PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS ESCOLA DE ENGENHARIA CURSOS DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL HIDROLOGIA APLICADA

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1 PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS ESCOLA DE ENGENHARIA CURSOS DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL HIDROLOGIA APLICADA Água no solo Prof: Felipe Corrêa

2 Condutividade Hidráulica em meio saturado

3 APLICAÇÃO DA CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA Dimensionamento drenos Filtragem Barragem Terraçeamento e outras praticas conservacionistas Estudos hidrológicos Irrigação Construção civil Pedologia outros 3

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8 Experimentalmente, Darcy, em 1850, na busca de soluções para melhorar o tratamento de água municipal, verificou como os diversos fatores geométricos, influenciavam a vazão da água. Sendo: Q vazão; A - área do permeâmetro; k - coeficiente de permeabilidade; h carga dissipada na percolação; L distancia na qual a carga e dissipada.

9 Condutividade Hidráulica do solo saturado É o movimento da água no interior do solo em todos os sentidos e direções, ou seja, no espaço tridimensional, mas com potencial que tende a orientar o fluxo, geralmente em meio saturado, ou na zona de saturação do solo, em razão de uma profundidade. 02 9

10 MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO Equações e modelos matemáticos Permeâmetro de carga constante Permeâmetro de carga variável LABORATÓRIO Método do poço ou furo do trado (Auger-Hole) Método do piezômetro; Método dos dois poços; Método do poço seco; Permeâmetro de Guelph Outros 10

11 PERMEÂMETRO DE CARGA CONSTANTE O permeâmetro de carga constante e utilizado para medir a permeabilidade dos solos granulares (solos com razoável quantidade de areia e/ou pedregulho), os quais apresentam valores de permeabilidade elevados, normatizado pela NBR (1995) h L Z SOLO 11

12 PERMEÂMETRO DE CARGA CONSTANTE K = condutividade hidráulicas saturada( cm s-¹) V= vazão medida proveta (cm 3 ) L = comprimento da amostra (cm) h = carga hidráulica (cm) T = tempo entre inicio e fim do ensaio (s) A = Área seção transversal amostra (cm 2 ) K V. L h. At. L h Z SOLO 12

13 PERMEÂMETRO DE CARGA CONSTANTE O permeâmetro de carga constante geralmente usado para solos de textura argilosa a media, tipo mais comum em laboratório e de fácil construção. V. L L h SOLO 13 K h. At.

14 PERMEÂMETRO DE CARGA CONSTANTE O permeâmetro de carga constante usando Frasco de Mariotte, normalmente usado para solos de baixa a media condutividade hidráulica saturada K V. L h. At. Atm VÁCUO L h = 0 h SOLO 14

15 PERMEÂMETRO DE CARGA VARIAVEL O permeâmetro de carga variável e utilizado quando o coeficiente de permeabilidade e muito baixo, porem a sua determinação inconstante e pouco precisa, sofrendo maior influencia da temperatura local. h 1 h 0 Z L SOLO 15

16 PERMEÂMETRO DE CARGA VARIAVEL a - área interna da bureta (cm2) A - seção transversal do corpo-deprova (cm2) L - altura do corpo-de-prova (cm) h 0 carga hidráulica inicial (cm), no tempo t 0 ; h 1 - carga hidráulica final (cm), no tempo t t - intervalo de tempo (t 1 - t 0 ) para o nível d água passar de h 0 para h 1 (cm) h 1 L h 0 Z SOLO 16

17 O metodo do poço ou furo do trado (Auger-Hole) é utilizado para a estimativa da condutividade hidráulica no campo, na presença do lençol freático. É adequado para solos homogêneos (não estratificados) e solos altamente estratificados, onde não se tem condições de estimar a condutividade hidráulica em cada camada. MÉTODO DO POÇO

18 MÉTODO DO POÇO 1. Estabelecer a camada de impedimento 2. Abertura dos poços de observação 3. Drenar e aguardar 24h para estabilização 4. Preparar os instrumentos de medida, estaca, trena com flutuador 5. Medir altura inicial do LF 6. Drenar o poço 7. Iniciar as leituras de nível em relação ao tempo 8. Converter as leituras em K por gráficos e equações segundo o tipo de camada de impedimento encontrada h H

19 MÉTODO DO POÇO REGRAS PRATICAS 1. A profundidade da água no interior do poço, ou seja, do espelho d'água até o fundo, deve ser da ordem de 5 a 10 vezes o seu diâmetro (de 40 a 80 cm). 2. Iniciar com pequena lamina no fundo entorno de 5cm 3. Usar tempos constante como 5, 10, Parar as leituras quando atingir 3/4. Y 0 (leitura inicial)

20 MÉTODO DO POÇO EQUAÇÕES EMPIRICAS 1. ERNST (1950) Para solo homogêneo e a camada impermeável muito abaixo do fundo do poço (S 0,5 H); 3 < r < 7 cm; 20 < H < 200 cm; Y > 0,2 H

21 MÉTODO DO PIEZÔMETRO Aplicado para terrenos que têm perfis estratificados, ou seja, heterogêneos, com 2 ou 3 camadas distintas. PIEZÔMETRO DE CASA GRANDE O procedimento é o mesmo usado no furo do trado. Embora interessante, o método do piezômetro é pouco usado na prática por ser muito mais trabalhoso... Não mede a condutividade média nos 2 ou 3 estratos, mas sim a condutividade em cada estrato...

22 MÉTODO DO PIEZÔMETRO Aplicado para terrenos que têm perfis estratificados, ou seja, heterogêneos, com 2 ou 3 camadas distintas. O procedimento é o mesmo usado no furo do trado. Embora interessante, o método do piezômetro é pouco usado na prática por ser muito mais trabalhoso... Não mede a condutividade média nos 2 ou 3 estratos, mas sim a condutividade em cada estrato... 22

23 MÉTODO DO POÇO SECO O método do poço Seco consiste em acrescentar água ao poço e observar a variação do nível.

24 PERMEÂMETRO DE GUELPH O permeâmetro de Guelph, e semelhante ao poço seco porem trabalha com nível constante.

25 PERMEÂMETRO DE GUELPH K = [( 0,0041 ) ( X ) ( R2 ) (0,0054) ( X ) ( R1 )] (1) K = [( 0,0041 ) ( Y ) ( R2 ) (0,0054) ( Y ) ( R1 )] (2) Onde: K Condutividade hidráulica, em cm/s; R1 e R2 Taxas de infiltração estabilizadas correspondentes a H1 (5 cm) e H2 (10 cm) respectivamente, em cm/s; X e Y Constantes correspondentes a área do tubo (reservatório d água) utilizado, em cm2. X (reservatório externo) equivale a 35,36 cm2; Y (reservatório interno) equivale a 2,17 cm2. A utilização do reservatório externo é recomendada para solos mais permeáveis, oposto a isso se recomenda a utilização do reservatório interno, o que não impede o uso invertido dos mesmos, desde que na hora do cálculo seja utilizada a fórmula correta.

26 MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO INDIRETO Curva Granulometrica Utiliza-se a equacao de Hazen para o caso de areias e pedregulho, com pouca ou nenhuma quantidade de finos. k = C.d10 onde: k e a permeabilidade, em cm/s d10 e o diametro efetivo, em cm 90 < C < 120, sendo C = 100, muito usado. Para uso da equacao recomenda-se que Cu seja menor que 5. 26

27 MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO INDIRETO Relações Entre Tamanho das Partículas e Condutividade Hidráulica 27

28 MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO INDIRETO C0 = fator que reflete o formato do poro e o empacotamento na equação de Kozeny-Carmen [-] CT = fator que reflete o formato do poro e o empacotamento na equação de Kozeny, mod. por Collins [-] C = fator na equação de Hazen [T/L] d10 = diâmetro da partícula em que 10% das partículas são menores [L] dg = media geométrica do diâmetro da partícula [L] d = diâmetro representativo da partícula [L] g = aceleração gravitacional [L/T2] K = condutividade hidráulica [L/T] φ = porosidade total, responsável pela compactação [-] μ = viscosidade dinâmica [M/LT] ρ = densidade [M/L3] σg = media geométrica do desvio padrão [L] Ssa = área superficial exposta a fluidos por volume unitário de meio solido[1/l] T = tortuosidade [-] 28

29 GRATO PELA ATENÇÃO Felipe Corrêa