Modeling and simulation of the evolutive behavior of pollutants in aquatic spills in large water bodies : a csae of the dam's Manso river

Este trabalho modela o comportamento evolutivo de poluentes em corpos aquáticos de grande extensão. O tratamento é bidimensional na variável espacial, que descreve a superfície de um lago ou represa, por exemplo, e a concentração de poluentes é considerada em cada ponto, e a cada instante. O modelo apóia-se no uso de uma Equação Diferencial Parcial de Difusão-advecção com certas características especiais nas condições de contorno expressas, de modo genérico, numa expressão dita de Robin. Dada a geometria (em geral obtida via mapas ou imagens aéreas), a solução da EDP resultante desta modelagem é usada não em sua formulação clássica, mas num ambiente variacional (ou fraco), e é aproximada por métodos de comprovada confiabilidade, o método de Elementos Finitos via Galerkin para o espaço e o método de Crank-Nicolson para o tempo (ambos métodos de segunda ordem de aproximação). Um algoritmo para simulações computacionais é apresentado num ambiente Matlab, bem como alguns resultados numéricos usados para a produção de saídas gráficas qualitativamente adequadas para se avaliarem cenários possíveis de impactoThis work presents a model for the evolutive description of the movements of pollutant spills in large water bodies. It uses a bidimensional spatial approach in modelling a lake or a reservoir, for example and considers pollutant concentration on each planar point and at each moment in time. For this, the Diffusive-advective Partial Differential Equation is adopted with special border conditions, expressed, generically in the Robin formulation. Due to the geometry of the studied domain (in general obtained from aerial imagery), the solution of the resulting PDE is not used in ists strong formulation but rather in the weak or variational one, and it is approximated with reliable methods: Galerkin Method through the Finite element option for space, as well as Crank-Nicolson for approximation in time (both of these methods are of second order). An algorithm for this numerical scheme is presented in a Matlab environment and numerical results are graphically presented in order to enable a qualitative evaluation of possible impact cenario