Prof. Milton MattaProf. Milton Matta

CAPÍTULO 05 CAPÍTULO 05

A Disciplina HIDROGEOLOGIA Apresenta

Parâmetros Hidrogeológicos Parâmetros Hidrogeológicos FundamentaiFundamentais s

Introdução

O Principal objetivo deste capítulo é mostrar um conjunto de parâmetros hidrogeológicos importantes para o estudo das águas subterrâneas e para o entendimento dos processos

associados aos fluxos em meios porosos.

Durante o restante do curso serão mencionados alguns termos que necessitam de definição prévia

1-BOCA DO POÇO

É A PORÇÃO DO TUBO DE REVESTIMENTO DO POÇO QUE FICA ACIMA DA SUPERFÍCIE DO TERRENO. NORMALMENTE MEDEM ENTRE 0,50 m a 1,0 m.

2- NÍVEL ESTÁTICO

O NÍVEL ESTÁTICO (NE) É O NÍVEL DA ÁGUA NO AQUÍFERO, MEDIDO EM REPOUSO, OU SEJA, SEM BOMBEAMENTO. REPRESENTA A DISTÂNCIA ENTRE A BOCA DO POÇO E A SUPERFÍCIE DA ÁGUA DENTRO DO POÇO

3-NÍVEL DINÂMICOO Nível Dinâmico (ND) é o

nível medido após iniciado o bombeamento do poço e

representa a distância entre a boca do poço e a superfície da água no poço, durante o bombeamento, ou quando o po;ço está em recuperação.A Recuperação se dá a partir do instante em que é desligada a bomba e o

nível da água tende a voltar para a posição do

NE antes do bombeamento.4-

REBAIXAMENTOO Rebaixamento (s –

quando dentro da formação aqüífera e Sw,

quando medido dentro do próprio poço bombeado)

é a diferença entre o nível estático e o nível

dinâmico.

5- CONE DE REBAIXAMENTO

É a superfície formada pela

água dentro da formação, nas

proximidades de um poço, quando este é submetido

a um bombeamento

Figura 01 Bombeamento de um poço e

seus elementos

Figura 02

Principais elementos dos poços tubulares

6- Porosidade – Coeficiente de Porosidade Total (μ) A porosidade de uma formação geológica é dada pela

relação entre o volume de vazios e o volume total de uma amostra. É expressa pela seguinte equação:

μ = 100 (V = 100 (Vv v / V/ V

tt ) ) Sendo:

VVv v = Volume de vazios

VVtt= Volume total

7- Porosidade Efetiva ou Específica (Sy)

A porosidade efetiva é a relação entre o volume de água drenado por gravidade e o volume total de uma

amostra totalmente saturada.

Esta porosidade é a que interessa para o hidrogeólogo pois ela é utilizada para os cálculos de volumes armazenados que podem ser

aproveitados por bombeamento.

= 100 (V= 100 (Ve e / V/ V

tt ) )

VeVe = Volume de água livre

Vt = Volume total

Figura 02 – Esquema da Porosidade Efetiva

SySy

Valores Médios de Porosidade Total Valores Médios de Porosidade Efetiva

Rochas ígneas e metamórficas

Rochas ígneas e metamórficas fraturadas

Basaltos aqüíferos

Arenitos

Calcários fraturados

Cascalhos e areias

Rochas ígneas e metamórficas fraturadas e/ou alteradas e basaltos

aqüíferos

Rochas sedimentares

Sedimentos arenosos

Argilas

2 – 5 %

30 – 40 %

1 – 12 %

10 – 50 %

1 – 25 %

25 – 60 %

5 – 10 %

5 – 18 %

7 – 27 %

1 – 2 %

8- Retenção Específica (Sr)

Se refere à relação entre o volume de água retido na formação por forças de tensão superficial e capilaridade, contra a ação da gravidade (Vr) e o volume total do material (Vt). É expressa pela seguinte equação:

Sr = 100 (V = 100 (Vr r / V/ V

tt ) )

μ = Sy + Sr = Sy + Sr

A porosidade total é a soma da porosidade específica com a retenção específica:

9- Grau de Saturação (Sw)

Se refere à relação entre o volume de água contido na amostra e o volume total de vazios (Vv)

Sw = 100 (V = 100 (Vw w / V/ V

vv ) )

10- Teor de Umidade (θ)

Exprime o volume de água retido numa amostra de material geológico não saturado (Vr) em relação ao seu volume total (Vt)

θ = 100 (Vr = 100 (Vr / Vt )/ Vt )

11- Potenciais Hidráulicos (gh)

Se refere a cota do nível da água em aqüíferos livres

12 – Cargas Hidráulicas (h)

Se refere a cota da coluna de água medida através de um piezômetro, em aqüífero confinado.

De uma maneira simplificada, a carga hidráulica (h) em um ponto qualquer em um meio fluido, pode ser dada pela soma da cota do ponto (z) e a pressão do fluido ( Ψ ). Como o peso específico da água é igual a 1, pode-se escrever:

h = Z + Ψ

Figura 03 – Esquema da

Carga Hidráulica

13 – Transmissividade (T) e 14- Condutividade Hidráulica (K)

Medem a facilidade com que um fluido atravessa um meio poroso. É um parâmetro muito importante na

definição da capacidade de produção de um aqüífero, pois indicará a maior ou menor dificuldade do deslocamento da água em um meio saturado.

K = descarga que atravessa uma seção de área unitária, sob um gradiente hidráulico unitário.

T = descarga que atravessa uma seção de largura unitária e de altura igual a espessura do aqüífero, sob um gradiente hidráulico unitário.

T = Kb Onde b = espessura do aqüífero

13 – Transmissividade (T)

14 – Condutividade Hidráulica (K)

Figura 04 – Esquema de definição da Transmissividade e da Condutividade Hidráulica.

15 - LEI DE DARCY

Darcy (1856) determinou experimentalmente que a descarga (Q) que atravessa um meio poroso é diretamente proporcional à diferença de carga hidráulica (h2 – h1) e à área da seção (A) atravessada pelo fluxo, e é inversamente proporcional à distância percorrida (L) :

Figura 05 - Esquema da Experiência de Darcy

Q α h2 – h1Q α A

Q α 1/L

Lei de Darcy

Q = -K A (dh/dL)

(dh/dL) = i

gradientehidráulico

Figura 06 - Esquema da Experiência de Darcy e seus parâmetros

Lei de Darcy

Q = -K A (dh/dL)

O sinal negativo indica que o fluxo se verifica no sentido do valor h1 (maior) para o valor h2 (menor).

A equação de Darcy pode ser reescrita para K:

Lei de Darcy

K = Q/A (dh/dL)

dimensões:

Q = L3 /T

A = L2

i = L/L

Portanto: K: L/T (velocidade)

No meio técnico as unidades usadas para K são: cm/s ou m/dia

T = Kb

Dimensões: K = m/dia

b = m

T = m2/dia

Q = KAi

16 – Permeabilidade Intrínseca (k)

Propriedade que só depende do meio. É função do tamanho dos poros através dos quais o fluido se move.

K = C (D50)2C = constante que descreve os efeitos das

formas dos poros

D = diâmetro médio

dimensões: de k : m2

Unidade comum = milidarcy = 9.87 x 10-6 cm2

(α 10 –5 cm2)

17 – Descarga Específica (q)

Chamada de velocidade de Darcy (v): é a descarga de fluido Q = L3 /T que passa por uma unidade de área A = L2

q = Q / A

A hidráulica ensina que a descarga de um fluido por um conduto é o produto da velocidade (v) pela área (A)

Q = v.A

Lei de Darcy: Q =K A i , então : v = Ki

Como a área inclui vazios e sólidos, essa velocidade é aparente !

18 – Velocidade Real (Vr) Chamada de velocidade linear média ou velocidade de percolação.A velocidade real pode ser determinada experimentalmente por meio de um traçador (ex.: corante químico).

19 – Elementos dos Aqüíferos Livres

Um acréscimo de rebaixamento no poço (superfície úmida) devido a perdas de carga associadas a redução de espessura e componentes de fluxo vertical

20 – Elementos dos Aqüíferos Confinados