Águas Subterrâneas. conceitos e métodos

Transcrição

1 Águas Subterrâneas conceitos e métodos Luís Ribeiro i

2 As águas subterrâneas são um recurso natural imprescindível para a vida e para a integridade dos ecossistemas, representando mais de 95% das reservas de água doce exploráveis do globo. A água subterrânea resulta da infiltração da água que provém A água subterrânea resulta da infiltração da água que provém da precipitação e da alimentação directa dos rios e lagos.

3 Furo artesiano repuxante Rio Furo artesiano Sumidouro Área de recarga Lago Nível freático Nascente cársica Nível piezométrico

4 Onde ocorre a água subterrânea

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7 Tempos de circulação

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16 Definições Aquífero formação geológica que contêm água e a pode ceder em quantidades economicamente aproveitáveis. Aquitardo - formação geológica que contêm água mas a transmite água muito lentamente, não sendo por isso economicamente explorável. Aquicludo - formação geológica que embora contenha água não permite a sua circulação.

17 A LEI DE DARCY Q/A = - K h / l q = - K i

18 Lei macroscópica

19 Re número de Reynolds Validade da Lei de Darcy

20 q = K i m

21 CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA E PERMEABILIDADE K condutividade hidráulica [ LT -1 ] K = k ( ρ g / µ ) k - permeabilidade [L 2 ] k = C d 2

22 Nível piezométrico datum h = ψ + z [ L ] A pressão do fluido num ponto P é igual a P = P 0 + ρ g ψ

23 Nível freático separa a a zona não saturada da zona saturada Water table = nível freático

24 Zona não saturada (ou vadosa) Poros parcialmente ocupados com água A pressão do fluido é menor que a pressão atmosférica ; Ψ < 0 K e θ são função de ψ

25 Furos artesianos e furos artesianos repuxantes

26 Aquíferos livres e confinados

27 Iso-piezométricas

28 POROSIDADE Razão entre os volume de vazios e o volume total da rocha. { % } Porosidade primária meio rochoso não alterado Porosidade secundária meio rochoso alterado Porosidade efectiva razão entre o volume de poros disponível para a circulação da água e o volume total da amostra

29 Porosidade em vários meios rochosos

30 Porosidade e escala de observação VER Volume Elementar Representativo

31 Valores de K e θ θ

32 Heterogeneidade

33 Condutividade hidráulica apresenta quase sempre uma distribuição lognormal Histograma de valores de K do aquífero de Torres Vedras 16 Histogram: ce K-S d=.18063, p<.20 ; Lilliefors p<.01 Expected Normal No. of obs X <= Category Boundary Deve utilizar-se a média geométrica dos valores de K e trabalhar sobre os valores de log K

34 Propagação da pluma de poluição Influência da variabilidade d da condutividade id d hidráulica

35 Kéumtensor 9 componentes 3 componentes, segundo as direcções principais

36 Heterogeneidade e e de vs Anisotropia op Kz Kx K x = K im m i i K z = m i m i / K i mi espessura da camada i

37 Lei de Darcy a 3D

38 Transmissividade É o produto da condutividade hidráulica pela espessura saturada do aquífero T=Kxb bsat [L 2 T -1 ] Num aquífero não confinado --- bsat = h cota da base do aquífero Num aquífero confinado bsat = espessura do aquífero

39 Coeficiente do armazenamento É a razão entre o volume da água cedido por uma coluna de aquífero de secção unitária, sob a acção de uma descida de nível piezométrico e o valor dessa descida. Depende dos coeficientes de compressibilidade da água β e da rocha α e da porosidade d θ. S = ρ g (α + β θ) bsat [adim.] S = {ρ g α } + {ρ g β θ } x bsat Compactação do meio rochoso Expansão da água

40 Valores de referência para aquíferos confinados T > m 2 /s S entre e Em aquíferos não confinados T é função de h=h (x,y,z,t) e S θ

41 DRENÂNCIA (leakage) Fenómeno de troca de água entre 2 aquíferos através de um aquitardo, ou entre um rio e um aquífero através da camada geológica que constitui o leito do rio

42 Medidas de drenância Parâmetro de drenância Pd = Kaquit / baquit ---- [T -1 ] Resistência hidráulica do aquitardo Rh = 1/ Pd --- [ T ] Factor de drenância B = ( Rh x Taquif ) ½ [ L ]

43 Caudal de drenância entre aquíferos através de um aquitardo Qdren = Pd X ( h1 h2 ) x area 1 aquifero não confinado ; 2 aquífero confinado; 3 - aquitardo h1 h2 h2 h h1 > h2 h1 < h2

44 Drenância como mecanismo do escoamento à escala regional

45 Caudal de drenância entre rio e aquífero Qdren Q = Pd X ( h1 h2 ) x area h1 nível do rio h2 nível freático

46 SISTEMA AQUÍFERO DE QUERENÇA- SILVES Localização dos sectores onde as ribeiras i são Influentes e Efluentes Resultado obtido comparando potenciais hidráulicos calculados por modelo numérico com a cota no leito das ribeiras. 0m 5000m 10000m Arade Alcantarilha Quarteira

47 Balanços de água subterrânea num VER

48 Equações de escoamento Regime permanente Regime transitório