Simulação numérica da dinâmica de coliformes fecais no lago Luruaco, Colômbia

Authors

  • Tatiana Mari Saita Departamento de Matemática Universidade Estadual de Londrina
  • Paulo Laerte Natti Departamento de Matemática Universidade Estadual de Londrina http://orcid.org/0000-0002-5988-2621
  • Eliandro Rodrigues Cirilo Departamento de Matemática Universidade Estadual de Londrina
  • Neyva Maria Lopes Romeiro Departamento de Matemática Universidade Estadual de Londrina
  • Miguel A.C. Candezano Centro de Modelación Matemática y Computacion Científica. Universidad del Atlántico
  • Rafael B. Acuña Departamento de Biología Universidad del Atlántico
  • Luis C.G. Moreno Departamento de Biología Universidad del Atlántico

DOI:

https://doi.org/10.5540/tema.2017.018.03.435

Keywords:

Lago Luruaco, Coliformes Fecais, Malha Multibloco, Método de Diferenças Finitas, Método MAC, Coordenadas Generalizadas.

Abstract

O lago Luruaco localizado no Departamento de Atlántico, Colômbia, sofre com o despejo de esgoto sem tratamento, trazendo riscos à saúde de todos que utilizam suas águas. O presente estudo tem como objetivo realizar a simulação numérica da dinâmica da concentração de coliformes fecais no lago. A simulação do fluxo hidrodinâmico do lago é realizada por meio de um modelo bidimensional horizontal (2DH), dado por um sistema de equações de Navier-Stokes. Já a simulação do transporte de coliformes fecais é descrita por uma equação convectiva-dispersiva-reativa. Essas equações são resolvidas numericamente pelo Método de Diferenças Finitas (MDF) e pelo método Mark and Cell (MAC), em coordenadas generalizadas.
Quanto à construção da malha computacional do lago Luruaco, os métodos spline cúbica e multibloco foram utilizados. Os resultados obtidos nas simulações permitiram uma melhor compreensão da dinâmica de coliformes fecais no lago Luruaco, evidenciando as regiões mais poluídas. Os resultados também podem orientar órgãos públicos quanto à identificação dos emissores de poluentes no lago e o desenvolvimento de um tratamento otimizado para a recuperação do ambiente poluído.

References

bibitem{alessandra} A.N.D. Barba, ``Estudo e implementação de esquema upwind na resolução de um modelo de dinâmica dos fluidos computacional em coordenadas generalizadas'', textit{Dissertação(Mestrado em Matemática Aplicada e Computacional)}. Universidade Estadual de Londrina, Londrina. 2015.

bibitem{chapra} S.C. Chapra, CHAPRA, ``Surface water-quality modeling'', McGraw-Hill, New York, 1997.

bibitem{cirilo} E.R. Cirilo, A.L. De Bortoli, Geração da Malha da Traquéia e dos Tubos Bronquiais por Splines Cúbico. {em Semina: Ciências Exatas e Tecnológicas}, {bf 27}, No. 2 (2006) 147--155.

bibitem{couto} P.R. Couto, S.M. Malta, Interaction between sorption and biodegradation processes in the contaminant transport, {em Ecological Modelling}, {bf 214}, No. 1 (2008) 65--73.

bibitem{ferziger} J.H. Ferziger, M. Peric, ``Computational methods for fluid dynamics'', Springer Science & Business Media, Berlin, 2012.

bibitem{fortuna} A.O. Fortuna, ``Técnicas computacionais para dinâminca dos fluidos: conceitos básicos e aplicações'', Edusp, São Paulo, 2000.

bibitem{maliska} C.R. Maliska, ``Transferência de calor e mecânica dos fluidos computacional: fundamentos e coordenadas generalizadas'', Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro, 1994.

bibitem{herreraplan} Município de Luruaco. ``Plan de Desarrollo Municipal de Luruaco 2012-2015'', Barranquilha, Colômbia. 2012. URL http://cdim.esap.edu.co/BancoMedios/Documentos%20PDF/luruacoatl%C3%A1nticopd20122015.pdf.

bibitem{OMSpoluicao} Organização Mundial da Saúde. ``OMS: pelo menos 2 milhões de pessoas morrem por ano no mundo por causa de água contaminada'', Agência Brasil, 2011.

URL http://memoria.ebc.com.br/agenciabrasil/noticia/2011-07-05/oms-pelo-menos-2-milhoes-de-pessoas-morrem-por-ano-no-mundo-por-causa-de-agua-contaminada.

bibitem{Suellen} S.R. Pardo, P.L. Natti, N.M.L. Romeiro, E.R. Cirilo, A transport modeling of the carbon-nitrogen cycle at Igapó I Lake -Londrina, Paraná State, Brazil, {em Acta Scientiarum. Technology}, {bf 34} (2012) 217--226.

bibitem{rohatgi2011webplotdigitizer} A. Rohatgi, WebPlotDigitizer, 2011. URL http://arohatgi.info/WebPlotDigitizer/app.

bibitem{romeiro} N.M.L. Romeiro, R.G. Castro, E.R. Cirilo, P.L. Natti, Local calibration of coliforms parameters of water quality problem at Igapó I Lake, Londrina, Paraná, Brazil, {em Ecological modelling}, {bf 222}, No. 11 (2011) 1888--1896.

bibitem{salvage} K.M. Salvage, G.T. Yeh, Development and application of a numerical model of kinetic and equilibrium microbiological and geochemical reactions (BIOKEMOD),

{em Journal of Hydrology}, {bf 209}, No. 1 (1998) 27--52.

bibitem{Sharma} D. Sharma, A. Kansal, Assessment of river quality models: a review, {em Reviews in Environmental Science and Bio/Technology}, {bf 12}, No. 3 (2013) 285--311.

bibitem{streeter} H.W. Streeter, E.B. Phelps, ``A study of the pollution and natural purification of the Ohio River'', US Department of Health, Education, & Welfare, 1958.

URL http://udspace.udel.edu/bitstream/handle/19716/1590/C%26EE148.pdf?sequence=2&isAllowed=y.

bibitem{thompson} J.F. Thompson, Z.U. Warsi, C.W. Mastin, ``Numerical grid generation: foundations and applications'', Vol. 45, North-holland, Amsterdam, 1985.

bibitem{Tsaris} G. Tsakiris, D. Alexakis, Water quality models: An review, {em European Water}, {bf 37} (2012) 33--46.

bibitem{diagnostico} Universidad del Atlántico, ``Diagnóstivo ambiental y estrategias de rehabilitación de la Ciénega de Luruaco'', Barranquilha, Colombia, 2012. URL http://luruaco-atlantico.gov.co/apc-aa-files/39383265393939393337343964386533/informe-final-de-luruaco.pdf.

bibitem{king} N.P. Weatherill, An Introduction to Grid Generation Using the Multiblock Approach, em ``Multiblock Grid Generation'', pp. 6-17, Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden, Germany, 1993.

bibitem{world1987guias} World Health Organization, ``Guías para la calidad del agua potable'', Pan American Health Org, 1988.

%URL http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/gdwq3_es_fulll_lowsres.pdf

Published

2018-01-10

How to Cite

Saita, T. M., Natti, P. L., Cirilo, E. R., Romeiro, N. M. L., Candezano, M. A., Acuña, R. B., & Moreno, L. C. (2018). Simulação numérica da dinâmica de coliformes fecais no lago Luruaco, Colômbia. Trends in Computational and Applied Mathematics, 18(3), 435. https://doi.org/10.5540/tema.2017.018.03.435

Issue

Section

Original Article