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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/50150| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Método livre de malha usando solução fundamental aplicado na simulação do fluxo de água subterrâneo |
| Autor(es): | Rodrigues Neto, Guilherme Costa |
| Orientador: | Castro, Marco Aurélio Holanda de |
| Palavras-chave: | Recursos hídricos;Modelagem computacional;Simulação numérica;Águas subterrâneas;Meshless method;Method of fundamental solutions;Groundwater flow |
| Data do documento: | 2020 |
| Citação: | RODRIGUES NETO, G. C. Método livre de malha usando solução fundamental aplicado na simulação do fluxo de água subterrâneo. 2020. 79 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Recursos Hídricos, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020. |
| Resumo: | O Método das Soluções Fundamentais (MSF) é um método numérico livre de malha usado para estimar valores funcionais de sistemas regidos por Equações Diferenciais Parciais em um domínio a partir de um conjunto de condições de contorno de um problema bem definido. Segundo essa metodologia, a Solução Fundamental do operador diferencial é aplicada a pontos do contorno relacionados a pontos de uma fronteira fictícia. Além de não precisar da construção de uma malha de nós ou elementos, o MSF apresenta convergência e estabilidade com relação à variação de uma fronteira fictícia que contém geometricamente o domínio analisado e que compõe uma das suas principais características. A escolha da localização dessa fronteira fictícia insere uma incerteza na aplicação do método. Portanto, neste trabalho, investigou-se a influência dessa localização na aplicação do MSF para determinar o nível piezométrico de pontos de um aquífero sedimentar sob a adoção das hipóteses de Dupuit-Forchheimer, incompressibilidade da água, homogeneidade do aquífero e fluxo em regime permanente, uma vez que essas hipóteses permitem aplicar o operador Laplaciano para descrever o fluxo de água subterrâneo. O MSF foi implementado em linguagem de programação Java e SciLAB, o modelo obtido foi aplicado em um aquífero real e comparado com o MODFLOW, que implementa o Método das Diferenças Finitas. Foram utilizados os dados de poços de observação da região da Área de Proteção Ambiental do córrego do Guariroba, que possui uma área de aproximadamente 360 km², localizada no município de Campo Grande no Estado do Mato Grosso do Sul. Esses dados foram obtidos no trabalho de Cavazzana, Lastoria e Gabas (2019) e correspondem aos dados de um único dia de amostragem. Ao aplicar valores afastados em até 200 km e em até 10.000 km para a fronteira fictícia, em etapas de análise distintas, observou-se que os erros relativos às medidas de campo apresentaram estabilidade. Os resultados mostraram a convergência das equipotenciais de carga hidráulica obtidas através dos dois métodos e que a localização da fronteira fictícia que proporcionou os menores erros entre os valores numéricos e os de campo estava associada a uma distância de 1,7 vezes o raio da circunferência de mesma área da região analisada. Esse resultado aponta que o MSF é eficiente para aproximar níveis piezométricos em aquíferos sedimentares adotadas as hipóteses anteriores. |
| Abstract: | The Fundamental Solutions Method (MSF) is a mesh-free numerical method used to estimate functional values of systems governed by Partial Differential Equations in a domain from a set of boundary conditions of a problem as well defined. According to this methodology, the Fundamental Solution of the differential operator is applied contour points related to points on a fictitious border. Besides not needing the building a mesh of nodes or elements, the MSF has convergence and stability with respect to the variation of a fictitious boundary that geometrically contains the domain analyzed and that makes up one of its main characteristics. The choice of the location of this fictitious border places an uncertainty in the application of method. Therefore, in this work, the influence of this location on the application of the MSF to determine the piezometric level of points in a sedimentary aquifer under adoption of the Dupuit-Forchheimer hypotheses, incompressibility of water, homogeneity of aquifer and flow in a permanent regime, since these hypotheses allow to apply the Laplacian operator to describe the underground water flow. MSF was implemented in programming language Java and SciLAB, the model obtained was applied to a real aquifer and compared with MODFLOW, which implements the Finite Difference Method. Were data from observation wells in the region of the Environmental Protection Area of the stream do Guariroba, which has an area of approximately 360 km², located in the municipality of Campo Grande in the State of Mato Grosso do Sul. These data were obtained in the work of Cavazzana, Lastoria and Gabas (2019) and correspond to data from a single day of sampling. When applying distances of up to 200 km and up to 10,000 km to the fictitious border, in different stages of analysis, it was observed that errors related to field measurements showed stability. The results showed the convergence of the load equipotentials obtained through the two methods and that the location of the fictitious border that provided the smallest errors between numerical and field values was associated with a distance of 1.7 times the radius of the circumference of the same area of the analyzed region. That result shows that MSF is efficient to approximate piezometric levels in aquifers sediments adopted the previous hypotheses. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/50150 |
| Aparece nas coleções: | DEHA - Dissertações defendidas na UFC |
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