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764 _______________________________________________________________________________________ XIV ENEEAmb, II Frum Latino e I SBEA Centro-Oeste

MODELAGEM MATEMTICA AMBIENTAL

DESENVOLVIMENTO DE APLICATIVO ANDROID PARA

ESTIMATIVA DA AUTODEPURAO DE CURSOS DGUA.

Rafael Abreu Miranda (AUTOR PRINCIPAL) ra.abreumiranda@gmail.com

Instituto Federal Goiano Campus Rio Verde.

Andr da Cunha Ribeiro (COAUTOR) andre.cunha@ifgoiano.edu.br

Instituto Federal Goiano Campus Rio Verde.

Davi Santiago Aquino (COAUTOR) davi.aquino@ifgoiano.edu.br

Instituto Federal Goiano Campus Rio Verde.

Resumo: Modelos matemticos so estabelecidos por uma estrutura terica, constituda por

expresses matemticas, valores numricos dos parmetros estabelecidos nas equaes e

dados de entrada e sada, compreendendo com frequncia observaes e/ou medies

laboratoriais ou de campo. Modelos matemticos de qualidade da gua so ferramentas

importantes para o manejo das bacias hidrogrficas, pois conseguem integrar vrias sries de

informaes ambientais, tornando possvel assim uma viso mais dinmica de alguns

processos naturais. Com a modelagem matemtica, possvel ainda realizar simulaes de

cenrios futuros, podendo colaborar com o processo de tomada de deciso. A presente

proposta tem como seu objetivo criar por meio de uma ferramenta de programao um

aplicativo Android que possa usar a modelagem matemtica para estimar a autodepurao dos

corpos hdricos por meio do modelo de Streeter-Phelps.

Palavras-chave: autodepurao, modelos matemticos, Streeter-Phelps, Android.

1. INTRODUO E OBJETIVOS A poluio dos cursos hdricos se tornou uma sria ameaa sade da espcie humana

e dos outros seres vivos. Dois dos principais fatores relacionados a esse problema so o

crescimento populacional acelerado e o desenvolvimento econmico sem fundamentao nas

premissas da incrementao sustentvel. Perante isso, grandes quantidades de guas

residurias so lanadas nos cursos dgua sem prvio tratamento, muitas vezes excedendo o

potencial de autodepurao do sistema aqutico atingido (REN et al., 2013).

Existem vrios tipos de modelos matemticos de qualidade da gua em rios. A

utilizao adequada dos modelos decorre da escolha mais apropriada para cada situao, de

modo a auxiliar na pesquisa e no processo de gesto dos recursos hdricos (OPPA, 2007). Na

busca por decises eficientes para esses problemas ambientais, os gestores se deparam com

um nmero crescente de tecnologias potencias e sistema de modelagem. Determinar qual a

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escolha mais apropriada para cada caso pode ser uma tarefa complexa, com implicaes

financeiras e ambientais (ZHANG et al., 2012).

A implementao da Poltica Nacional dos Recursos Hdricos necessita de modelos

matemticos para que se possa verificar se seus objetivos esto sendo alcanados, a que custo

isto pode ocorrer e quais so as medidas mais adequadas a serem tomadas. (LARENTIS,

2004).

Vrios estudos tm sido dirigidos na busca pelo fornecimento de gua para a

populao em quantidade e qualidade ideais, em que modelos matemticos passaram a ser

utilizados como ferramenta de apoio gesto para a avaliao da qualidade dos ambientes

aquticos. Durante as ltimas dcadas, vrios modelos de qualidade da gua foram

desenvolvidos, os quais possibilitaram calcular desde ndices bsicos como demanda

bioqumica de oxignio e oxignio dissolvido at critrios de classificao complexos como

eutrofizao e impactos de toxicidade (FAN, 2008).

A modelagem matemtica como ferramenta complementar gesto dos recursos

hdricos torna-se um instrumento amplamente aceito para o correto diagnstico de problemas

de qualidade da gua e posterior desenvolvimento de estratgias de resoluo (LINDIM et al.,

2011).

O principal objetivo da modelagem desses parmetros determinar a concentrao

mxima permissvel de lanamento de matria orgnica, de modo a no ultrapassar o limite

do potencial de autodepurao do corpo receptor (COX, 2003).

Diante do exposto, o projeto teve como objetivo a criao de um sistema para estimar

a autodepurao dos corpos dagua por meio do modelo matemtico de Streeter-Phelps

implementando um aplicativo para Smartphones e Tablets, que possua o sistema operacional

(SO) Android, aplicando assim o modelo matemtico de Streeter-Phelps e estimando

matematicamente a autodepurao dos corpos hdricos.

2. METODOLOGIA Para a criao do sistema foi utilizado a forma diferencial da apresentao clssica do

modelo de Streeter-Phelps que descreve a troca da concentrao de matria orgnica e de

dficit de oxignio dissolvido que a diferena entre o oxignio dissolvido em um lugar e o

oxignio de saturao nesse mesmo lugar.

( 1) =

( ) = ( ) + ( )

Onde:

kd a taxa de consumo de oxignio por degradao de DBO em d-1.

ka a taxa de aerao de oxignio no corpo d'gua d-1.

L a DBO da matria orgnica na gua em mg L-1.

D o dficit de oxignio em mg L-1.

http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Oxignio_dissolvido&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Oxignio_dissolvido&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Oxignio_de_saturaco&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/wiki/DBOhttp://pt.wikipedia.org/wiki/DBO

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A soluo deste sistema de equaes diferenciais ordinrias para condies iniciais de L e D

de L0 e D0 respectivamente se tem:

= 0 ()

= (( 0)

( )) ((()) (())) + 0

()

Para elaborao do sistema foi usado uma ferramenta de programao, onde foi

possvel elaborar a modelagem computacional da equao.

2.1. Desenvolvimento.

Para criao do aplicativo foi utilizada a ferramenta Android Studio SDK, a

ferramenta funciona com linguagem Java de programao. O Android Studio SDK o

ambiente de desenvolvimento integrado (IDE) disponibilizado pela Google para

desenvolvedores de aplicaes para Android. O programa tem como base o INtelliJ IDEA e

ele oferece uma ferramenta completa para lidar com as mais variadas aplicaes criadas para

o SO citado.

Para uma melhor visualizao das telas do aplicativo foi utilizado o mtodo

na parte do layout. O um layout especial, projetado para

manter uma viso maior do que seu tamanho realmente. Quando a visualizao da tela

ultrapassar o tamanho do visor disponvel para visualizao o layout ir, automaticamente,

adicionar barras de rolagem, podendo ento mover a tela verticalmente.

Para a gerao dos grficos utilizou-se a biblioteca AndroidPlot que possibilita a

gerao de grficos em linha e que permite ainda o zoom localizado de pontos especificos. O

AndroidPlot uma biblioteca para criao de grficos dinmicos e estticos para aplicativo

Android. Ele foi projetado para ser compatvel com Android 1.6 em diante e utilizado por

mais de 1000 aplicativos no Google Play.

As pginas do aplicativo foram incrementadas utilizando o mtodo de vrias Intents

onde permite realizar vrias pginas dentro do aplicativo, ocasionando uma maior segurana

na troca de dados. As Intents so mensagens enviadas por um componente da aplicao

para o Android, informando a inteno de inicializar outro componente, da mesma aplicao

ou de outra.

Para o armazenamento dos dados foi utilizado o SQLite, que uma biblioteca que

implementa, um autossuficiente, sem servidor banco de dados SQL. O cdigo do SQLite est

em domnio pblico, tornando o uso livre.

3. RESULTADOS E DISCUSSO.

Para baixar a aplicao necessrio acessar o site, https://www.ifgoiano.edu.br/acrios,

e realizar o login, com isso, o link para download estar na pgina que abrir aps o login.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_equaes_diferenciaishttps://www.ifgoiano.edu.br/acrios

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3.1. Login.

A tela de login tem utilizao simples onde permite entrar com o usurio existente

como mostra a figura 1 ou criar um novo usurio ao clicar em CADASTRAR como mostra

na figura 2.

Figura 1: Tela de login. Figura 2: Tela de cadastro

Aps realizar o login, o usurio tem a opo de Criar analise, Desconectar e a lista de

analises salvas, segundo a figura 3. Para editar ou deletar alguma analise j feita basta clicar

no nome da analisada desejada, aps clicar o usurio ser redirecionado para uma pgina igual

ao campo de inserir dados, figura 4, e no final ter as opes Deletar e Calcular.

Figura 3: Tela inicial.

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3.2. Insero de dados.

A tela para insero de dados tem layout simples, onde h os campos para que seja

inserido o valor de cada dado que ser necessrio para a estimativa de autodepurao, como

mostrado na figura 4.

Fi

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