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http://repositorio.utad.pt Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro Pacheco, Fernando António Leal Hidrogeologia http://hdl.handle.net/10348/1913 Metadados Data de Publicação 2004 Tipo lecture Revisão de Pares Não Coleções OLD - DGEO - Trabalho Académico Esta página foi gerada automaticamente em 2018-03-08T22:40:47Z com informação proveniente do Repositório HIDROGEOLOGIA Acção de Formação Modelos Hidrogeológicos: Elaboração e Experimentação Novembro de 2004 Sumário 1. Conceitos: condutividade hidráulica, transmissividade e coeficiente de armazenamento 2. Formações hidrogeológicas 2.1. Classificação das formações geológicas relativamente à vocação aquífera: aquífero, aquitardo, aquicludo e aquífugo 2.2. Tipos de aquíferos: Aquíferi livre, cativo e semi-cativo 3. Fluxo subterrâneo em meios porosos e em meios fracturados 3.1. Lei de Darcy e lei cúbica 3.2. Cálculo da condutividade hidráulica 4. Exploração de aquíferos 4.1. Conceitos: rebaixamento, cone de depressão, perda de carga, raio de influência, regime permanente e regime transitório 4.2. Comportamento dos aquíferos face a uma situação de exploração 4.3. Parâmetros hidráulicos de formações aquíferas Condutividade Hidráulica de Materiais A experiência de Darcy Estudou o movimento da água através de camadas de areia usadas em filtros; Verificou que o caudal de fluxo através dos filtros de areia é proporcional à diferença de alturas de água entre os extremos dos mesmos e inversamente proporcional ao seu comprimento. Verificou ainda que o mesmo caudal é função de uma propriedade intrínseca dos materiais K: condutividade hidráulica , a qual difere de material para material. −= L hhKAQ ba Adaptado de Fetter (2001), Prentice Hall 598p Medição da Condutividade Hydráulica específico Caudal−= q A Q hidráulico Gradiente−=− dL dh L hh ba Adaptado de Fetter (2001), Prentice Hall 598p Relação da Condutividade Hidráulica com as Propriedades do Meio e do Fluido = µ γ2CdK Factores do Fluido: γ -Peso específico; µ - Viscosidade = µ γ 12 3NbK Factores do Meio C – factor de forma d – diâmetro das partículas N – Número de fracturas por m2 b – abertura das fracturas Permeabilidade Permeabilidade Exemplos Condutividade Hidráulica de Sedimentos Condutividade Hidráulica de Rochas Cristalinas Adaptado de Domenico & Schwartz (1990), Wiley, 824p Adaptado de Fetter (2001), Prentice Hall 598p Volume Representativo e Efeito de Escala Adaptado de Domenico & Schwartz (1990), Wiley, 824p Aquíferos Conceitos Aquífero - é uma unidade geológica que pode armazenar água e transmiti-la a taxas suficientemente rápidas que permitam o normal abastecimento de um furo de captação. Camada confinante – É uma unidade geológica com pouca ou nenhuma permeabilidade, localizada a teto ou muro de um aquífero. As camadas confinantes podem sub-dividir-se em: ♦ Aquifugo – camada totalmente impermeável, ou seja, camada que não armazena nem transmite água. ♦ Aquitardo – camada de baixa permeabilidade capaz de armazenar água e transmiti-la lentamente de um aquífero para outro. De acordo com a sequência natural das camadas aquíferas e confinantes, podem distinguir-se três tipos de aquíferos: ϒ Aquífero livre – Limitado a teto pela superfície do terreno e a muro por um aquífugo. ϒ Aquífero cativo – Limitado a teto e a muro por um aquifugo. ϒ Aquífero semi-cativo –Limitado a teto ou a muro por um aquitardo. Exemplos Características Hidráulicas de Aquíferos Até ao momento fez-se a caracterização de materiais aquíferos de forma intrínseca, ou seja, sem considerar os aspectos relativos à dimensão e factores externos (pressão) associados aos mesmos. Relativamente à dimensão: É comum caracterizar-se os aquíferos através da sua transmissividade (T), a qual inclui a espessura do aquífero (b) T = Kb Relativamente à dimensão e pressão: O coeficiente de armazenamento (S) incorpora variáveis como a dimensão, compressibilidade da massa mineral e compressibilidade da água S = Sy + bSs = Sy + bρwg(α+nβ) Sy – cedência específica; Ss – armazenamento elástico α – compressibilidade do esqueleto; β – compressibilidade da água Aquíferos cativos Aquíferos livres Coeficientes de Armazenamento em Aquíferos Livres e Cativos Ilustração do conceito de compressibildiade da água (a) Aquífero vazio (b) Recarga (aquífero livre) (c) Recarga (aquífero cativo) (d) Bombagem em aquífero cativo recuperação da água elástica (e) Situação limite de aquífero cativo Adaptado de Fetter (2001), Prentice Hall 598p Adaptado de Domenico & Schwartz (1990), Wiley, 824p Estimativa de Parâmetros Hidráulicos Métodos Pontuais: Ensaios de Bombagem Exemplo: aquífero cativo em regime transitório Adaptado de Fetter (2001), Prentice Hall 598p 2 0 0 r 2.25TtS s4π 2.3QT S2r 2.25Ttlog 4ππ 2.3Qsh-h = ∆ = == t (min) s/ Q x 1 03 (s /m 2 ) s/ Q x 1 03 (s /m 2 ) 0 5 10 15 20 25 30 0 10 20 30 40 50 60 1 10 100 Discharge well (E3, left axis) Observation well (E5, right axis) Adaptado de Pacheco (2002) Journal of Hydrology, 259:116-135 Efeitos de Barreira Adaptado de Domenico & Schwartz (1990), Wiley, 824p 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4.0 10 100 t (min) s (m ) 60 min = = Sirr 2.25Ttlog T2 2.3Q Sirr 2.25Ttln T2 Qs ππ d2 = 2d1 Comportamento à bombagem Aquíferos em Zonas de Falha Inclinadas Adaptado de Pacheco (2002). Journal of Hydrology, 259:116-135 100 300 500 t (min) 3 3 4 4 5 5 6 6 s (m ) 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4.0 10 100 t (min) s (m ) 60 min Comportamento à bombagem b (m) S 10 15 20 25 30 35 40 Q = 10-3 m3/s t = 102 s t = 103 s t = 104 s t = 105 s 10-5 10-4 10-3 t T2 Q i0rr 2.25Ttln T2 Q sv fs s ψππ + =∂+= Adaptado de Pacheco (2002). Journal of Hydrology, 259:116-135 Período para a evolução linear Portugal Porto Lisboa 507 308 310 312 Km 505 503 Km Fault Probable fault Thrust Study area 0 1 Km Trás-os-Montes Miranda do Douro Morais massif Bragança Vila Real Sobreda Adaptado de Pacheco (2002) Journal of Hydrology, 259:116-135 Exemplos: 1 - Serpentinitos no Maciço de Morais School Church 0 m 100 m 200 m 300 m 400 m 500 m 0 m 100 m 200 m 300 m 400 m E1 E10 E2 E3 E5 E9 E6 E7 E8 E11 GEc > 10 S/m at 30 m depth GEc > 8 S/m at 60 m depth µ µ E Pumping test or well reference name FZ Zone of anomalous conductivity Legend: FZ3 FZ4 FZ1 FZ2 E4 N Adaptado de Pacheco (2002). Journal of Hydrology, 259:116-135 t (min) s/ Q x 1 03 (s /m 2 ) s/ Q x 1 03 (s /m 2 ) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 50 100 150 200 250 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Discharge well (E5, left axis) Observation well (E3, right axis) Adaptado de Pacheco (2002). Journal of Hydrology, 259:116-135 Exemplos: 2 – Carreamento da Serra da Padrela Geologia Geofísica100 300 500 t (min) 3 3 4 4 5 5 6 6 s (m ) 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4.0 10 100 t (min) s (m ) 60 min Ensaios de bombagem Métodos espaciais de diferenças finitas: Monitorização de cotas piezométricas e condutividades eléctricas em poços 222000 222400 222800 223200 223600 224000 M (m) 479200 479400 479600 P (m ) 19 32 35 4951 53 59 62 63 99 20 34 34a 56 65 221500 222000 222500 223000 223500 224000 M (m) 479000 479500 480000 P (m ) Bacia Hidrográfica do Rio Sordo Portugal Área de Estudo h (m) Ec ( µ S /cm ) Ponto M (m) P (m) Jul Fev Mar Abr Jul Fev Mar Abr 19 222164 479293 746.60 747.53 747.50 747.3 54 48.7 60.2 51.4 32 222733 479255 741.70 741.90 744.10 743.2 196.8 216 214 213 35 222417 479689 716.30 717.20 717 .40 717.6 47.4 47.3 41.6 40.4 49 223291 479650 688.20 689.00 688.85 688.8 52 58.2 56 53.5 51 223187 479623 699.00 699.60 699.70 699.5 48 53.6 56.8 49.8 53 222915 479743 698.70 699.40 700.40 699.8 49 57 56.4 51.3 59 223502 479378 697.50 698.00 698.00 69 8 74 61.6 62 66 62 223456 479252 700.40 701.90 703.10 702.4 125 178.9 207 170.9 63 223788 479326 696.10 697.00 697.00 697 178 203 202 226 99 224167 479354 692.50 693.00 693.00 693 102.7 100.7 95.8 96.6 20 221967 479186 64.2 78.6 86.8 91.6 34 2 22534 479263 150.9 167.9 167.1 179.5 34a 222381 479164 - 1 98.4 124 128.8 56 222147 479784 28.7 28.6 27.3 29.2 65 224076 479343 106.7 113.4 112.8 112.7 Exemplo: Bacia do Sordo Adaptado de Pacheco e Alencoão (em revisão). Journal of Hydrology 680 690 700 710 720 730 740 750 NHE (m) Ju l 2 00 2 Fe v 20 03 M ar 2 00 3 Ab r 2 00 3 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Ju l 2 00 2 Fe v 20 03 M ar 2 00 3 Ab r 2 00 3 Ec ( S)µ Distribuição temporal e Espacial de h e Ec Adaptado de Pacheco e Alencoão (em revisão). Journal of Hydrology 12 12 )()( tt tt t − − = ∆ ∆ φφφ 22 22 ∆ − + ∆ − = ∆ ∆ yxs SNOE φφφφφ 2.0E-006 3.0E-006 4.0E-006 5.0E-006 6.0E-006 7.0E-006 K (m/s) 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 ne 3.0E-006 6.0E-006 9.0E-006 1.2E-005 1.5E-005 1.8E-005 v (m/s) s h t hK ∆ ∆ ∆ ∆ = s Ec t Ecv ∆ ∆ ∆ ∆ = s h v Kne ∆ ∆ = Estimativa de K, v e ne Adaptado de Pacheco e Alencoão (em revisão). Journal of Hydrology HIDROGEOLOGIA Sumário Condutividade Hidráulica de Materiais Slide Number 4 Medição da Condutividade Hydráulica Relação da Condutividade Hidráulica com as Propriedades do Meio e do Fluido Exemplos Volume Representativo e Efeito de Escala Aquíferos Exemplos Características Hidráulicas de Aquíferos Coeficientes de Armazenamento em �Aquíferos Livres e Cativos Ilustração do conceito de compressibildiade da água Estimativa de Parâmetros Hidráulicos Efeitos de Barreira Slide Number 16 Aquíferos em Zonas de Falha Inclinadas Comportamento à bombagem Período para a evolução linear Slide Number 20 Slide Number 21 Slide Number 22 Slide Number 23 Geofísica Ensaios de bombagem Slide Number 26 Distribuição temporal e Espacial de h e Ec Estimativa de K, v e ne
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