Analytical solution for the stationary model of pollutant propagation in an aquatic medium
Revista Ambiente E Água
Analytical solution for the stationary model of pollutant propagation in an aquatic medium
Autor Correspondente: Cíntia Ourique Monticelli | [email protected]
Palavras-chave: advection-diffusion equation, analytical solutions, mass transport, orthogonal curvilinear coordinates system, pollutant dispersion.
Resumos Cadastrados
Resumo Português:
Este trabalho apresenta uma nova abordagem analítica para a solução de problemas de dispersão de poluentes ao longo de corpos hídricos com contornos irregulares. Nesta abordagem, a equação advectivo-difusiva é expressa em termos de coordenadas curvilíneas ortogonais que são definidas pelo potencial de velocidade e pela função de corrente correspondente para fluídos invíscivos. A condição de contorno reescrita em termos destas novas coordenadas é reduzida a uma de terceira espécie clássica, isto é, a derivada da distribuição de concentração em relação à função de corrente é proporcional ao valor numérico da concentração de poluente local. A solução obtida a partir da formulação proposta foi empregada para simular dispersão de poluentes (coliformes termotolerantes) ao longo do Arroio Pampa, afluente do rio dos Sinos, na periferia de Novo Hamburgo, cidade do sul do Brazil. Os resultados obtidos reproduzem o comportamento qualitativo da distribuição de concentração esperada.
Palavras-chave: dispersão de poluentes, equação advectivo-difusiva, sistema de coordenadas curvilíneas ortogonais, soluções analíticas, transporte mássico.
Resumo Inglês:
This work presents a new analytical approach for solving pollutant dispersion problems along irregular-shaped water bodies. In this approach, the advection-diffusion equation is expressed in terms of orthogonal curvilinear coordinates, defined by the velocity potential and the corresponding stream function for inviscid flows. The boundary condition rewritten in terms of these new coordinates is reduced to a classical third kind one, i.e., the derivative of the concentration distribution with respect to the stream function is proportional to the numerical value of the local pollutant concentration. The solution obtained from the proposed formulation was employed to simulate pollutant dispersion (thermotolerant coliforms) along the Pampa Creek, a tributary of the Sinos River at the outskirts of Novo Hamburgo city, South Region of Brazil. The results obtained reproduce the qualitative behavior of the expected concentration distribution.
