Modelagem e Simulação Computacional da Dinâmica da Água em Bacias Hidrográficas     

Coordenadores do Projeto:
Abimael Fernando Dourado Loula
Sandra Mara Cardoso Malta

Data Início:
01/04/2008

Equipe:
Antonio André Novotny
Augusto César Noronha Rodrigues Galeão
Eduardo Lúcio Mendes Garcia
Elson Magalhães Toledo
Gilson Antônio Giraldi
José Karam Filho
Maurício Vieira Kritz
Márcio Arab Murad
Raúl Antonino Feijóo
Regina Célia Cerqueira de Almeida
Renato Simões Silva

Secretária(s):
Bárbara Medeiros de Andrade

Instituições Envolvidas:
Ministério da Ciência e Tecnologia - MCT
Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC

Órgãos Financiadores:
MCT

Resumo:
Este projeto visa a Modelagem Computacional em problemas de escoamento, envolvendo circulação e transporte de massa. Tais problemas abrangem desde o estudo de escoamentos compressíveis e incompressíveis até a modelagem da dispersão de concentrações, com aplicações em diversas áreas da engenharia e meio ambiente. Em particular, são os seguintes os tópicos de interesse a serem estudados:
• Problemas de Contaminação em Águas Subterrâneas, onde se deseja desenvolver a modelagem matemática e numérica do transporte reativo não-linear de contaminantes, visando a interação dos processos físicos e biológicos e seus efeitos na predição da pluma de contaminantes e, portanto, auxíliando nas escolhas dos métodos de biorremediação.
• Modelagem e Simulação Computacional da Dinâmica da Água em Bacias Hidrográficas, considerando os processos físicos (nas suas múltiplas escalas temporais e espaciais e conseqüentes incertezas e heterogeneidades). Estes modelos deverão ser capazes de predizer, com aceitável grau de precisão, os diversos elementos que participam no ciclo hidrológico na bacia hidrográfica: clima, precipitação, evaporação, evapotranspiração, infiltração, fluxo superficial, fluxo subterrâneo, transporte de produtos biogeoquimicos e poluentes, entre outros.
• Modelagem e Simulação Numérica da Hidrodinâmica e o Transporte em Estuários, em especial, estudo do acoplamento da circulação e transporte entre os canais e os maguezais. Desenvolvimento de modelos e metodologias numéricas para o tranporte de substâncias, sedimentos, etc, problemas em águas rasas.

Nos últimos anos vem ocorrendo um crescente interesse na simulação numérica de problemas de circulação e transporte. Tal interesse é motivado tanto pelo desenvolvimento tecnológico, que proporcionou a popularização e o barateamento dos computadores, quanto pela necessidade de redução de custos de projetos industriais e crescente (uma maior) preocupação com os fenômenos de caráter ambiental e ecológico. reflete-se na crescente oportunidade de integrar e estender as capacidades de modelagem e simulação computacional em larga-escala com as tecnologias emergentes de tratamento, visualização e extração do conhecimento de grandes massas de dados, computação distribuída e em grade, e o desenvolvimento da infra-estrutura de redes de altas velocidades.
Em consonância com esses desenvolvimentos, observa-se uma necessidade crescente de novas metodologias voltadas para simulações de problemas envolvendo múltiplas escalas espaciais e temporais e múltiplas físicas acopladas. Este é o caso de grande parte dos problemas de circulação e transporte de interesse em engenharia e ciências aplicadas. O grande desafio neste tema tem sido o desenvolvimento de modelos computacionais que sejam, ao mesmo tempo robustos, precisos e eficientes do ponto de vista da aplicação.
Desta maneira áreas de pesquisa no LNCC tais como Modelagem Multi-escala, Modelagem Estocástica, Mecânica dos Fluidos Computacionais, Otimização e Analise de Sensibilidade na caracterização de propriedades, calibração e assimilação de dados hidrológicos, Computação Distribuída e de Alto Desempenho, Banco de Dados e Mineração de Dados Distribuídos, Visualização Cientifica e Reconstrução de Imagens para a definição dos modelos digitais de elevação e subsolo da bacia hidrográfica em estudo deverão ser desenvolvidas de maneira a atender as necessidades deste tema multidisciplinar.