Modelagem da contaminação de aqüíferos livres por NAPLs residuais na zona não-saturada

• Ano de defesa: 2000
• Autor(a) principal: Cota, Stela Dalva Santos
• Orientador(a): Luna Caicedo, Nelson Oswaldo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Águas subterrâneas : Contaminação; Fluidos imisciveis
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/205892

Este trabalho aborda a modelagem de áreas de NAPLs ("Non-Aqueous Phase Liquids" - Fase Líquida Não-Aquosa) residuais, localizadas na zona não-saturada, com o objetivo de auxiliar na avaliação do impacto dessas áreas na qualidade dos aqüíferos freáticos. Dentro deste enfoque, foram desenvolvidos os seguintes pontos: * Implementação de um modelo numérico de fluxo de água e transporte de contaminantes, para ambas as zonas não-saturada e saturada, baseado na conexão entre um modelo unidimensional de zona não-saturada com um modelo multidimensional de zona saturada. * Avaliação da sensibilidade da simulação de transporte de contaminantes em zona nãosaturada ao uso do fluxo da fase aquosa em regime permanente e com perfis de saturação e descarga específica uniformes. * Inclusão, no modelo de transporte desenvolvido, da dissolução de fontes de NAPLs residuais na zona não-saturada através de diferentes abordagens de literatura para a estimativa do coeficiente de transferência de massa. Um trabalho experimental foi elaborado para gerar dados de dissolução, em condições de fluxo não-saturado, de NAPLs compostos por substância pura e por misturas binárias. A forma mista da equação de Richards e a equação de transporte advectivo-dispersivo foram implementados em diferenças finitas, constituindo o modelo unidimensional FflD, que simula o fluxo de água e transporte de contaminantes na zona não-saturada. Este modelo foi conectado aos modelos multidimensionais de fluxo e transporte em zona saturada, MODFLOW e MT3D. A abordagem de substituir a zona não-saturada multidimensional por domínios unidimensionais foi bem sucedida. Comparativamente aos modelos integrados multidimensionais FEMWATER (fluxo) e LEWASTE (transporte), foram obtidos resultados equivalentes e com um tempo computacional bastante inferior. Para a conexão do módulo de fluxo de FTlD e o modelo MODFLOW, foi desenvolvida nova metodologia para simular a elevação do nível do freático em resposta à recarga, que demostrou ser numericamente mais estável do que a metodologia citada na literatura. Dentro da faixa de valores avaliados, o modelo de transporte demonstrou grande sensibilidade quanto ao uso dos dados de fluxo em regime permanente, principalmente em solos com características mais arenosas. Além disso, a obtenção dos dados de fluxo em regime permanente não foi possível, em alguns casos, devido à não-convergência do método numérico. Neste caso, a solução permanente pode ser obtida estendendo-se a simulação transiente até que os resultados não mais se alterassem, mas às custas de maior tempo computacional. A simulação de transporte utilizando perfis uniformes de saturação e descarga específica também mostrou grande sensibilidade à escolha do valor de saturação. Para baixos valores de saturação, a estimativa utilizando este método gerou valores da massa de contaminante que atravessa determinada profundidade do domínio não-saturado até 88 vezes maiores do que utilizando os dados de fluxo transiente. Na modelagem da dissolução de zonas de NAPLs residuais, três formulações empíricas para a estimativa do coeficiente de transferência de massa foram adicionadas ao módulo de transporte de FflD. Os dados de dissolução não-saturada obtidos experimentalmente não foram conclusivos, uma vez que, na maioria dos ensaios realizados, a concentração na fase aquosa atingiu valores próximos à solubilidade. Além disso, a metodologia empregada não levou em consideração a interferência da partição com a fase gasosa. Nos ensaios com misturas binárias de NAPLs, foram observadas evidências de que a transferência de massa pode ser limitada pela difusão do contaminante dentro da fase NAPL, com redução da ordem de 20% na concentração atingida com relação à solubilidade efetiva.