Uso do método de Simulação Gaussiana Sequencial (SGS) na simulação estocástica do fluxo e transporte em meio poroso saturado

Abstract

Os objetivos do presente trabalho são apresentar uma breve revisão sobre técnicas utilizadas na geração de campos aleatórios de condutividade hidráulica (K) e desenvolver um estudo de caso hipotético de simulação estocástica do fluxo e transporte de contaminantes em um meio poroso saturado, utilizando o método de simulação gaussiana sequencial (SGS) para gerar os campos aleatórios de K com a finalidade de representar a incerteza e a variabilidade espacial da condutividade hidráulica. A estrutura espacial da condutividade hidráulica é descrita por três modelos distintos de variabilidade espacial, representados por variogramas teóricos do tipo gaussiano, exponencial e esférico. O estudo de caso hipotético constituiu-se da propagação de uma pluma de contaminação a partir de uma área contaminada por benzeno de dimensões 80 m x 80 m e concentração de 200 ppb sobre uma área de estudo de 2 km x 1 km, considerando-se um horizonte de 30 anos. Os resultados obtidos para o estudo de caso hipotético mostraram uma maior dispersão da pluma de contaminação para as simulações a partir dos modelos gaussiano e exponencial em comparação às simulações do modelo esférico. São apresentadas também distribuições amostrais de frequência acumulada de concentrações de benzeno para um receptor hipotético, localizado dentro da área de estudo, destacando-se a frequência na qual um valor limite de concentração adotado (10 ppb) é superado.

The aims of this paper are to present a brief review of techniques used to generate random fields of hydraulic conductivity (K) and to develop a hypothetical case study of stochastic simulation of the flow and transport of contaminants in saturated porous media. The sequential Gaussian simulation method (SGS) is applied to generate the random fields of K in order to represent uncertainty and spatial variability of hydraulic conductivity. The spatial structure of hydraulic conductivity is described by three distinct models of spatial variability, represented by Gaussian, Exponential and Spherical theoretical variograms. The hypothetical case study consisted in spreading a contamination plume from an area contaminated with benzene. The contaminated area is 80 m long x 80 m wide and the study area is 2 km long x 1 km wide. The assumed benzene concentration of the contaminated area was 200 ppb. The simulations comprised a 30-year period and the results showed a greater development of the contamination plume when the Gaussian and Exponential models were used compared to the Spherical model. It also presented the cumulative frequency distributions of benzene concentration for one hypothetical receptor located within the study area. The frequency associated to an assumed threshold concentration (10 ppb) is highlighted.