Análise matemática de investimentos em processos de despoluição de bacias hidrográficas

Abstract

Resumo: Uma análise matemática de investimentos em processos de despoluição de bacias hidrográficas justifica-se pelo grande valor e utilidade dos recursos hídricos. A evolução dos sistemas de análise em gerenciamento das águas e os avanços em programação computacional têm permitido consideráveis simplificações no uso de modelos de simulação. O presente estudo tem por objetivo disponibilizar um ferramental de auxílio à tomada de decisões quanto à aplicação de medidas de despoluição hídrica. Mediante o uso de análise matemática com base nos algoritmos genéticos, buscou-se otimizar a seqüência de investimentos necessários para aproximar os rios de suas condições de enquadramento. Para tanto, fez-se necessário investigar os métodos de programação matemática aplicáveis, analisar os parâmetros de qualidade da água e os sistemas de classificação dos rios, identificar as fontes de poluição do objeto de estudo, analisar os custos e os benefícios envolvidos na aplicação das medidas de despoluição e executar um modelo de simulação capaz de fornecer resultados para análise. Aplicou-se o método proposto na bacia do Rio Palmital, que faz parte da bacia do Altíssimo Iguaçu. Para solucionar o problema de otimização foi empregado o programa EVOLVER 4.0.8 da Palisade Corporation, um adendo ao Microsoft Excel para a resolução de algoritmos genéticos. Acoplado a este software foi utilizado o programa ADV_DIF, desenvolvido nesta dissertação para determinar a concentração de poluentes ao longo do rio. Com os resultados obtidos foi possível demonstrar toda a potencialidade do método proposto, sendo suficiente para cumprir o objetivo estabelecido. Ao final do trabalho foram sugeridas algumas oportunidades de continuidade e melhoria dos métodos desenvolvidos.

Absbtract: A mathematical analysis of investments in river basins depollution processes can be justified by the great value and utility of the water resources. The evolution of water management analysis systems and the advancement on computational programming had greatly simplified the use of simulation models. The objective of this research is to provide a tool to assist decision making in application of water depollution plans. It was intended to optimize the necessary sequence of investments in order to indicate a way to meet the stream quality standards by using of mathematical analysis based on genetic algorithms. Some steps were taken to achieve this objective. The first was to investigate the applicable mathematical programming models. Second was to analyze the water’s quality standards and the stream classification method. The third was to identify the pollution sources of the object of study. The forth was to analyze the costs and rewards of the depollution plans. Finally, the simulation model was used to generate the data for analysis. The method was applied to the Palmital River basin, which is part of Iguaçu basin. The software Evolver 4.0.8 of Palisade Corporation, which is an add-in to Microsoft Excel, was utilized to solve the genetic algorithm. A program called ADV_DIF was developed in this study to determine the pollutants concentrations along the river. With the results was possible to demonstrate the potentiality of the developed method. At least, some suggestions for future research and improvements were made.