Simulação de transporte em rochas porosas fraturadas usando random walk particle tracking e o método de elementos analíticos

Resumo

Problemas levantados sobre a qualidade dos solos e da água, o impacto de longo prazo de atividades industriais e da agricultura, mais considerações sobre repositórios geológicos para resíduos nucleares e químicos necessitam o entendimento do transporte de solutos em rochas porosas fraturadas. Modelos numéricos precisos de tais fenômenos são fundamentais para esta compreensão. Dada a complexidade associada com o escoamento e o transporte da água subterrânea, métodos numéricos robustos devem ser usados tanto para o escoamento quanto para o transporte. Random Walk Particle Tracking é um método bem estabelecido na literatura para a simulação de transporte de solutos, e é particularmente efetivo no caso onde a componente advectiva é grande, como é o caso das formações porosas fraturadas. Mas para o uso ecaz desse método, o escoamento deve ser conhecido em todos os pontos do domínio. O Método de Elementos Analíticos satisfaz esta condição, já que o escoamento é dado pela superposição de funções analíticas, sem a necessidade de grades ou de discretização do domínio. Novos avanços em simulações de transporte por random walk, como a simulação de solutos reativos e transporte não-Fickiano, mais técnicas no domínio do tempo, junto com o recente desenvolvimento do elemento analítico para fraturas para o Método de Elementos Analíticos, proporcionam um excelente ambiente para simular de forma precisa o transporte em formações porosas fraturadas. As características de ambos os métodos permitem o uso de computação paralela, possibilitando simulações de grandes domínios/grandes números de partículas com alta precisão. O desenvolvimento de uma ferramenta computacional que combina as soluções para fraturas do Método de Elementos Analíticos com uma estrutura paralela para simulação de transporte usando o método do random walk particle tracking para a simulação de grandes domínios/grande número de partículas é o principal objetivo deste projeto. Tal ferramenta é valiosa para o hidrogeólogo, ao permitir o entendimento e simulação do transporte e contaminação em aquíferos fraturados. (AU)