Relatório de Ensaio de bombeamento

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JEFFERSON NIEWIEROWSKI MARTINS UFRGS IPH 01021
RELATÓRIO DE ENSAIO DE BOMBEAMENTO
TESTE DE AQUÍFERO NO IPH
 
	
TRABALHO AVALIATIVO PARA CURSO DE GRADUAÇÃO:
Relatório de ensaio de bombeamento
DISCIPLINA:
IPH 01021 - Hidrogeologia Geral
PROFESSOR ORIENTADOR: 
Pedro Antonio Roehe Reginato
Prof. Dr. Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental
ESTUDO E RELATÓRIO TÉCNICO REALIZADOS POR:
Jefferson Niewierowski Martins
Graduando em Engenharia Ambiental, UFRGS, id: 00219060
1. DESCRIÇÃO GERAL DO AQUÍFERO
Sistema Aquífero Embasamento Cristalino II (ec2) compreende basicamente as áreas correspondentes aos limites do embasamento cristalino. Compreende todas as rochas graníticas, gnáissicas, andesíticas, xistos, filitos e calcários metamorfizados que estão localmente afetadas por fraturamentos e falhas. Geralmente apresentam capacidades específicas inferiores a 0,5 m³/h/m, ocorrendo também poços secos. As salinidades nas áreas não cobertas por sedimentos de origem marinha, são inferiores a 300 mg/L. Poços nas rochas graníticas podem apresentar enriquecimento em flúor.
1.1. MAPA HIDROGEOLÓGICO
	
	FIGURA 1.1.A - LOCALIZAÇÃO DOS POÇOS (IPH) EM MAPA HIDROGEOLÓGICO DO RIO GRANDE DO SUL (ADAPTADO)
1.2. PERFIL GEOLÓGICO E CONSTRUTIVO DOS POÇOS
O perfil geológico dos poços, identificando rochas graníticas, corrobora com o esperado para o local, apresentado pelo Mapa Hidrogeológico do Rio Grande do Sul adaptado à região metropolitana de Porto Alegre, conforme FIgura 1.1.A.
	
	FIGURA 1.2.A - PERFIL GEOLÓGICO E CONSTRUTIVO DO POÇO DE BOMBEAMENTO - IPH 1
	
	FIGURA 1.2.A - PERFIL GEOLÓGICO E CONSTRUTIVO DO POÇO DE MONITORAMENTO - IPH 2
 
2. TESTES DE AQUÍFERO
2.1. DADOS COLETADOS EM CAMPO E CALCULADOS
	Poço: IPH 1
	Tipo: (x) Bombeado ( ) Observado
	Prof. total: 37 m
	Altura Boca Poço: 0,52 m
	Revestimento (prof): 5,5 m
	Local: IPH-CT Q (m³/h): 4,2
	Revestimento (tipo): Galvanizado
	Distância Poço-Poço:
	NE: 0,815 m
	ND: 11,416 m
	REBAIXAMENTO
	RECUPERAÇÃO
	t (min)
	NA (m)
	s (m)
	q (m³/h/m)
	t’ (min)
	NA (m)
	s’ (m)
	t/t’
	1
	2,200
	1,385
	3,032
	1
	10,624
	9,809
	101
	2
	2,545
	1,730
	2,428
	2
	10,159
	9,344
	51
	3
	2,885
	2,070
	2,029
	3
	9,888
	9,073
	34
	4
	3,180
	2,365
	1,776
	4
	9,670
	8,855
	26
	5
	3,490
	2,675
	1,570
	5
	9,520
	8,705
	21
	6
	3,795
	2,980
	1,409
	6
	9,337
	8,522
	18
	7
	4,210
	3,395
	1,237
	7
	9,169
	8,354
	15
	8
	4,510
	3,695
	1,137
	8
	9,100
	8,285
	14
	9
	4,635
	3,820
	1,099
	9
	8,855
	8,040
	12
	10
	4,860
	4,045
	1,038
	10
	8,696
	7,881
	11
	12
	5,240
	4,425
	0,949
	12
	8,444
	7,629
	9
	14
	5,630
	4,815
	0,872
	14
	8,240
	7,425
	8
	16
	5,945
	5,130
	0,819
	16
	7,998
	7,183
	7
	18
	6,305
	5,490
	0,765
	18
	7,800
	6,985
	7
	20
	6,450
	5,635
	0,745
	20
	7,650
	6,835
	6
	25
	7,015
	6,200
	0,677
	25
	7,155
	6,340
	5
	30
	7,265
	6,450
	0,651
	30
	6,767
	5,952
	4
	35
	7,520
	6,705
	0,626
	35
	6,372
	5,557
	4
	40
	8,020
	7,205
	0,583
	40
	6,220
	5,405
	4
	45
	8,550
	7,735
	0,543
	45
	6,080
	5,265
	3
	50
	9,050
	8,235
	0,510
	
	
	
	
	60
	9,860
	9,045
	0464
	
	
	
	
	70
	10,540
	9,725
	0,432
	
	
	
	
	80
	11,000
	10,185
	0,412
	
	
	
	
	90
	11,300
	10,485
	0,401
	
	
	
	
	100
	11,416
	10,601
	0,396
	
	
	
	
	TABELA 2.1.A - COLETA DE DADOS NO DESENVOLVIMENTO DO TESTE DE AQUÍFERO NO POÇO DE BOMBEAMENTO
	Poço: IPH 2
	Tipo: ( ) Bombeado (x) Observado
	Prof. total: 35 m
	Altura Boca Poço: 0,31 m
	Revestimento (prof): 5,5 m
	Local: IPH-CT Q (m³/h): 4,2
	Revestimento (tipo): Galvanizado
	Distância Poço-Poço: 15 m
	NE: 0,550 m
	ND: 9,696 m
	REBAIXAMENTO
	RECUPERAÇÃO
	t (min)
	NA (m)
	s (m)
	q (m³/h/m)
	t’ (min)
	NA (m)
	s’ (m)
	t/t’
	1
	0,912
	0,362
	11,602
	1
	9,687
	9,137
	101
	2
	1,359
	0,809
	5,192
	2
	9,648
	9,098
	51
	3
	1,703
	1,153
	6,643
	3
	9,498
	8,948
	34
	4
	2,035
	1,485
	2,828
	4
	9,320
	8,770
	26
	5
	2,320
	1,770
	2,373
	5
	9,153
	8,603
	21
	6
	2,580
	2,030
	2,069
	6
	8,961
	8,411
	18
	7
	2,840
	2,290
	1,834
	7
	8,823
	8,273
	15
	8
	3,080
	2,530
	1,660
	8
	8,651
	8,101
	14
	9
	3,355
	2,805
	1,497
	9
	8,525
	7,975
	12
	10
	3,560
	3,010
	1,395
	10
	8,372
	7,822
	11
	12
	3,960
	3,410
	1,232
	12
	8,123
	7,573
	9
	14
	4,320
	3,770
	1,114
	14
	7,875
	7,325
	8
	16
	4,654
	4,104
	1,023
	16
	7,764
	7,214
	7
	18
	4,957
	4,407
	0,953
	18
	7,480
	6,930
	7
	20
	5,216
	4,666
	0,900
	20
	7,289
	6,739
	6
	25
	5,730
	5,180
	0,811
	25
	6,855
	6,305
	5
	30
	6,065
	5,515
	0,762
	30
	6,470
	5,920
	4
	35
	6,290
	5,740
	0,732
	35
	6,151
	5,601
	4
	40
	6,757
	6,207
	0,677
	40
	5,910
	5,360
	4
	45
	7,230
	6,680
	0,629
	45
	5,745
	5,195
	3
	50
	7,680
	7,130
	0,589
	
	
	
	
	60
	8,480
	7,930
	0,530
	
	
	
	
	70
	9,130
	8,580
	0,490
	
	
	
	
	80
	9,620
	9,070
	0,463
	
	
	
	
	90
	9,673
	9,123
	0,460
	
	
	
	
	100
	9,696
	9,146
	0,459
	
	
	
	
	TABELA 2.1.B - COLETA DE DADOS NO DESENVOLVIMENTO DO TESTE DE AQUÍFERO NO POÇO DE MONITORAMENTO
Os parâmetros s (rebaixamento durante etapa de bombeamento), s’ (rebaixamento durante etapa de recuperação), q (capacidade específica), t/t’ (tempo acumulado e recuperado) foram calculados a partir das equações abaixo.
	
si = NAi - NE
	si - rebaixamento no tempo i
NAi - nível dinâmico observado no tempo i
NE - nível estático
	EQUAÇÃO 2.1.A - CÁLCULO DO REBAIXAMENTO
	
qi = Q / si
	qi - capacidade específica no tempo i (m³/h/m)
Q - vazão de bombeamento (m³/h)
	EQUAÇÃO 2.1.B - CÁLCULO DA CAPACIDADE ESPECÍFICA
	
t/t’i = ( tf + t’i ) / t’i
	t/t’i - tempo acumulado recuperado
tf - tempo final da etapa de bombeamento
t’i - tempo i na etapa de recuperação
	EQUAÇÃO 2.1.C - CÁLCULO DO TEMPO ACUMULADO RECUPERADO
2.2. PORCENTAGEM DA RECUPERAÇÃO MONITORADA
Em 45 minutos da etapa de recuperação do teste, o nível dinâmico observado no poço de bombeamento - IPH1 foi de 6,080 metros, representando ainda um rebaixamento de 5,265 metros. O rebaixamento final na etapa de bombeamento foi de 10,601 metros. Assim, a porcentagem de recuperação monitorada é de 50,3% conforme a equação 2.2.A.
	
Rec% = 1 - (sf / s’f )
	sf - rebaixamento ao final da etapa de bombeamento
s’f - rebaixamento ao final da etapa de recuperação
	EQUAÇÃO 2.2.A - CÁLCULO DA PORCENTAGEM DE RECUPERAÇÃO
Em 45 minutos da etapa de recuperação do teste, o nível dinâmico observado no poço de monitoramento - IPH2 foi de 5,745 metros, representando ainda um rebaixamento de 5,195 metros. O rebaixamento final na etapa de bombeamento foi de 9,146 metros. Assim, a porcentagem de recuperação monitorada é de 43,2%.
2.3. CURVAS DE REBAIXAMENTO
As curvas de rebaixamento dos poços de bombeamento e de monitoramento, numa visão geral, apresentaram comportamento sem estabilização, havendo grande tendência de secar. Entretanto, ao final do ensaio há uma pequena tendência de estabilização.
	
	GRÁFICO 2.3.A - CURVA DE REBAIXAMENTO DO POÇO DE BOMBEAMENTO: GRÁFICO MONOLOG DA VARIAÇÃO DO REBAIXAMENTO EM FUNÇÃO DO TEMPO MONITORADO
	
	GRÁFICO 2.3.B - CURVA DE REBAIXAMENTO DO POÇO DE MONITORAMENTO: GRÁFICO MONOLOG DA VARIAÇÃO DO REBAIXAMENTO EM FUNÇÃO DO TEMPO MONITORADO
2.4. CURVAS DE RECUPERAÇÃO
As curvas não apresentaram recuperação muito acentuada, o poço é instável e tem dificuldade de recuperar as condições originais.
	
	GRÁFICO 2.4.A - CURVA DE RECUPERAÇÃO DO POÇO DE BOMBEAMENTO: GRÁFICO MONOLOG DA VARIAÇÃO DO REBAIXAMENTO RECUPERADO EM FUNÇÃO DO TEMPO ACUMULADO E RECUPERADO
	
	GRÁFICO 2.4.B - CURVA DE RECUPERAÇÃO DO POÇO DE MONITORAMENTO: GRÁFICO MONOLOG DA VARIAÇÃO DO REBAIXAMENTO RECUPERADO EM FUNÇÃO DO TEMPO ACUMULADO E RECUPERADO
3. PARÂMETROS HIDRODINÂMICOS DO AQUÍFERO
Através das curvas de rebaixamento geradas, entende-se que o aquífero livre tem fluxo em regime transiente. Isso é um problema complexo, porque não há estabilização. Por ausência de metodologia adequada à condição, considerou-se o aquífero como semelhante a um aquífero confinado não-drenante e utilizou-se a metodologia de Cooper-Jacob para determinar osparâmetros hidrodinâmicos. A metodologia consiste em ajustar uma reta logarítmica à curva de rebaixamento encontrada pelo teste de aquífero, conforme demonstrado no Gráfico 3.A.
3.1. CÁLCULOS PARA POÇO DE BOMBEAMENTO E DISTÂNCIA TEÓRICA R=1m
	
	GRÁFICO 3.1.A - LINHA DE TENDÊNCIA LOGARÍTMICA DO REBAIXAMENTO DO POÇO DE BOMBEAMENTO
	A variação de rebaixamento para o ciclo logarítmico é de 5,148 metros, calculado conforme Equação 3.1.A e a transmissividade calculada é de 1,493 m²/h, conforme Equação 3.1.B. Considerando, pelo gráfico, o tempo de rebaixamento nulo aproximadamente 1,3 minutos (0,022 horas), e a distância teórica (para um poço de observação) r = 1 metro, obteve-se o coeficiente de armazenamento de 0,74.
	O raio de influência para um poço de observação, para um tempo de bombeamento de 100 minutos (1,67 horas) pode ser calculado pela Equação 3.1.C resultando na distância de 2,75 metros.
	
T = 0,183 * Q / Δs
	T - transmissividade (m²/h)
Q - vazão de bombeamento (m³/h)
Δs - variação de rebaixamento no ciclo logarítmico (m)
	EQUAÇÃO 3.1.A - CÁLCULO DA TRANSMISSIVIDADE
	
S = 2,25 * T * t0 / r²
	S - coeficiente de armazenamento
T - transmissividade (m²/h)
t0 - tempo de rebaixamento nulo (h)
r - distância entre poços (m)
	EQUAÇÃO 3.1.B - CÁLCULO DO COEFICIENTE DE ARMAZENAMENTO
	
R = 1,5 * ( T * t / S )1/2
	R - raio de influência (m)
T - transmissividade (m²/h)
t - tempo de bombeamento (h)
S - coeficiente de armazenamento
	EQUAÇÃO 3.1.C - CÁLCULO DO RAIO DE INFLUÊNCIA
3.2. CÁLCULOS PARA POÇO DE MONITORAMENTO
	Para o poço de monitoramento, a variação de rebaixamento para o ciclo logarítmico é de 5,000 metros, calculado conforme Equação 3.1.A e a transmissividade calculada é de 0,154 m²/h, conforme Equação 3.1.B. Considerando, pelo gráfico, o tempo de rebaixamento nulo aproximadamente 2,0 minutos (0,033 horas), e a distância entre poços de 15 metros, obteve-se o coeficiente de armazenamento de 5,1*10-4.
	
	GRÁFICO 3.2.A - LINHA DE TENDÊNCIA LOGARÍTMICA DO REBAIXAMENTO DO POÇO DE MONITORAMENTO
	O raio de influência para um poço de observação, para um tempo de bombeamento de 100 minutos (1,67 horas) pode ser calculado pela Equação 3.1.C resultando na distância de 33,6 metros.
4. CONCLUSÕES
O encerramento da observação da recuperação dos poços aos 45 minutos da etapa pode ter tornado os resultados pouco conclusivos do comportamento do aquífero. Com os resultados obtidos, entende-se que a vazão de bombeamento de 4,2 m³/h para 1h40min é bastante prejudicial ao aquífero, não havendo estabilização no tempo esperado.
Também, a discrepância dos resultados obtidos para os parâmetros hidrodinâmicos calculados para cada um dos poços, principalmente os parâmetros de transmissividade e coeficiente de armazenamento com variação expressiva da grandeza, mostra a necessidade de observar outros pontos para ter uma conclusão mais acertada do comportamento do aquífero.
Também entendeu-se que utilizar uma distância teórica entre poços de 1 metro é uma prática que leva a resultados que subestimam, e muito, o raio de influência do bombeamento no aquífero, o que pode causar sérios problemas.
Versão 1.0
Porto Alegre, 19 de Outubro de 2021