PROF: M. Sc. Felipe Corrêa V. dos Santos

Apresentação em tema: "PROF: M. Sc. Felipe Corrêa V. dos Santos"— Transcrição da apresentação:

1 PROF: M. Sc. Felipe Corrêa V. dos Santos
PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CURSOS DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL HIDROLOGIA APLICADA Pluviometria PROF: M. Sc. Felipe Corrêa V. dos Santos

2 INFILTRAÇÃO DE ÁGUA NO SOLO

3 Importante: Determina o balanço de água na região do sistema radicular => crescimento da vegetação; Escolha e dimensionamento de sistemas de irrigação; abastecimento dos aquíferos; e (mantém vazão dos rios durante as estiagens) Influencia o escoamento superficial.

4 Passagem da água através da superfície do solo, ocupando os poros existentes no solo.

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6 FATORES QUE INTERVÊM NA INFILTRAÇÃO
Tipo de solo Textura e a estrutura => K0 => Taxa de infiltração Macroporos - Arenosos X Argilosos Argilosos – Estrutura - Dispersa Estrutura granular estável Estrutura instável - Solos mais intemperizados – Al, Fe

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18 Equação de Horton f = taxa de infiltração (mm/hora)
f(mm/h) t(h) K1 (arenoso) K2(argiloso) k f = taxa de infiltração (mm/hora) fc = taxa de infiltração em condição de saturação (mm/hora) fo = taxa de infiltração inicial (mm/hora) t = tempo (minutos) k = parâmetro que deve ser determinado a partir de medições no campo (1/minuto)

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Tabela . Dados de um ensaio de infiltração em solo bem estruturado. TI= Taxa de infiltração; Iacum = infiltração acumulada e Tacum. = tempo acumulado. Hora Tempo Tacum. Leituras DLeituras Iacum TI minutos cm cm h-1 12:44 10,8 - 12:45 1 10,3 12:47 2 9,8 12:49 9,3 12:54 5 8,7 12:59 8,0 13:09 10 7.1/12.4 13:19 11,5 13:34 15 10,4 13:49 9,4 14:19 30 8.1/11.7 14:49 15:19 9,1

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39 Condutividade Hidráulica em meio saturado

40 APLICAÇÃO DA CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA
24/04/2017 APLICAÇÃO DA CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA Dimensionamento drenos Filtragem Barragem Terraçeamento e outras praticas conservacionistas Estudos hidrológicos Irrigação Construção civil Pedologia outros Exemplo de aplicação onde a maior importância esta justamente da drenagem

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45 A - área do permeâmetro; k - coeficiente de permeabilidade;
24/04/2017 Experimentalmente, Darcy, em 1850, na busca de soluções para melhorar o tratamento de água municipal, verificou como os diversos fatores geométricos, influenciavam a vazão da água. Sendo: Q – vazão; A - área do permeâmetro; k - coeficiente de permeabilidade; h – carga dissipada na percolação; L – distancia na qual a carga e dissipada. Esta e apenas um exemplo da lei de Darcy portanto não precisa dar enfase e so falar que o principio da condutividade hidraulica saturada esta justamente neste lei

46 Condutividade Hidráulica do solo saturado
24/04/2017 02 Condutividade Hidráulica do solo saturado É o movimento da água no interior do solo em todos os sentidos e direções, ou seja, no espaço tridimensional, mas com potencial que tende a orientar o fluxo, geralmente em meio saturado, ou na zona de saturação do solo, em razão de uma profundidade.

47 MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO
24/04/2017 Equações e modelos matemáticos Permeâmetro de carga constante Permeâmetro de carga variável Método do poço ou furo do trado (Auger-Hole) Método do piezômetro; Método dos dois poços; Método do poço seco; Permeâmetro de Guelph Outros LABORATÓRIO Os métodos em vermelho serão visto nos próximos slides portanto e só ler os métodos e grifar bem os métodos de laboratorio e campo

48 PERMEÂMETRO DE CARGA CONSTANTE
24/04/2017 PERMEÂMETRO DE CARGA CONSTANTE O permeâmetro de carga constante e utilizado para medir a permeabilidade dos solos granulares (solos com razoável quantidade de areia e/ou pedregulho), os quais apresentam valores de permeabilidade elevados, normatizado pela NBR (1995) h Z Mais comum, sendo este modelo aplicado a solos de textura arenosa, ou seja alta permeabilidade, porem se questionarem se tem diferença a água ir no sentido inverso, respondam que sim será menor por causa do arranjamento dos poros. No próximo temos a formula entao deixa para explicar o funcionamento no mesmo L SOLO 48

49 PERMEÂMETRO DE CARGA CONSTANTE
24/04/2017 PERMEÂMETRO DE CARGA CONSTANTE K = condutividade hidráulicas saturada( cm s-¹) V= vazão medida proveta (cm3) L = comprimento da amostra (cm) h = carga hidráulica (cm) T = tempo entre inicio e fim do ensaio (s) A = Área seção transversal amostra (cm2) h Z Observe as letras no esquema e digam o que significa, lembrando que z e desprezível vou trabalhar ate tarde para fazer animação funcionar L SOLO 49

50 PERMEÂMETRO DE CARGA CONSTANTE
24/04/2017 PERMEÂMETRO DE CARGA CONSTANTE O permeâmetro de carga constante geralmente usado para solos de textura argilosa a media, tipo mais comum em laboratório e de fácil construção. h L SOLO Semelhante ao anterior porem no sentido da gravidade e mais solo menos condutividade sendo o mais usado na pratica pela facilidade de construção, podendo ate ser manual, 50

51 PERMEÂMETRO DE CARGA CONSTANTE
24/04/2017 PERMEÂMETRO DE CARGA CONSTANTE Atm O permeâmetro de carga constante usando Frasco de Mariotte, normalmente usado para solos de baixa a media condutividade hidráulica saturada VÁCUO h = 0 h L SOLO Este possui o frasco de mariotte vamos mostrar funcionamento antes da aula pois levarei um para a sala 51

52 PERMEÂMETRO DE CARGA VARIAVEL
24/04/2017 PERMEÂMETRO DE CARGA VARIAVEL O permeâmetro de carga variável e utilizado quando o coeficiente de permeabilidade e muito baixo, porem a sua determinação inconstante e pouco precisa, sofrendo maior influencia da temperatura local. h1 h0 Z Parecido com os outro e para solo compactado ou argiloso baixa condutividade formula explicada no proximo L SOLO 52

53 PERMEÂMETRO DE CARGA VARIAVEL
24/04/2017 PERMEÂMETRO DE CARGA VARIAVEL a - área interna da bureta (cm2) A - seção transversal do corpo-de-prova (cm2) L - altura do corpo-de-prova (cm) h0 carga hidráulica inicial (cm), no tempo t0; h1 - carga hidráulica final (cm), no tempo t t - intervalo de tempo (t1 - t0) para o nível d água passar de h0 para h1 (cm) h1 h0 Z Demonstraçao da formula novamente ignorar Z L SOLO 53

54 24/04/2017 MÉTODO DO POÇO O metodo do poço ou furo do trado (Auger-Hole) é utilizado para a estimativa da condutividade hidráulica no campo, na presença do lençol freático. É adequado para solos homogêneos (não estratificados) e solos altamente estratificados, onde não se tem condições de estimar a condutividade hidráulica em cada camada. Talvez o mais complicado muito usado para drenagem agrícola no próximo passo a passo de como usar 54

55 MÉTODO DO POÇO Estabelecer a camada de impedimento
24/04/2017 MÉTODO DO POÇO Estabelecer a camada de impedimento Abertura dos poços de observação Drenar e aguardar 24h para estabilização Preparar os instrumentos de medida, estaca, trena com flutuador Medir altura inicial do LF Drenar o poço Iniciar as leituras de nível em relação ao tempo Converter as leituras em K por gráficos e equações segundo o tipo de camada de impedimento encontrada h Tente entender o processo duvidas amanha a gente ve H 55

56 MÉTODO DO POÇO REGRAS PRATICAS
24/04/2017 MÉTODO DO POÇO REGRAS PRATICAS A profundidade da água no interior do poço, ou seja, do espelho d'água até o fundo, deve ser da ordem de 5 a 10 vezes o seu diâmetro (de 40 a 80 cm). Iniciar com pequena lamina no fundo entorno de 5cm Usar tempos constante como 5, 10, Parar as leituras quando atingir 3/4. Y0 (leitura inicial) 56

57 MÉTODO DO POÇO EQUAÇÕES EMPIRICAS
24/04/2017 MÉTODO DO POÇO EQUAÇÕES EMPIRICAS ERNST (1950) Para solo homogêneo e a camada impermeável muito abaixo do fundo do poço (S 0,5 H); 3 < r < 7 cm; 20 < H < 200 cm; Y > 0,2 H 57

58 24/04/2017 MÉTODO DO PIEZÔMETRO Aplicado para terrenos que têm perfis estratificados, ou seja, heterogêneos, com 2 ou 3 camadas distintas. O procedimento é o mesmo usado no ‘furo do trado’. Embora interessante, o método do piezômetro é pouco usado na prática por ser muito mais trabalhoso... Não mede a condutividade média nos 2 ou 3 estratos, mas sim a condutividade em cada estrato... PIEZÔMETRO DE CASA GRANDE Parecido com o método do poço porem tem uma camada isolante e quando tem tipos diferentes de estrados, camadas de solo, não muito usado 58

59 24/04/2017 MÉTODO DO PIEZÔMETRO Aplicado para terrenos que têm perfis estratificados, ou seja, heterogêneos, com 2 ou 3 camadas distintas. O procedimento é o mesmo usado no ‘furo do trado’. Embora interessante, o método do piezômetro é pouco usado na prática por ser muito mais trabalhoso... Não mede a condutividade média nos 2 ou 3 estratos, mas sim a condutividade em cada estrato...

60 24/04/2017 MÉTODO DO POÇO SECO O método do poço Seco consiste em acrescentar água ao poço e observar a variação do nível. Inverso do anterior neste caso se coloca agua e observa a variação do nivel, ou seja carga variavel 60

61 24/04/2017 PERMEÂMETRO DE GUELPH O permeâmetro de Guelph, e semelhante ao poço seco porem trabalha com nível constante. Parecido com o poço seco porem o nível e constante pois este usa o principio do frasco de mariotte sera feita uma aula pratica pelo felipe amanha 61

62 24/04/2017 PERMEÂMETRO DE GUELPH K = [( 0,0041 ) ( X ) ( R2 ) – (0,0054) ( X ) ( R1 )] (1) K = [( 0,0041 ) ( Y ) ( R2 ) – (0,0054) ( Y ) ( R1 )] (2) Onde: K – Condutividade hidráulica, em cm/s; R1 e R2 – Taxas de infiltração estabilizadas correspondentes a H1 (5 cm) e H2 (10 cm) respectivamente, em cm/s; X e Y – Constantes correspondentes a área do tubo (reservatório d’água) utilizado, em cm2. X (reservatório externo) equivale a 35,36 cm2; Y (reservatório interno) equivale a 2,17 cm2. A utilização do reservatório externo é recomendada para solos mais permeáveis, oposto a isso se recomenda a utilização do reservatório interno, o que não impede o uso invertido dos mesmos, desde que na hora do cálculo seja utilizada a fórmula correta. Formula enorme mas basta dizer esta e a formula e pronto no mais ler o significado das letras 62

63 MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO INDIRETO
24/04/2017 MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO INDIRETO Curva Granulometrica Utiliza-se a equacao de Hazen para o caso de areias e pedregulho, com pouca ou nenhuma quantidade de finos. k = C.d10 onde: k e a permeabilidade, em cm/s d10 e o diametro efetivo, em cm 90 < C < 120, sendo C = 100, muito usado. Para uso da equacao recomenda-se que Cu seja menor que 5. Esta e péssima de explicar portanto argumentar que e outra forma de estimar com base na granulometria, e de acordo com as formulas seguintes

64 MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO INDIRETO
24/04/2017 Relações Entre Tamanho das Partículas e Condutividade Hidráulica No próximo tem o significado dos números se precisar

65 MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO INDIRETO
24/04/2017 C0 = fator que reflete o formato do poro e o empacotamento na equação de Kozeny-Carmen [-] CT = fator que reflete o formato do poro e o empacotamento na equação de Kozeny, mod. por Collins [-] C = fator na equação de Hazen [T/L] d10 = diâmetro da partícula em que 10% das partículas são menores [L] dg = media geométrica do diâmetro da partícula [L] d = diâmetro representativo da partícula [L] g = aceleração gravitacional [L/T2] K = condutividade hidráulica [L/T] φ = porosidade total, responsável pela compactação [-] μ = viscosidade dinâmica [M/LT] ρ = densidade [M/L3] σg = media geométrica do desvio padrão [L] Ssa = área superficial exposta a fluidos por volume unitário de meio solido[1/L] T = tortuosidade [-]

66 GRATO PELA ATENÇÃO Felipe Corrêa