Numerical Modeling Applied to Leachate Generation using Hydrus – Case Study: Seropédica, Rio de Janeiro, Brazil Translated title: Modelagem numérica aplicada à geração de lixiviado usando Hydrus – Estudo de Caso: Seropédica, Rio de Janeiro, Brasil

Abstract

ABSTRACT Improper design and management of the cover layer of a sanitary landfill has been proven to produce harmful environmental impacts on the environment. One alternative at hand is to develop scenarios based on simulation of physical and computational models to represent the expected field water balance of a landfill coverage layer. This paper investigates the design of a sanitary landfill final cover in the municipality of Seropédica, which is located at the state of Rio de Janeiro - Brazil. More specifically, the compact soil coverage, which is widely used for landfill final cover of municipal solid waste, is evaluated in contrast to vegetation cover by grass, vegetation cover by brachiaria and capillary barrier. To accomplish such task, hydrometeorological forcing conditions, namely daily rainfall and temperature, were retrieved from the Anchieta weather station, which is situated nearby the study area. The Hydrus 1D and 2/3 D computational codes were employed to develop a set of scenarios to follow the contamination plume evolution within the landfill along the time frame of 20 years with some degree of reliability. It should be noted that the performed evaluation indicates the possibility to control the leachate release and consequently to avoid contaminating the environment, notably to prevent soil and water resources pollution. Vegetation cover by grass and brachiaria showed important control mechanisms with respect to the movement of the contaminant plume. In addition, it should be noticed that the best results for the landfill final cover were achieved for the capillary barrier, while poor performance results were obtained for the commonly employed compact soil.

Translated abstract

RESUMO O projeto e a gestão inadequados da camada de cobertura de um aterro sanitário produzem impactos ambientais prejudiciais ao meio ambiente. Uma alternativa disponível é desenvolver cenários baseados na simulação de modelos físicos e computacionais para representar o balanço hídrico que se espera que ocorra em uma camada de cobertura do aterro por meio de um experimento de campo. O presente trabalho investiga o projeto de cobertura final de um aterro sanitário no município de Seropédica, localizado no estado do Rio de Janeiro - Brasil. Mais especificamente, a cobertura compacta do solo, que é amplamente utilizada para a cobertura final de aterro de resíduos sólidos urbanos, é avaliada em contraste com a cobertura vegetal por gramíneas, cobertura vegetal por braquiária e barreira capilar. Para realização dessa tarefa, forçantes hidrometeorológicas, nomeadamente precipitação e temperatura na escala diária, foram obtidas da estação meteorológica de Anchieta, situada nas proximidades da área de estudo. Os códigos computacionais Hydrus 1D e 2/3 D foram empregados para desenvolver um conjunto de cenários para acompanhar a evolução da pluma de contaminação no interior do aterro ao longo do período de 20 anos com algum grau de confiabilidade. Ressalta-se que a avaliação realizada indica a possibilidade de controlar a liberação de chorume e, consequentemente, de evitar a contaminação do meio ambiente, notadamente para prevenir a poluição do solo e dos recursos hídricos. A cobertura vegetal por gramíneas e braquiárias apresentou importantes mecanismos de controle com relação ao movimento da pluma contaminante. Além disso, deve-se notar que os melhores resultados para a cobertura final do aterro foram alcançados para a barreira capilar, enquanto que os resultados de baixo desempenho foram obtidos para o solo compacto comumente empregado.