Desenvolvimento de uma metodologia, com base na teoria Fuzzy, aplicada a modelos da demanda bioquÃmica de oxigÃnio (DBO) e oxigÃnio dissolvido (OD), para calcular o risco de degradaÃÃo ambiental em rios naturais

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior

Com base nos PrincÃpios de Transporte de Massa, o modelo matemÃtico desenvolvido neste estudo estabelece as relaÃÃes entre a Demanda BioquÃmica do OxigÃnio (DBO) e o OxigÃnio Dissolvido (OD), para diferentes fontes de lanÃamentos. A aplicaÃÃo da teoria fuzzy neste modelo de transporte de poluente permite que as incertezas existentes nas variÃveis envolvidas nestes processos, especificamente na soluÃÃo da equaÃÃo da difusÃo advectiva, sejam capazes de avaliar os riscos de contaminaÃÃo de um sistema hÃdrico diante dos lanÃamentos de substÃncias poluentes. A metodologia fuzzy foi desenvolvida com o objetivo de transformar o modelo matemÃtico de DBO/OD em um conjunto de equaÃÃes diferenciais fuzzy, onde os principais parÃmetros, contidos neste modelo, foram representados como funÃÃes de pertinÃncia. Um programa computacional foi desenvolvido para este estudo codificado em linguagem FORTRAN 90, que permite construir modelos de simulaÃÃes para qualidade da Ãgua, com base na metodologia proposta. Foram propostos alguns cenÃrios distintos que descrevem as alteraÃÃes na qualidade da Ãgua em rios naturais, com base na investigaÃÃo dos parÃmetros hidrÃulicos, nas formaÃÃes das funÃÃes de pertinÃncia da concentraÃÃo e na propagaÃÃo de uma nuvem poluente. Os resultados apresentam as anÃlises do risco de degradaÃÃo ambiental, e da garantia, que sÃo influenciadas pelos parÃmetros hidrÃulicos e hidrolÃgicos, ressaltando as vazÃes para qualquer tipo de lanÃamento, a declividade e rugosidade. Em sÃntese, a metodologia fuzzy mostrou-se uma ferramenta para o planejamento e para gestÃo dos recursos hÃdricos, e um procedimento alternativo quando aplicado aos processos de transporte de poluente

On the basis of the Principles of the Mass Transport, the mathematical model developed in this study establishes the relations between the Biochemical Oxygen Demand (BOD) and Dissolved Oxygen (DO), for different sources of launchings. The application of the fuzzy theory in this model of pollutant transport allows that the existing uncertainties in the variable involved in these processes, specifically in the solution of the advective diffusion equation, is able to evaluate the risks of contamination of a water system ahead of the pollutant substance launching. The fuzzy methodology was developed with the objective to transform the mathematical model of DBO/OD into a set of fuzzy differential equations, where the main parameters in this model had been represented as Membership functions. A computational program was developed for this study, codified in language FORTRAN 90, that allows us to construct models of simulation of water quality, on the basis of the methodology proposed. Some distinct scenes had been considered that describe the alterations in the quality of the water in natural rivers, on the basis of the investigation of the hydraulics parameters, in the formations of the membership functions of the concentration and in the propagation of a pollutant cloud. The results present the analyses of the risk of environmental degradation, and the analyses of the guarantee, that are influenced by the hydraulics and hydrologics parameters, standing out the outflows for any type of launching, the bed slope and the roughness. In synthesis, the fuzzy methodology is a tool of planning and management of water resources and, an alternative procedure when applied to the processes of pollutant transport