9.O Período de Engenharia Civil –FINOM

Hidrologia – Água SubterrâneaAula 3Aula 3

Prof. Márcio Santos

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Métodos de campo

• As medidas de permeabilidade feitas em campo são, em geral, levadas a efeito por meio de ensaios de bombeamento em poços.

• Bombeia-se a água de um poço e, ao obter uma vazão uniforme, mede -se o rebaixamento. Em função do rebaixamento ao longo do tempo a condutividade hidráulica pode ser estimada através de formulações hidráulica pode ser estimada através de formulações empíricas.

• Outros métodos de campo podem ser utilizados, como testes de infiltração em valas, poços (Open-end test, slug-test), além da utilização de infiltrômetros.

• Nestes métodos, analisa-se o volume de água infiltrada ao longo do tempo para a determinação da condutividade hidráulica.

Capacidade mínima de infiltração

Uma maneira prática de se achar a capacidade mínima de infiltração é usando o infiltrômetro, que deve ser representativo para a bacia em estudo.

Infiltrômetros de anel

Curva de infiltração

fp – capacidade de infiltração.

f0 – infiltração inicialf0 – infiltração inicial

fc – infiltração final (contínua)

Cálculo da infiltração

• O método mais conhecido para o cálculo da infiltração segundo é o método de Horton, apresentado em 1939 e 1940.

• Intuitivamente podemos dizer que a infiltração geralmente é maior no início e decai ao longo do geralmente é maior no início e decai ao longo do processo até atingir um patamar constante.

• Horton formulou tal hipótese através de uma relação exponencial válida quando o potencial de vazão de infiltração é maior ou igual a precipitação.

Tipo de Solo f0 (mm/h)

Solo seco c/ pouca ou nenhuma vegetação 127mm/h

Mistura de solo c/ areia, silte, argila e húmus c pouca ou nenhuma vegetação 76,2mm/h

Solo argiloso seco com pouca ou nenhuma vegetação 25,4mm/h

Solo arenoso seco com vegetação densa 254mm/h

Solo seco, sendo mistura de solo com areia, silte, argila e húmus com vegetação densa

152,4mm/h

Solo argiloso seco com vegetação densa 50mm/h

Solo arenoso úmido com pouca ou nenhuma vegetação 43,1mm/h

Mistura de solo úmido c/ areia, silte, argila e húmus c/ pouca ou nenhuma vegetação

25,4mm/h

Solo argiloso úmido com pouca ou nenhuma vegetação 7,62mm/h

Solo arenoso úmido com pouca ou nenhuma vegetação 83,82mm/h

Mistura de solo úmido c/ areia, silte, argila e húmus c/ vegetação densa 50,8mm/h

Solo úmido argiloso com vegetação densa 17,78mm/h

Fatores da infiltração

• Tipo de solo – A capacidade de infiltração varia diretamente com a porosidade e com o tamanho das partículas do solo. As características presentes em pequena camada superficial, com espessura da ordem de 1 cm, tem grande influência sob a capacidade de infiltração (PINTO influência sob a capacidade de infiltração (PINTO et al., 1976).

• Umidade do solo – Quando a água é aplicada em um solo seco, não há movimento descendente dessa água até que as partículas do solo estejam envolvidas por uma fina película d’água.

• Vegetação – Uma cobertura vegetal densa como grama ou floresta tende a promover maior infiltração, devido ao sistema radicular que proporciona a formação de pequenos túneis e que retira umidade do solo através da transpiração, e à cobertura vegetal que previne a compactação do solo.

• Compactação – solos nus podem se tornar parcialmente impermeáveis pela ação compactadoradas grandes gotas de chuva ( que também preenchem parcialmente impermeáveis pela ação compactadoradas grandes gotas de chuva ( que também preenchem os vazios do solo com material fino), e pela ação do tráfego constante de homens, veículos ou animais.

• Altura da retenção superficial e espessura da camada saturada – a água penetra no solo sob a ação da gravidade, escoando nos canalículos formados pelos interstícios das partículas.

Valores de CN

Infiltração

FASES DA INFILTRAÇÃO

• A água que se infiltra está submetida aduas forças fundamentais:– a gravidade (força gravitacional)

– força de adesão de suas moléculas às superfícies– força de adesão de suas moléculas às superfíciesdas partículas do solo (força de capilaridade oude atração capilar).

Fases do processo de infiltração

• A infiltração da água no solo se processa em 3 fases, de cima para baixo: intercâmbio ou difusão, descida e circulação (ou escoamento subterrâneo).

1. Na fase de intercâmbio, o movimento da água é 1. Na fase de intercâmbio, o movimento da água é aleatório, sendo que o potencial mátrico, o qual determina movimento capilar da água é maior que o potencial gravitacional.

- Pequenas quantidades de água no solo tendem ase distribuir uniformemente pela superfície daspartículas.

• Na fase de intercâmbio, a água está próxima à superfície do terreno, sujeita a retornar a atmosfera por uma aspiração capilar, provocada pela ação da evaporação ou absorvida pelas raízes das plantas e em absorvida pelas raízes das plantas e em seguida transpirada pelo vegetal.

- A força de adesão é mais forte do que a forçada gravidade que age sobre esta água.

- Conseqüência: ficará retida, quase imóvel,não atingindo zonas mais profundas.

• 2. Na fase de descida cresce o potencial gravitacional e dá-se o deslocamento vertical da água, quando a ação de seu peso próprio supera a adesão e a capilaridade.

• Ao atingir a faixa de capilaridade, a água prossegue descendo por movimento capilar vertical. Nesta fase de descida, o potencial gravitacional é muito maior que o potencial gravitacional é muito maior que o potencial mátrico. Esse movimento se efetua até atingir uma camada suporte de solo impermeável.

• A força gravitacional atua no sentido vertical, fazendo que a água se infiltre de cima para baixo no perfil do solo. Já a força capilar atua em todas as direções, principalmente quando o solo se encontra com baixa umidade.

• 3. Na fase de circulação, que ocorre na faixa de água subterrânea, devido ao acúmulo da água são constituídos os lençóis subterrâneos.

• O movimento da água deve-se também à ação da gravidade, obedecendo às leis de escoamento subterrâneo.escoamento subterrâneo.

• O movimento da água no solo ocorre conforme o mergulho da camada impermeável subjacente, em direção a uma nascente. Esse movimento é dado pela Lei de Darcy V = kA . dh/dt, que é expressa em m3/s.

LEI DE DARCY• A Lei de Darcy rege o escoamento da água nos

solos saturados, e é representada pela seguinteequação:

V = KA.dh/dL

Onde:Onde:V é a vazão de infiltração;K é a condutividade hidráulica (medida através de

permeâmetros);A é a área da secção analisada;h é a Carga Piezométrica ou Altura Piezométrica (altura da

água de um aqüífero confinado medida numpiezômetro).

L = Distância entre os pontos medidos.

Permeâmetro de Guelph

• Aparelho utilizado para obter as medições da condutividade hidráulica saturada do solo (ks), assim como o coeficiente de armazenamento o qual é um valor adimensional que representa a percentagem de água percentagem de água gravítica que existe num determinado volume do conjunto água mais solo, e a matriz potencial de fluxo, a qual é a capacidade de absorção de água no solo, por efeito de capilaridade.