aula agua subterranea

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Águas Subterrâneas
Aluna de mestrado: Myrla de Souza Batista
Universidade Federal de Campina Grande – UFCG DEC/CCT/UFCG – Pós-Graduação Área de concentração: Recursos Hídricos
ESTÁGIO DOCÊNCIA
Disciplina: Hidrologia Aplicada
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Águas Subterrâneas
Do ponto de vista hidrológico, a água encontrada na zona saturada do solo, chamada de aqüífero, é dita subterrânea.
Segundo Linsley, chama-se aqüífero a formação geológica que contém água e esta pode mover-se em quantidades suficientes para permitir um aproveitamento econômico.
Aqüífero: Formação porosa (camada ou estrato) de rocha, areia capaz de armazenar e transmitir água através dos poros.
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Águas Subterrâneas
Os aqüíferos têm propriedades ligadas ao armazenamento de água no solo tais como a porosidade, a condutividade hidráulica, a umidade, etc.
Chama-se porosidade efetiva a quantidade de água que pode drenar livremente de uma amostra saturada dividida pelo volume da amostra. 
O solo possui duas zonas distintas: a zona não saturada ou de aeração e a zona saturada
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Origem das Águas Subterrâneas
Superfície do terreno
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Hipóteses:
 escoamento permanente (Q = constante)
 meio homogêneo e isotrópico saturado ( mesmo solo e mesmas propriedades nas três direções – Kx = Ky = Kz = Ks = K) 
 
Lei de Darcy
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Lei de Darcy
A Lei de Darcy rege o escoamento da água nos solos saturados e é representada pela seguinte equação: 
Perda de carga = decréscimo na carga hidráulica pela dissipação de energia devida ao atrito no meio poroso.
O sinal negativo denota que a carga diminui a medida que x aumenta
Onde:
	V = velocidade da água através do meio poroso;
	K = condutividade hidráulica saturada
	dh = variação de Carga Piezométrica
	dx = variação de comprimento na direção do fluxo
	dh/dx = perda de carga
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Lei de Darcy
Condutividade Hidráulica K  medida da habilidade de um aqüífero conduzir água através do meio poroso; é expressa em m/dia, m/s, mm/h [K = v/(dh/dx)].
Condutividade Hidráulica é a não resistência ao fluxo, por exemplo:
Na Areia a velocidade do fluxo é maior, então K é maior
Na argila a velocidade do fluxo é menor, então o K é menor.
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Algumas Propriedades Hidrogeologias
Porosidade   razão entre o volume de vazios e o volume de solo:
Umidade   razão entre o volume de vazios e o volume de água; para condições saturadas, todos os vazios estão preenchidos com água e, portanto, a umidade é dita saturada e se aproxima do valor da porosidade:
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Tipos de Aqüíferos
Não-Confinado (Freáticos ou Livres): Aqüífero encerrado apenas por uma formação impermeável na parte de abaixo. A água num aqüífero livre é também dita lençol freático..
Confinado (Artesiano ou Cativo): Aqüífero encerrado entre formações impermeáveis ou quase impermeáveis. Ele está sob pressão maior do que a pressão atmosférica. A água num aqüífero confinado é também dita lençol artesiano.
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Tipos de Aqüíferos
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Aqüífero livre
A= l .h
v = k . dh/dx
Q = v. A 
Q = (k.dh/dx).(l.h)
Q = k.l.h.dh/dx
Integrando:
As cargas h1 e h2 são avaliadas através de piezômetros

Q = k.l.(h12 - h22)/(L.2)
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Algumas Definições Importantes
Perda de Carga: Decréscimo na carga hidráulica causada pela dissipação de energia (fricção no meio poroso).
Para o aqüífero freático:
Nível Freático ou Nível de Água: Altura da água de um aqüífero não-confinado, freático ou livre medida num poço de observação.
Superfície Freática: Superfície cujos pontos em relação igual ao nível de água no aqüífero freático.
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Exercício
Calcule a condutividade hidráulica e a vazão no aqüífero livre. Dados: K= 1 x 10-3 m/s e 	l = 10m.
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Aqüífero confinado
 
Q = V. A
Q =[ K . dh/dx] . A
Como: A = l . b , então:
Q = K . l . b dh/dx
Integrando:
As cargas h1 e h2 são avaliadas através de manômetros

Q = k.l.b.(h1 - h2)/L
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Algumas Definições Importantes
Perda de Carga: Decréscimo na carga hidráulica causada pela dissipação de energia (fricção no meio poroso).
Para o Aqüífero Confinado:
Carga Piezométrica ou Altura Piezométrica: Altura da água de um aqüífero confinado medida num piezômetro em relação ao fundo do aqüífero (z + P/).
Superfície Piezométrica: Superfície cujos pontos estão em elevação igual à altura piezométrica.
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Algumas Propriedades Hidrogeologias
Trasmissividade T  taxa volumétrica de fluxo através de uma secção de espessura “b”.
				T = K . b 		
	Onde:T é a coeficiente de transmissividade (m2/s)
		 K é a condutividade hidráulica (m/dia; m/s);
		 b é a espessura do aqüífero confinado (m). 
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Exercício
Calcule a condutividade hidráulica e a vazão no aqüífero confinado. Dados: K= 1 x 10-3 m/s e 	l = 10m.
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Hidráulica de Poços
Poço é uma obra de engenharia regida por norma técnica destinada a captação de água do aqüífero;
Quando iniciamos o bombeamento de um poço, ocorre um rebaixamento do nível da água do aqüífero, criando um gradiente hidráulico (uma diferença de pressão) entre este local e suas vizinhanças.
Este gradiente provoca o fluxo de água do aqüífero para o poço, enquanto estiver sendo processado o bombeamento.
A condição de exploração permanente (Q=cte) dá-se quando a vazão de exploração é igual a vazão do aqüífero para o poço;
 Se o bombeamento parar, o nível d’água retorna ao nível original (recuperação). 
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Hidráulica de Poços
Ao nível em que se encontra a água dentro do poço quando este está sendo bombeado chamamos de nível dinâmico.
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Hidráulica de Poços
O rebaixamento do nível d’água possui a forma cônica, cujo eixo é o próprio poço.
A formação deste cone responde à necessidade de a água fluir em direção ao poço para repor a que está sendo extraída. 
A forma do cone de depressão dependerá dos seguintes fatores:
Do volume de água que está sendo bombeado: um mesmo poço apresentará cones de tamanhos diferentes em função do volume de água que está sendo extraída. 
Da permeabilidade do aqüífero: esta determinará a velocidade com que a água se movimenta para o poço.
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Hidráulica de Poços
A vazão que deve ser retirada do poço deve ser menor ou igual a vazão que chega ao poço, para que não ocorra uma depreciação até a exaustão do aqüífero.
A estimativa da vazão de exploração através do poço é baseada na equação de Darcy considerando fluxo permanente (Q=cte).
A equação de Darcy descreve o comportamento hidráulico dos poços, com base nas seguintes suposições:
o poço é bombeado à taxa constante (Q = cte)
o fluxo d’água para o poço é radial e uniforme (A = h.2..r)
o poço penetra por toda a espessura do aqüífero;
o aqüífero é homogêneo em todas as direções;
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Hidráulica de Poços
Q = vazão
rp = raio do poço de produção
r1 = distância ao poço de observação p1
r2 = distância ao pço de observação p2
h1,2 = cargas hidráulicas nos poços 1 e 2 
Aqüífero Livre
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Hidráulica de Poços
Aqüífero Livre
v = -K.dh/dr
Q = v.A
A = h.2..r
Logo:	Q = (-K.dh/dr).(h.2..r)
			[Q/(K.2 )].dr/r = -h.dh
integrando entre h1 e h2 quando r=r1 e r=r2 respectivamente, obtém-se
Q = K. .(h12 – h22)/[ln(r1/r2)]
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Hidráulica de Poços
Q = vazão
rp = raio do poço de produção
r1 = distância ao poço de observação p1
r2 = distância ao pço de observação p2
h1,2 = cargas hidráulicas nos poços 1 e 2 
b = espessura da camada confinada
Aqüífero Confinado
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Hidráulica de Poços
Aqüífero Confinado
v = -K.dh/dr
Q = v.A
A = b.2..r
Logo:	Q = -K.dh/dr (b.2..r)
			[Q./(K.2.b.)]dr/r = -dh
integrando entre h1 e h2 quando r=r1 e r=r2 respectivamente, obtém-se
Q = K. b.2..(h1 – h2)/[ln(r1/r2)]
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A vazão de produção de um poço em um aqüífero livre pode ser avaliada pela equação Q = K..(h12- h22)/[ln (r1/
r2)]. Com base nos seguintes dados Q = 63 l/s. As cargas de 3,6m e 60cm em poços de observação localizados a 120m e 12 m do eixo do poço produtor. Determinar a permeabilidade K no meio poroso.
A vazão de produção de um poço em um aqüífero confinado pode ser avaliada pela equação Q = K.b.2..(h1- h2)/[ln (r1/r2)]. Calcule Q se as cargas são de 3,6m e 60cm em poços de observação localizados a 120m e 12 m do eixo do poço produtor e K do problema anterior. A espessura confinada é de 5m.
Exercício:
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Boa semana e 
				Bom estudo!
Obrigada pela atenção!