Manual do Usuário do SisBaHiA®
Modelo de
Transporte Lagrangeano:
Executando o Modelo e Resultados Parciais
Parâmetros Iniciais:
A aplicação do Modelo de
Transporte Lagrangeano para um dado problema, só pode ser feita se já existirem
resultados de circulação hidrodinâmica condizentes com a situação. Se não
existirem, o modelo hidrodinâmico deverá ser previamente executado para gerar
os dados de velocidade e nível d’água necessários. O usuário deverá saber de
antemão se necessitará usar dados hidrodinâmicos 2DH ou 3D, e gerá-los de
acordo com a necessidade.
Para realizar a inserção
de um novo registro, isto é, um novo caso a ser simulado com o Modelo de
Transporte Lagrangeano, deve-se selecionar a malha que será utilizada pelo
modelo.
Selecionar
Malha para Modelo Lagrangeano.
A malha selecionada pode
ser posteriormente trocada através do botão ‘Edita’ 
existente na ficha ‘Parâmetros’. No
entanto, ao se fazer isto, todos os resultados do modelo associados à malha
anterior, caso existam, serão removidos. Caso não deseje que isso ocorra,
deve-se primeiro fazer uma cópia do modelo vigente e então modificar a cópia,
através do menu principal ‘Ferramentas’ - Copiar
Malha & Modelos.
Após selecionar a malha, o
usuário deverá preencher os campos referentes à ‘Simulação’ (à esquerda
da tela). Nesta caixa, o usuário deverá indicar ao modelo o instante inicial, o
instante final de simulação e o passo de tempo do lançamento das partículas (DT). A cada
DT segundos
serão lançadas NP partículas em cada região fonte com lançamentos ainda ativos.
NP é o número de partículas por passo de tempo especificado para uma dada
fonte.
Em ‘Subdiretório de resultados’, o usuário deverá indicar o nome do
subdiretório no qual serão arquivados os resultados da Modelagem Lagrangeana.
Feito isto, ainda dentro
da pasta ‘Parâmetros’ há quatro subpastas, apresentadas a seguir, que o
usuário deverá preencher, conforme as especificidades do projeto. Para saber
mais sobre estas subpastas, clique em:
§ Transporte;
§ Concentração.
Fontes:
No SisBaHiA®, a
forma em planta de cada região fonte é fornecida pelo modelador. Para isso o
modelador deve em primeiro lugar definir o volume prismático da região fonte ("), como
indicado abaixo. Em seguida é necessário definir a altura média do volume. Isso
é trivial para o caso de regiões fonte com altura constante, pois é um dado de
entrada. Ver mais detalhes no Livro da ABRH “Métodos Numéricos em Recursos
Hídricos 5”.
Podem ser definidas uma ou
mais fontes de lançamento de partículas. Na pasta ‘Fontes’ é apresentada
uma tabela que conterá as fontes a serem utilizadas pelo modelo e definidas
pelo usuário. A descrição das colunas é a seguinte: número da fonte, instante
inicial de lançamento da fonte e instante final de lançamento da fonte. E
selecionar o tipo de decaimento. Como mostra a Figura abaixo.
Figura 1: As
Figuras acima mostram os tipos de decaimento.
Para inserir estes dados,
o usuário poderá montar um arquivo e importar os dados, ou adicioná-los
diretamente no SisBaHiA®.
Como
montar arquivo de fontes para ser importada pelo SisBaHiA®.
Como
inserir dados de fontes diretamente no SisBaHiA®.
Sobre modelagem de manchas de óleo è
Imediatamente após o derrame, o óleo começa a se espalhar e a formar uma mancha
cobrindo uma grande área da superfície da água. Tal área é o que se deve
considerar no modelo realizado como região fonte do derrame. Partindo da região
fonte, a mancha é transportada pelo campo de correntes gerado por forçantes
hidrodinâmicos e pelo vento. Esses processos de espalhamento e transporte são
extremamente importantes na análise ambiental, pois controlam a extensão da
mancha e determinam as possíveis áreas a serem contaminadas, além de
influenciarem diretamente em outros processos, tais como a evaporação,
dissolução, fato-oxidação e bio-degradação.
Como obter a curva de decaimento de óleo è Ao longo
do tempo, à medida que as manchas de óleo são transportadas pelas correntes,
ocorre perda de massa. Tais perdas devem-se principalmente a dois fatores:
evaporação e dispersão de gotículas na coluna de água, eventualmente um
processo de emulsificação também pode ocorrer sob condições de ventos fortes e
ondas. As estimativas de perda de massa feitas pelo ADIOS2 (disponibilizado
gratuitamente na Internet) são internacionalmente aceitas como confiáveis. As
curvas do ADIOS2 são bem testadas, e representam um bom modelo de decaimento de
massa de óleo, pois levam em conta as complexidade dos óleos. As curvas obtidas
através do ADIOS2, transformadas em tabela de valores de “tempo de vida” x
“fator de decaimento”, são diretamente inseridas no SisBaHiA®. Ver
mais detalhes no Livro da ABRH “Métodos Numéricos em Recursos Hídricos 5”.
Para simulação de trocas
de massas d’água, esta pasta ‘Fontes’ não é preenchida. E sim a pasta
‘Marcar Regiões’.
Dica: O volume afluente
não pode ser maior que o volume da região fonte. Clique
aqui para saber mais.
Marcar
Regiões:
Além das
fontes, é possível definir uma condição inicial para uma ou mais regiões. Este
procedimento é utilizado em estudos de trocas de massas d’água. As regiões são
demarcadas por um conjunto de quatro pontos que, seguindo a ordem dada, definem
um quadrilátero convexo. Formarão a região todos os elementos cujo centro de
gravidade estiver contido dentro do quadrilátero delimitante. Os quadriláteros
que delimitam regiões têm que ser convexos. Se por descuido, o usuário definir
4 pontos em uma ordem tal que o polígono resultante apresente concavidades ou cruzamento
de linhas o modelo dará resultados errados, ou não funcionará. As coordenadas
dos quatro vértices que formam cada quadrilátero podem estar contidas dentro do
domínio da malha ou serem externos à malha. Se duas regiões se sobrepuserem,
prevalecerá a última. Por exemplo, se o usuário definir três regiões, e parte
da região 1 for comum à região 3, prevalecerá a região 3 na sub-região comum.
A distância máxima entre
as partículas da região é utilizada para dividir os elementos que fazem parte
da região de modo a calcular o número de partículas inicialmente alocadas em
cada elemento. Por exemplo, se um elemento possuir x = 200m e y = 300m e a
distância máxima em x for igual a 50m e em y igual a 30m; serão alocadas neste
elemento 40 partículas ([(200/50)*(300/30)]. No mínimo, o SisBaHiA®
alocará quatro partículas por elemento e no máximo 256 partículas, mesmo que os
cálculos com os valores de distâncias máximas fornecidas indiquem um número de
partículas fora destes limites.
Como inserir dados de regiões no
Modelo Lagrangeano.
Fronteiras:
Na pasta
‘Fronteira’, tabela Segmentos de Fronteira, são apresentados os contornos existentes
na malha selecionada. Ao lado desta tabela, é apresentada a tabela Fronteira de
Terra, onde cada nó de contorno de terra da malha deve ter o seu coeficiente de
absorção (CA) definido.
O coeficiente de absorção
de um lado de elemento de fronteira terrestre será definido pela média dos
coeficientes de cada nó do lado.
Quando uma partícula com
quantidade QQ de massa, por exemplo, sai por um lado de fronteira terrestre, ao
voltar para o domínio deixará a parcela QQ x CA. Assim, ao voltar para o domínio,
a partícula terá uma quantidade restante igual a QQ x (1-CA). Se QQ restante
for menor que QQ0/1000, a partícula será extinta. QQ0 é a
quantidade atribuída à partícula em seu nascimento. CA pode ser um número
qualquer entre 0 e 1. CA = 0 corresponde à fronteira não absorvente. CA = 1
corresponde à fronteira 100% absorvente.
Como
alterar valores da fronteira de terra de um nó ou sequência de nós.
Campo Próximo -
Emissários:
Esta pasta permite ao usuário inserir em seu modelo Lagrangeano os efeitos de lançamentos provenientes de emissários submarinos. O usuário deve informar ao SisBaHiA® as características da tubulação difusora, dados do efluente, visibilidade da coluna, dados de temperatura e salinidade do ponto do lançamento, assim como as condições climáticas durante o período simulado. No campo próximo, ocorrem apenas efeitos de diluição em função da quantidade de movimento do efluente na saída do emissário. Após calcular o campo próximo, o modelo faz a extrapolação dos valores obtidos para o campo afastado. Para mais informações, conferir a referência técnica do SisBaHiA®.
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Figura 2:
Pasta Campo Próximo - Emissários
Contenção &
Recolhimento:
Essa pasta pode ser utilizada
para criação de barreiras de contenção e recolhimento. Importante para
simulações de emergência em acidentes com óleo, por exemplo.
O usuário nomeia e
Equipamento e informa os seguintes parâmetros:
·
Volume de
saturação (m³)
·
Tempo parada (h)
·
Espessura de meia
saturação (mm)
·
Vazão máxima
(m³/s) de recolhimento
Depois o usuário fornece as
coordenadas na malha da posição do equipamento. O modelo vai enxergar a
barreira sempre com um formato retangular.
Observação:
Esta
pasta pode ser utilizada pelo usuário para colocar informações sobre o caso
simulado. Não é lida pelo modelo.
Configuração dos Resultados:
Na pasta ‘Resultados’, o usuário deverá
preencher os intervalos de tempo de resultados, como descrito a seguir:
Nuvem
Intervalo de tempo (s): intervalos de tempo em que serão
guardados os resultados, a partir do instante inicial.
Tempo Inicial (s): instante inicial para cálculo de
concentração.
Concentração
Intervalo de tempo (s): intervalos de tempo em que serão
guardados os resultados de concentração, a partir do instante inicial. Deve ser
preenchido com um valor que seja múltiplo do Intervalo de Tempo da gravação da
Nuvem.
Tempo Inicial (s): instante inicial para cálculo de
concentração.
Os resultados gerados
surgirão à medida que o modelo calcular. O usuário poderá acessar os resultados
já disponíveis antes mesmo do término da execução do modelo.
Executando o Modelo e
Resultados Parciais:
Já efetuadas todas as etapas
de interesse no Modelo Lagrangeano, de acordo com as singularidades de cada
projeto, o usuário deve verificar se os dados de entrada estão consistentes,
clicando no botão ‘Verificar’.
Verificação
de consistência de dados: Todos os dados fornecidos nas pastas do
modelo Lagrangeano podem ter sua consistência verificada através do botão
‘Verificar’ existente no canto inferior esquerdo do formulário. O usuário deve
entender que é impossível para o SisBaHiA® verificar erros de dados
que sejam aparentemente corretos. Por verificação de “consistência” entenda-se,
por exemplo, checar a falta de parâmetros ou dados indispensáveis, a prescrição
de tempo final de execução inferior ao tempo inicial, inconsistências na
configuração de apresentação de resultados, etc.
Assim, surgirá a caixa de
diálogo ‘Informação’ indicando se os dados estão consistentes ou se há algum
dado a ser verificado pelo usuário. Com os dados consistentes, o usuário já
pode clicar em ‘Executa’ para rodar o modelo.
Executando
o Modelo de Transporte Lagrangeano: O botão ‘Executa’ executa o
modelo, mas antes faz a verificação das informações contidas no formulário,
mesmo que o usuário já a tenha feito. Durante a execução, à medida que os
resultados vão sendo gerados, estes começam a aparecer na caixa ‘Resultados’,
de acordo com os tempos de gravação configurados. Mesmo durante a execução do
modelo, os resultados listados podem ser visualizados e apresentados.
Apresentação
e visualização de resultados: A apresentação de resultados
gerados pelo modelo precisa ser configurada (item Resultados desta página), e
os resultados já gravados podem ser acessados através da ficha “Resultados”. O
SisBaHiA gera e permite a visualização de dois tipos de resultados do modelo
Lagrangeano: nuvens de partículas e isolinhas de concentração. As nuvens de
partículas podem ser visualizadas de duas formas: por nuvem simples ou nuvem
classificada. Na configuração define-se de quanto em quanto tempo serão gerados
os resultados.
Os resultados de Nuvem e
Concentração podem ser visualizados de três formas:
¨ Formato texto
através do botão ‘Lupa’ 
da ficha ‘Resultados’;
¨ Formato mapas
através do botão ‘ícone do Surfer’ 
da ficha ‘Resultados’; e
¨ Formato animação
através do botão ‘ícone da animação’ 
da ficha ‘Resultados’.
Resultados Finais:
Na pasta ‘Resultados’,
além das opções apresentadas acima (Resultados
Parciais) dos resultados em forma de texto, mapas ou animações, que podem
ser obtidos durante a simulação (parciais) ou ao término (totais), o usuário
conta ainda com os recursos de cálculo de Tempo de Residência e Modelo
Probabilístico, como descrito a seguir.
Tempo de
Residência: O usuário pode calcular
o tempo de residência do domínio de modelagem ou de parte dele, conforme o
interesse do projeto. Para saber mais, clique
aqui.
Modelo
Probabilístico: Para saber mais, clique aqui
Última revisão: 14/06/2007