATERIAIS E MÉTODOS

A primeira etapa do trabalho consistiu em um levantamento de dados compreendendo o levantamento de perfis de sondagens geotécnicas e de mapas plani-altimétirco de detalhe da área da fábrica da ALBRAS e do Projeto ALBRAS/ALUNORTE nas escalas 1:4.000 e 1:10.000 respectivamente.

A segunda etapa compreendeu os levantamentos de dados de campo, a realização de ensaios de sorção/desorção de fenóis e as análises físicas do solo.

Finalmente, foi elaborado o modelo de fluxo subterrâneo e realizadas simulações de transporte de fenóis para as zonas não saturada e saturada, na área do Complexo ALBRAS/ALUNORTE, tendo como base os Programas 1Dcontr, para a migração dos fenóis na zona não saturada, e o VISUAL MODFLOW Versão 3.00 da Waterloo Hydrogeologic Software, utilizado tanto no modelo de fluxo quanto na simulação do transporte de fenóis na zona saturada.