Simulação do Transporte de Escalares em Corpos d'Água Rasos Usando um Modelo de Grades Não Estruturadas

Rios e lagos são regiões em que é comum a existência de áreas urbanas e de alta densidade populacional, que se utilizam do água para abastecimento, transporte, lazer e para diluição de poluentes. Em função disso são freqüentes os problemas relacionados à qualidade da água neste tipo de sistema. A eutrofização e as florações de algas são problemas que vem acontecendo, por exemplo, no rio Guaíba, no Rio Grande do Sul. Modelos matemáticos são largamente utilizados para entender os padrões de fluxo e o transporte de substâncias nestes ecossistemas. Neste trabalho, desenvolveu-se um modelo hidrodinâmico e de transporte de poluentes bidimensional para corpos d?água rasos que está baseado numa subdivisão do corpo d?água em uma grade não estruturada. O modelo é formado por dois módulos: hidrodinâmico e de transporte de massa. O módulo hidrodinâmico é baseado nas equações de Navier-Stokes com aproximações para corpos d?água rasos. O módulo de transporte de massa representa o transporte de um escalar passivo e conservativo sob influência dos processos físicos do meio, como a concentração de uma substância. Este artigo apresenta uma aplicação do modelo ao rio Guaíba, incluindo a região do delta do Rio Jacuí, com sua intrincada rede de canais e ilhas. Foram testadas duas formas de solução da equação de transporte: uma baseada num esquema numérico de diferenças centrais e outra baseada num esquema de alta resolução. Foram realizados testes de conservação de volume comparando os resultados obtidos com resultados obtidos via a solução analítica das mesmas equações. Os resultados mostram a adequação da discretização em grades não estruturadas para representar a complexa hidrografia do delta do rio Jacuí, e os testes de conservação de massa mostram que os erros são insignificantes para os dois esquemas numéricos, entretanto o segundo esquema de alta resolução apresenta vantagens na redução da difusão numérica.