Dos ensaios de aquífero aos modelos de simulação de fluxo

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1 Rebaixamento (m) Dos ensaios de aquífero aos modelos de simulação de fluxo Algumas considerações e exemplos Augusto Costa Ensaio de Recuperação F1 Gargalão Q=.56 m3/h ds10'= 0.07 m T'= 1415 m/dia ds10''= 0.3 m T''=430 m/dia ds10'''= 1.03 m T'''= 96 m/dia ds10''''= 0.10 m T'''' = 58 m/dia (t+tau)/t

2 Dos ensaios de aquífero aos modelos de simulação de fluxo Aquífero É o conjunto de formações geológicas contendo água suscetível de ser captada economicamente pelo Homem. Constituem-se massas de água subterrânea que, em relação às de superfície (lagos e albufeiras), apenas têm a desvantagem de não se verem e de, por isso, ser mais difícil a sua caracterização.

3 Dos ensaios de aquífero aos modelos de simulação de fluxo Ensaios de aquífero Os ensaios de aquífero são um conjunto de técnicas em que se monitoriza a resposta do aquífero a um estímulo conhecido, para se estimarem algumas características hidráulicas e condições de fronteira do aquífero. A situação mais usual é bombear água e monitorizar os níveis.

4 Dos ensaios de aquífero aos modelos de simulação de fluxo Ensaios de aquífero A interpretação de um ensaio de bombea - mento consiste, de facto, na resolução de um problema inverso, uma vez que se pretende calcular um conjunto de parâmetros hidráulicos do sistema furoaquífero, suscetível de produzir os caudais e níveis observados.

5 Dos ensaios de aquífero aos modelos de simulação de fluxo Ensaios de bombeamento A caudal constante e de recuperação; Escalonado e de recuperação. Ensaios especiais A potencial constante e caudal variável. Ensaios de maré. Ensaios de traçador.

6 Dos ensaios de aquífero aos modelos de simulação de fluxo Ensaios de bombeamento A caudal constante e de recuperação; Ensaios especiais A potencial constante e caudal variável. Ensaios de maré.

7 Dos ensaios de aquífero aos modelos de simulação de fluxo Equação geral de fluxo: Significado Recargas exteriores ao sistema x h y h z h R T S h T t Soma das entradas e saídas de água de um volume elementar de aquífero, resultantes das diferenças de potencial com o domínio adjacente a cada uma das faces a variação de água armazenada

8 Dos ensaios de aquífero aos modelos de simulação de fluxo Regime permanente - Método de Thiem T Q dh 10 dh 10 log 10 d r 1 1 d log 10 r

9 Regime transitório Equação de Theis Dos ensaios de aquífero aos modelos de simulação de fluxo t T S r u ! 4 3! 3! ) ln( ) ( 4 3 u u u u u u W ) ( 4 u W T Q d du u e u W u u ) ( d u W Q T 4 ) ( u r t T S 1/ 4 ) (, / 1 u W u t,d

10 Dos ensaios de aquífero aos modelos de simulação de fluxo Regime transitório Método de Jacob W( u) ln( u) u 0. 1 Q.5T t d ln Q.5T t 4 T d log r S 10 T r S T Q d 10 S T t.5 r 0 t.5 r S T

11 Rebaixamento corrigido d (m) d' Dos ensaios de aquífero aos modelos de simulação de fluxo Regime transitório Método de Jacob d H 0 t.5 r Não válida aprox. Jacob S T (Papadopoulos & Cooper, 1967) rp t 5 T Armazen amento do poço Penetra ção parcial do poço b S t T Iglesias (1984) K h b T * T T *

12 Rebaixamento (m) Dos ensaios de aquífero aos modelos de simulação de fluxo Ensaios de bombeamento e recuperação Bombagem F1 (Gargalão) 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 Q =.56 m3/h ds10'=0.0 m T'= 495 m/dia ds10''=0.37 m T''= 3 m/dia ds10'''= 0.14 m T'''= 707 m/dia 0, 0, Tempo (min)

13 Rebaixamento (m) Dos ensaios de aquífero aos modelos de simulação de fluxo Ensaios de bombeamento e recuperação Ensaio de Recuperação F1 Gargalão 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,0 0,10 Q=.56 m3/h ds10'= 0.07 m T'= 1415 m/dia ds10''= 0.3 m T''=430 m/dia ds10'''= 1.03 m T'''= 96 m/dia ds10''''= 0.10 m T'''' = 58 m/dia 0,00 1,00 10,00 100, , ,00 (t+tau)/t

14 Ensaios de bombeamento e recuperação na zona de Gargalão (Moura, Alentejo)

19 Ensaios de bombeamento e recuperação na zona de Gargalão (Moura, Alentejo) Limite do tipo dreno

20 Ensaios de bombeamento e recuperação no Casal das Boieiras (Moura, Alentejo) no Casal das Boieiras (Moura)

21 Ensaios com efeito barreira

22 Ensaios com efeito barreira H5 durante a bombagem em F4 3,5 y = 1,3613x - 1,5317 R² = 0,9996 1,5 y = 0,6768x - 0,139 R² = 0, , ,5 1 1,5,5 3 3,5 r' r t' t

23 rebaixamento (m) Ensaios no Casal das Boieiras Efeito barreira 3,00 H5 durante a bombagem em F4,50,00 1,50 1,00 0,50 r r t' t 0, t tempo (minutos) 0 t t' excluidos recta 1 recta r = 03 m T Q d m /dia S T t.5 r

24 Ensaios no Casal das Boieiras Efeito barreira

27 Ensaio a potencial constante (Casal de Santo André (SDM11) (Moura, Alentejo) Nível aquífero confinado a partir dos 398 m Ø = 75.7 mm Rebaixamento imposto (s) = 16 m Costa, A.M., Ensaio de um aquífero profundo próximo de Moura, utilizando uma sondagem com artesianismo repuxante, Comun. Serv. Geol. Portugal, t. 74, pp

28 Ensaio a potencial constante (Casal de Santo André (SDM11) (Moura, Alentejo) 1.9 l/s Q obs

29 Ensaio a potencial constante Método de Ferris (196) ) ( ) ( tan 4 ) ( dx x J x Y e x G x ) ( G d T Q S r t T

30 Ensaio a potencial constante Método de Ferris (196), G( ) t,d T S Q d G( ) T r t

31 Ensaio a potencial constante e caudal variável (Casal de Santo André (SDM11) (Moura, Alentejo) t= 100 min. α = Rev = 540 G(α) = T = 30.5 m /dia S = muito baixo -10

32 Ensaio a potencial constante e caudal variável (Casal de Santo André (SDM11) (Moura, Alentejo) T= 30.5 m /d Q sim = 7.9 l/s Q obs = 1.9 l/s Linhas piezométricas do modelo SDM_0, em regime permanente

33 Ensaio a potencial constante e caudal variável (Casal de Santo André (SDM11) (Moura, Alentejo) 30< T < 4 m /d Q sim Q obs = 1.9 l/s Modelo Modflow 000 em regime permanente Transmissividade no domínio de simulação calculada por modelação inversa, com a técnica dos pilot points (PEST), em regime permanente SDM_0R

34 Ensaio a potencial constante e caudal variável (Casal de Santo André (SDM11) (Moura, Alentejo) Modelos Modflow 000 em regime transitório SDM_T0 e SDM_T0R Estimaram-se valores para o coeficiente de armazenamento (S) em três domínios concêntricos com a sondagem e estimou-se a conductividade hidráulica em todo o domínio de modelação com a técnica dos pilot points.

35 Ensaio a potencial constante e caudal variável (Casal de Santo André (SDM11) (Moura, Alentejo) 1< T < 10 m /d Q sim Q obs ao longo do ensaio Modelo Modflow 000 em regime transitório SDM_T0R calibrado com os caudais medidos Estimaram-se valores para o coeficiente de armazenamento (S) em três domínios concêntricos com a sondagem e estimou-se a transmissividade em todo o domínio de modelação com a técnica dos pilot points.

36 Dos ensaios de aquífero aos modelos de simulação de fluxo Ensaios de maré Em que se utiliza a variação sinusoidal da altura de maré como excitação conhecida do sistema. Monitorizam-se os níveis piezométricos durante vários ciclos de maré em furos próximos da massa de água superficial.

37 Dos ensaios de aquífero aos modelos de simulação de fluxo ALTURAS DE MARÉ : : : : : : :10 y H h H h (em descida) cos t T y H h h H cos (em subida) t T

38 Enquadramento Geológico da zona de trabalho Adaptado de Carta Geológica da Área Metropolitana de Lisboa, Folha S, 1: , INETI, 005

39 Localização da Quinta da Barroca e de furos Estaleiro naval Quinta da Barroca Quinta da Atalaia

40 Descargas naturais do aquífero freático

41 LFWS (Quinta da Barroca)

42 Inventário Hidrogeológico Nº de inventário M m P m Profundi dade m T (ág) oc Condutivi dade eléc. μs/cm Nível estático (m)(c) ph AQUÍFE RO F (b) (b) (b) (b) (b) - F ,3(a) 1,0 381,65 6,4 1A F , ,75 6,05 1A F , ,40 6,16 1A Freático P , ,47 6,95 1A F ,9(a), ,85 1B F ,4 314 (b) 5,57 1B Semi-cativo F ,4 33 (b) 5,69 1B TD ,04 (b) (b) 14,70 (b) TD ,50, ,90 7,30 Cativo Adaptado de Relatório dos SGP de Moitinho de Almeida

43 Variação piezométrica em aquíferos costeiros Aquífero cativo, semi-infinito, em comunicação hidraúlica com o estuário: h t sen t0 em que: H0 - semi-amplitude da oscilação de maré Δh - variação do nível piezométrico do aquífero em relação à sua posição média t0 - período da maré x - distância à ligação entre o aquífero e o mar S - coeficiente de armazenamento do aquífero T - transmissividade do aquífero t - tempo Aquífero livre H 0 x e 0 S t T p x t 0 T Jacob,l950 e Ferris, 1951 S

44 níveis (m) Variação piezométrica em F5 e alturas de maré NÍVEIS DE MARÉ E VARIAÇÃO DE NÍVEIS EM F5 BM : :10 PM BM : :10 PM :10 BM MARÉ F5' Picos de maré :10 PM :10

45 Interpretação por regressão linear (F5) Resíduos da equação de regressão furo F5 0,5 0, 0,15 0,1 0,05 0-0,05-0,1-0,15-0, 0,50 1,00 1,50,00,50 3,00 3,50 4,00 4,50 MARÉ y = -0, ,46888 x Coef. de Correlação de Pearson: 0,946199

46 níveis (m) Interpretação por regressão linear (F5) NÍVEIS DE MARÉ corrigido (4 min.) VARIAÇÃO DE NÍVEIS EM F :10 BM PM :10 BM :10 PM :10 BM : :10 PM :10 MARÉc F5 Picos de maré

47 RESÍDUOS Interpretação por regressão linear (F5) RESÍDUOS DA REGRESSÃO LINEAR PARA F5 com a função de maré convertida (4 min.) y = -0, ,6516 x Coef. de Correlação de Pearson: 0,998365

48 Profundidade do bocal (m) Interpretação por regressão linear (F5) MODELO DE REGRESSÃO LINEAR PARA O FURO F5 c/ atraso de 4 minutos Níveis medidos Níveis previstos : : : : : : :10

49 Interpretação hidráulica de F5 h H 0 0 e x S t T 0 D = T/S D t 0 ln x H h 0 0 t x S t 0 e 4 T D t0 x 4 t e A difusividade hidráulica (D) pode ser calculada a partir do amortecimento da amplitude e a partir do atraso, dos movimentos das duas massas de água.

50 Interpretação hidráulica de F5 Dados de F5: x = 70 m H0 = 1,95 m h0 = 0,50 m t0 = 53, dias te =, x 10- dia (= 4 minutos) Resultados: D1 = m/dia D = m/dia Conclusão: É necessário modoficar o modelo conceptual, considerando a hipótese de haver drenância, sendo então um sistema semi-infinito e semicativo.

51 Parâmetro que reflecte a importância da drenância no amortecimento do movimento do nível piezométrico. T t S x t t H h T t S x sen e 0 0 e H h t t ln Aquífero semicativo Aquífero livre Caracterização hidráulica do aquífero 1 F5

52 Caracterização hidráulica do aquífero 1 F5 Resultados obtidos para o furo F5: ρ = 1, D = m/dia B = 53, m ( 53 m) Conclusão: Apesar de o efeito de maré nos aquíferos ser um fractal T = m/dia S = 10-3 Trata-se de um sistema semi-infinito e semicativo. F5

53 níveis (m) Níveis de maré e do furo TD1 ENSAIO DE MARÉ NO FURO TD :10 BM :10 PM :10 BM :10 PM :10 MARÉ TD1 Picos de maré BM :10 PM :10

54 níveis (m) Níveis de maré e do furo TD ENSAIO DE MARÉ NO FURO TD :10 PM PM BM BM BM : : : :10 MARÉ TD Picos de maré :10 PM :10

55 Profundidade do bocal (m) Interpretação por regressão linear (TD1) ENSAIO DE MARÉ NO FURO TD1 c/ atraso de 5 minutos Níveis Medidos Níveis Previstos : : : : : : :10 y = 15,5563-0,318 x Coef. Correl. Pearson = 0,9664

56 Profundidade do bocal (m) Interpretação por regressão linear (TD) ENSAIO DE MARÉ NO FURO TD c/ atraso de 5 minutos Níveis Medidos Níveis Previstos : : : : : : :10 y = 14, ,49 x Coef. Correl. Pearson = 0,9634

57 Hipótese de o aquífero ser semi-infinito (TD1 e TD) Dados de TD1 e TD: x = 130 m H 0 = 1,95 m h 0 = 0,48 m t 0 = 53, dias t e = 1, dias (5 minutos) D1 = Resultados: m /dia D = m /dia Conclusão: É necessário modoficar o modelo conceptual, considerando a hipótese de haver drenância, isto é, a hipótse de se tratar de um sistema semi-infinito e semicativo.

58 Parâmetro que reflecte a importância da drenância no amortecimento do movimento do nível piezométrico. T t S x t t H h T t S x sen e 0 0 e H h t t ln Confinado semi-infinito Não existe drenância Hipótese de o aquífero ser semicativo (TD1 e TD) Modelo Semi-infinito

59 Interpretação hidráulica de TD1 e TD Aquífero confinado de extensão infinita sem comunicação hidráulica com a massa de água superficial: Eficiência de maré: EM h H t e 0 e t 0 0 D t 0 ln x H EM 0 h 0 D t0 x 4 t e EM = D = m /dia

60 Modelo do aquífero Aquífero confinado de extensão infinita sem comunicação hidráulica com a massa de água superficial:

61 Caracterização hidráulica do aquífero Apesar de o efeito de maré nos aquíferos ser um fractal utilizando a transmissividade calculada a partir do ensaio de recuperação: Q = m 3 /h T = m /dia S = 4.58 x 10-4

62 Preia mar TD F5 Aquífero 1 Aquífero

63 Baixa mar TD F5 Aquífero 1 Aquífero

64 AQUÍFEROS 7.5 m e 33 m 43 m a 7 m 7 m a 104 m 80 a 177 m 1A 1B Figura 3- Esquema de funcionamento do Sistema Aquífero do Tejo e Sado (extraído de "Étude des eaux souterraines de la Péninsule de Setúbal")