phd2307 - hidrologia aplicada Águas subterrâneas (2) 8... · liberado por uma unidade de área do

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PHD2307 - Hidrologia Aplicada

guas Subterrneas (2)

Prof. Dr. Kamel Zahed Filho

Prof. Dr. Renato Carlos Zambon

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rea de recarga doaqufero confinado

superfcie piezomtricado aqufero confinado

aqufero confinado

lenol fretico

aqufero confinado

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Nvel esttico

Nvel dinmico

Explorao de guas SubterrneasPoos Tubulares

4

Cone de Depresso

5

Aqufero fretico: a linha

piezomtrica coincide

com a superfcie de

saturao (lenol fretico)

Cone de Depresso

Aqufero confinado: est

sempre saturado, a linha

piezomtrica est sempre

acima do limite do

aqufero

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Sed

imen

tos

Ro

cha

Fis

sura

da

Poo ProfundoExemplo

Proteo

Revestimento

Filtro

Pr filtro

Bomba

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Explorao de Poos Profundos em Regime no Permanente

Charles Vernon Theis (1900-1987)

United States Geological Service (1935)

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Produo de um poo: Frmula de Theis

Regime no permanente Aqufero confinado Vazo Q usualmente em m/h Quanto maior a vazo Q maior a depresso do cone Quanto mais tempo bombeia maior a depresso do cone

Q= f(z, t)

A funo definida quando se conhecem dois parmetros bsicos:

T: transmissividade do aqfero e

S: coeficiente de armazenamento do aqufero

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Transmissividade

T = K . Y

T: transmissividade do aqfero (m/dia)

Y: espessura do aqufero (m)

K: condutividade hidrulica (m/dia)

camada confinante

Y (aqufero confinado)

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COEFICIENTE DE ARMAZENAMENTO S

Coeficiente de armazenamento S o volume de gualiberado por uma unidade de rea do aqufero quando alinha piezomtrica abaixa 1 m

Aquferofretico

Coeficiente de Armazenamento

coeficiente de armazenamento S o volume de gua liberado por unidade de rea do aqufero quando a linha piezomtrica abaixa 1 m

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Aquferofretico

Coeficiente de Armazenamento

coeficiente de armazenamento S o volume de gua liberado por unidade de rea do aqufero quando a linha piezomtrica abaixa 1 m

Aquferoconfinado

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Equao do Poo de Theis

uWT

Qz

4

W(u) no pode ser integrada explicitamente...

O desenvolvimento em srie resulta:

onde:

tzfQ ,

...!33!22

)ln(5772,0)(32

uuuuuW

tT

Sru

4

2

13

Equao Simplificada

Quando u pequeno (u

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Frmula de Theis Simplificada

z: rebaixamento em um poo de observao (m) T: transmissividade (m/dia) S: coeficiente de armazenamento (-) r: distncia ao poo de observao (m) t: tempo contnuo de bombeamento (dia)

tT

Sr

T

Qz

4ln5772,0

4

2

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Aplicaes Prticasda Frmula de Theis

Clculo da produo e do rebaixamento de poos (problema direto)

Ensaio de bombeamento para determinao dosparmetros T e S (problema inverso)

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Exemplo: Clculo da produo e do rebaixamento de poos (problema direto)

T = 20 m x 15 m/dia = 300 m/dia

7,94

2500 m/dia x 7,94 4 x x 300 m/dia

Z= = 5,2 m

2500 m/dia =104 m/h = 29 l/s

Um poo est localizado em um aqufero cuja conditividade hidrulica de 15 m/dia e o coeficiente de armazenamento 0,005. O aqufero tem 20 m de espessura e est sendo bombeado com uma vazo constante de 2500 m/dia. Qual o rebaixamento a uma distncia de 7 m do poo aps um dia de bombeamento?

tT

Sr

T

Qz

4ln5772,0

4

2

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Determinar T e S a partir de um conjunto de observaes de Z ao longo do tempo t, para uma vazo constante Q

Ensaio de bombeamento para determinao dos parmetros T e S (problema inverso)

tT

Sr

T

Qz

4ln5772,0

4

2

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Soluo

Adotar valores iniciaisde T e S na equao:

Utilizar o solver para determinar T e S

tT

Sr

T

Qz

4ln5772,0

4

2

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Problemas oriundos da superexplorao de aquferos

Interferncia no regime de poos vizinhos

Adensamento de camadas subterrneas

Intruso salina

Agravamento de problemas de poluio

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Menor produo e/ou

Maior consumo de energia

Poo seco

Super explorao

Interferncia no regimede poos vizinhos

21

Adensamento de camadas subterrneas

22

Adensamento de camadas subterrneas

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Intruso salina

Poo passa a

bombear gua

salobra

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stress na vegetao freatfita compactao de aqferos

reduo da transmissibilidade

bombeamento e custos crescentes

rendimento dos poos decrescente

fluxo base e fontes decrescentes

INTERFERNCIA

REVERSVEL

intruso de gua salgada

ingresso de gua contaminada

assentamento do terreno e impactos relacionados

DETERIORAO

IRREVERSVEL

Problemas oriundos da superexplorao de aquferos

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A contaminao ou a superexplorao de

um afeta o outro

A descarga das guas subterrneas mantm corpos de gua superficiais

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Modelo Matemtico: bombeamento e interferncia entre poos (vista de baixo para cima)

20

40

60

80

0

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Contaminao dasguas Subterrneas

cada vez mais frequente a descoberta de reas contaminadas de aquferos no pas, mas a maior parte dele ainda apresenta boa qualidade de suas guas.

O controle de fontes tem sido

um dos meios mais eficazes de reduzir este risco de contaminao

de aqferos.

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Fontes de contaminao mais comuns em solos e gua

subterrnea nos Pases Baixos (baseado em 506 casos)

Fontes de contaminaoFrequncia

(%)

Posto de servio 28

Lixo e aterros sanitrios 21

Contaminao por leo 8

Manejo de produtos qumicos 7

Indstria de galvanoplastia 6

Indstria de metais 6

Pintura 5

Garages 3

Outros (limpeza de embarcaes; indstria madeireira; limpeza a seco; txteis )

< 1

(Duijvernboaden 1985)

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Contaminao por sistema de saneamento in situ

Fossa spticaou negra

Plumacontaminante

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Fontes potenciais de contaminao urbana

lixo vazamentorede de esgoto

lagoa detratamento

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AgrotxicosEmbalagens usadas de agrotxico

Fertilizantenitrogenado

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Fontes potenciais de origem industrial

Efluentes lquidos

Resduos slidosMatria prima

Injeo de efluentes

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Reutilizao de reasabandonadas contaminadas

Um dos grandes problemas nas reas urbanas o re-uso de terrenos ocupados por antigas reas poluentes. A contaminao do solo e das guas subterrneas muitas vezes no analisada, pondo em risco a populao ou usurio do servio.

Existem 4238 reas industriais abandonadas e cadastradas na RMSP, dos quais 2076 tm potencial poluidor (1997).

A CETESB aponta 255 reas no Estado de So Paulo

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Curvas de nvel (m)

Drenagens

Rodovias principais

Estradas secundrias

Ferrovia

Cota topogrfica

60

70

80

90

Ano de 2000

1:10.000

0 100 200 300 m

FIGURA 6.3

rea urbana de Urnia nas dcadas de:

Curvas de nvel (m)

Drenagens

Rodovias principais

Estradas secundrias

Ferrovia

Cota topogrfica

60

70

80

90

Ano de 2000

1:10.000

0 100 200 300 m

FIGURA 6.3

rea urbana de Urnia nas dcadas de:

Municpio de Urnia (SP): evoluo do uso territorial

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Antes de 1980: a poro rasa do aqfero era contaminado por sistemas de saneamento in situ

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Hoje: A poro superficial continua contaminada, embora haja rede de esgoto

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O problema atingir a poro profunda do aqfero?

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Ou somente a diluio resolver o problema..