Exercício do CAPÍTULO 8 - Água Subterrânea

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Água subterrânea 
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 Assim, a profundidade da interface é uma função da recarga, da permeabilidade e do 
tamanho da ilha. Note-se que é frequente aquíferos de ilhas terem uma permeabilidade alta 
(areia, calcário), que resulta numa interface pouco profunda. Na realidade, a situação pode ser 
ainda mais crítica, dado que não foi tomada em conta uma zona de mistura. 
 
 
EXERCÍCIOS 
 
8.1 Considere um aquífero com uma superfície livre de 50 km2 e 12 m de espessura média, com 
uma porosidade de 25 por cento. Se o rendimento específico é de 10 por cento, determine o 
volume de água extraído que resulta do rebaixamento de 1,5 m da superfície do lençol freático. 
Comente em termos da importância dos reservatórios subterrâneos. 
 
8.2 Considere o aquífero do exemplo anterior. Qual seria o volume de água que retiraria do 
aquífero se o nível piezométrico sofresse um abaixamento de 2 m, supondo que Ss = 5 * 10-5 m-1, 
S = 0,20, e que o aquífero era: 
 a) freático; 
 b) confinado. 
 
8.3 Considere um subsolo com 5 estratos: 
 Camada 1: areia média, K = 5 m/dia, espessura 10 m; 
 Camada 2: argila, K = 0,01 m/dia, espessura 5 m; 
 Camada 3: areia grosseira, K = 20 m/dia, espessura 15 m; 
 Camada 4: argila, K = 0,005 m/dia, espessura 10 m; 
 Camada 5: areia fina, K = 1 m/dia, espessura 30 m; 
 O subsolo tem o comprimento de 1 km (gradiente horizontal, ihor = 0,001). A perda de carga 
total na direção vertical é de 1 m. Calcule para cada camada: 
 a) a perda de carga Δh; 
 b) a resistência hidráulica horizontal; 
 c) a resistência hidráulica vertical; 
 d) a transmissividade; 
 e) o caudal específico (horizontal); 
 f) a permeabilidade equivalente (horizontal); 
 g) a resistência hidráulica vertical; 
 h) a transmissividade. 
 
8.4 A figura representa um corte esquemático duma encosta que drena para o mar. Sabendo que 
a perda de carga é de cerca de 30 m, L = 5 km e K = 8 m/d, calcule: 
a) a velocidade; 
b) o volume escoado durante 1 ano, sabendo que o aquífero tem cerca de 6 km de largura. 
 
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Corte esquemático duma encosta que drena para o mar 
 
8.5 Considere a situação representada na figura. A divisória AB representa uma linha de 
separação de águas de modo que a única água que entra no aquífero é a que se infiltra a partir da 
precipitação. A permeabilidade é de 10 m/d, Δh = 16 m e a precipitação anual média é P = 975 
mm. 
a) Calcule o caudal médio Q que se escoa pela fronteira de jusante do aquífero. 
b) Calcule a recarga anual do aquífero. 
c) Sabendo que o caudal superficial médio anual é Q’=0,3 m3/s, determine a 
evapotranspiração efetiva anual média. 
 
 
 
 
8.6 Demonstre que as funções potencial e de corrente são ortogonais. 
 
8.7 A figura esquematiza o escoamento através da fundação duma barragem de terra. A 
permeabilidade da fundação é K = 5 m/d. Calcule o caudal que se escoa através da fundação e 
trace a linha piezométrica, admitindo que a barragem é impermeável. O nível de água a jusante é 
nulo. 
 
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8.8 Para diminuir o caudal escoado através da fundação da barragem do exemplo anterior, 
resolveu-se fazer uma cortina de impermeabilização com um material de permeabilidade K’ = 
0,1 m/d. Determine a largura l da cortina que é necessária para reduzir o caudal escoado a 20 por 
cento do valor inicial. Trace a nova linha piezométrica. 
 
 
 
 
8.9 Suponha que no exemplo anterior se optou por construir uma cortina de impermeabilização 
parcial com apenas 10 m de profundidade. Trace a rede de fluxo e estime a partir dela o caudal 
que se escoa através da fundação. 
 
8.10 Num aquífero confinado, está a ser bombeado dum furo um caudal constante de 0,1 m3/s, 
verificando-se rebaixamentos de 10 m e 7 m em dois poços de observação, situados a distâncias 
de 10 m e 30 m do furo de bombagem. Sabendo que o raio do furo é de 0,15 m e que a espessura 
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do aquífero é de 40 m, determine a permeabilidade do aquífero, o rebaixamento teórico no poço, 
a distância a partir da qual o rebaixamento é inferior a 2 m e o raio de influência do poço. 
 
8.11 Utilizando os dados relevantes do exemplo anterior, calcule o caudal que se poderia extrair 
se se limitasse o rebaixamento no poço a 10 m. 
 
8.12 Na situação representada na Figura 8.19, considere que a recarga durante uma chuvada 
muito intensa é de 15 mm/dia. Supondo que se trata de uma área agrícola em que o máximo 
nível freático deve estar pelo menos 0,75 m abaixo da superfície do terreno, determine o valor 
correspondente de h1. 
 
8.13 Considere o aquífero freático representado na Figura 8.19, porém com níveis nas valas 
diferentes (h1 e h2). Determine as expressões de cálculo de L, hmax, h, e dos caudais que se 
escoam para as valas. 
 
8.14 Num aquífero freático com r0 = 2000 m, h0 = 30 m, K = 5 m/d, rp = 0,4 m, determine os 
rebaixamentos no poço e a distâncias de 100 e 1000 m, quando está a ser bombeado um caudal 
de 50 m3/h. Não há recarga. 
 
8.15 Considere um poço completo num aquífero freático sujeito a recarga. Num piezómetro a 
100 m do poço regista-se um nível freático de 22,30 m acima da base do aquífero. Supondo que 
rp = 0,2 m, Q0 = 90 m3/h, K = 25 m/d, recarga R = 170 mm/ano, determine: 
a) qual o nível atingido pela água no poço; 
b) qual a distância do divisor da água subterrânea; 
c) qual o nível da superfície freática no divisor da água. 
 
8.16 Considere uma barragem construída numa zona com aquífero semiconfinado. Pretende-se 
instalar um sistema de drenagem a jusante para manter aí o nível freático a 1,5 m abaixo da 
superfície do terreno. Admita que este nível freático é uniforme. Considere também o nível da 
albufeira constante, 10 m acima do terreno. A transmissividade do aquífero é 100 m2/dia, a 
resistência hidráulica da camada semipermeável é de 50 dias. A largura da barragem é de 70 m. 
Calcule: 
a) o nível piezométrico a 50 m a jusante da barragem; 
b) a intensidade da ressurgência a 50 m; 
c) repita esses cálculos para outros valores de transmissividade e resistência hidráulica e 
avalie o significado do fator de dispersão. 
 
8.17 Um furo completo num aquífero confinado de 30 m de espessura começou a ser bombeado 
com um caudal constante de 2500 m3/dia. Foram medidos os rebaixamentos num poço de 
observação a 60 m de distância, estando os valores de s(t) dados na tabela, com t em minutos e s 
em metros. Determine os valores do coeficiente de armazenamento S e da permeabilidade K pelo 
método de Theis. 
 
t 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4 5 6 8 10 12 14 18 
s 0,20 0,27 0,30 0,34 0,37 0,41 0,45 0,48 0,53 0,57 0,60 0,63 0,67 
t 24 30 40 50 60 80 100 120 150 180 210 240 
s 0,72 0,76 0,81 0,85 0,90 0,93 0,96 1,00 1,04 1,07 1,10 1,12 
 
8.18 Pretende-se fazer uma escavação num terreno que tem subjacente a uma profundidade de 8 
m da superfície uma camada semipermeável de 2 m de espessura, abaixo da qual se situa um 
aquífero semiconfinado. Sabendo que a densidade tanto do terreno à superfície como da camada 
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semipermeável é de 1,6 e que a linha piezométrica do aquífero semiconfinado está 3 m abaixo da 
superfície do terreno, calcule a máxima profundidade aconselhável para a escavação. 
 
8.19 O nível freático de um aquífero costeiro situa-se 10 m acima do nível do mar num furo a 
uma distância de 500 m da costa. Sendo o aquífero constituído por areia grossa, estime o caudal 
por quilómetro de costa que se escoa para o mar. 
 
8.20 Considere um aquífero freático costeiro em que o nível freático se situa 12 m acima do 
nível médio do mar na zona onde se pretende explorar água subterrânea. Sendo a espessura do 
aquífero de cerca de 300 m, o raio de influência do furo, de 5000 m, o raio do furo, de 0,2 m, a 
profundidade do furo, de 80 m, e a permeabilidade do aquífero, de 30 m/d, determine o máximo 
caudal que se pode explorar sem risco de intrusão salina. 
 
8.21 Analise a situação da exploração de água subterrânea numa região do seu país, referindo as 
suas vantagens, desvantagens e eventuaisriscos. 
 
8.22 A interação entre um aquífero e um rio faz com que o aquífero alimente o escoamento no 
rio durante grande parte do ano, mas pode acontecer que, em determinada época, o rio alimente o 
aquífero. Explique esta situação e analise o impacto que uma grande extração de água do 
aquífero, através de furos, terá na interação rio-aquífero.