A Disciplina HIDROGEOLOGIA
Apresenta
CAPÍTULO 05
Parâmetros Hidrogeológicos
Fundamentais
Prof. Milton Matta
Introdução
O Principal objetivo deste capítulo é mostrar um conjunto de
parâmetros hidrogeológicos importantes para o estudo das
águas subterrâneas e para o entendimento dos processos
associados aos fluxos em meios porosos.
Durante o restante do curso serão mencionados alguns
termos que necessitam de definição prévia
1-BOCA DO POÇO
2- NÍVEL ESTÁTICO
É A PORÇÃO DO TUBO DE REVESTIMENTO
DO POÇO QUE FICA ACIMA DA SUPERFÍCIE
DO TERRENO. NORMALMENTE MEDEM
ENTRE 0,50 m a 1,0 m.
O NÍVEL ESTÁTICO (NE) É O NÍVEL DA
ÁGUA NO AQUÍFERO, MEDIDO EM
REPOUSO, OU SEJA, SEM BOMBEAMENTO.
REPRESENTA A DISTÂNCIA ENTRE A BOCA
DO POÇO E A SUPERFÍCIE DA ÁGUA
DENTRO DO POÇO
3-NÍVEL DINÂMICO
5- CONE DE
REBAIXAMENTO
É a superfície formada
pela água dentro da
formação, nas
proximidades de um
poço, quando este é
submetido a um
bombeamento
Figura 01
Bombeamento de
um poço e seus
elementos
O Nível Dinâmico (ND) é o nível
medido após iniciado o
bombeamento do poço e representa a
distância entre a boca do poço e a
superfície da água no poço, durante o
bombeamento, ou quando o po;ço
está em recuperação.
A Recuperação se dá a partir do
instante em que é desligada a
bomba e o nível da água tende a
voltar para a posição do NE antes
do bombeamento.
4- REBAIXAMENTO
O Rebaixamento (s – quando
dentro da formação aqüífera e Sw,
quando medido dentro do próprio
poço bombeado) é a diferença
entre o nível estático e o nível
dinâmico.
Figura 02
Principais
elementos
dos poços
tubulares
6- Porosidade – Coeficiente de Porosidade Total (μ)
 A porosidade de uma formação geológica é dada pela
relação entre o volume de vazios e o volume total de
uma amostra. É expressa pela seguinte equação:
μ = 100 (Vv / Vt )
Sendo:
Vv
Vt
= Volume de vazios
= Volume total
7- Porosidade Efetiva ou Específica (Sy)
 A porosidade efetiva é a relação entre o volume de
água drenado por gravidade e o volume total de uma
amostra totalmente saturada.
Esta porosidade é a que interessa para o hidrogeólogo pois ela é
utilizada para os cálculos de volumes armazenados que podem ser
aproveitados por bombeamento.
Sy = 100 (Ve / Vt )
Ve = Volume de água
livre
Vt
= Volume total
Figura 02 – Esquema
da Porosidade Efetiva
Valores Médios de Porosidade Total
Valores Médios de Porosidade
Efetiva
Rochas ígneas e metamórficas
2–5%
Rochas ígneas e metamórficas
fraturadas
Rochas ígneas e metamórficas
fraturadas e/ou alteradas e basaltos
aqüíferos
5 – 10 %
30 – 40 %
Basaltos aqüíferos
1 – 12 %
Rochas sedimentares
5 – 18 %
Arenitos
10 – 50 %
Calcários fraturados
1 – 25 %
Cascalhos e areias
25 – 60 %
Sedimentos arenosos
7 – 27 %
Argilas
1–2%
8- Retenção Específica (Sr)
 Se refere à relação entre o volume de água retido na
formação por forças de tensão superficial e capilaridade,
contra a ação da gravidade (Vr) e o volume total do material
(Vt). É expressa pela seguinte equação:
Sr = 100 (Vr / Vt )
A porosidade total é a soma da porosidade específica
com a retenção específica:
μ = Sy + Sr
9- Grau de Saturação (Sw)
 Se refere à relação entre o volume de água contido na
amostra e o volume total de vazios (Vv)
Sw = 100 (Vw / Vv )
10- Teor de Umidade (θ)
 Exprime o volume de água retido numa amostra de
material geológico não saturado (Vr) em relação ao seu
volume total (Vt)
θ = 100 (Vr / Vt )
11- Potenciais Hidráulicos (gh)
 Se refere a cota do nível da água em aqüíferos livres
12 – Cargas Hidráulicas (h)
 Se refere a cota da coluna de água medida através de
um piezômetro, em aqüífero confinado.
De uma maneira simplificada, a carga hidráulica (h) em um ponto
qualquer em um meio fluido, pode ser dada pela soma da cota do ponto
(z) e a pressão do fluido ( Ψ ). Como o peso específico da água é igual a
1, pode-se escrever:
h=Z+Ψ
Figura 03 –
Esquema da
Carga Hidráulica
13 – Transmissividade (T) e 14- Condutividade Hidráulica (K)
 Medem a facilidade com que um fluido atravessa um
meio poroso. É um parâmetro muito importante na
definição da capacidade de produção de um aqüífero,
pois indicará a maior ou menor dificuldade do
deslocamento da água em um meio saturado.
K = descarga que atravessa uma seção de área unitária, sob um
gradiente hidráulico unitário.
T = descarga que atravessa uma seção de largura unitária e de altura
igual a espessura do aqüífero, sob um gradiente hidráulico unitário.
T = Kb
Onde
b = espessura do aqüífero
Figura 04 – Esquema de definição da Transmissividade e da
Condutividade Hidráulica.
14 – Condutividade
Hidráulica (K)
13 – Transmissividade (T)
15 - LEI DE DARCY
Darcy (1856) determinou experimentalmente que a descarga (Q) que
atravessa um meio poroso é diretamente proporcional à diferença de
carga hidráulica (h2 – h1) e à área da seção (A) atravessada pelo fluxo,
e é inversamente proporcional à distância percorrida (L) :
Figura 05 - Esquema da Experiência de Darcy
Figura 06 - Esquema da Experiência de Darcy e
seus parâmetros
Q α h2 – h1
QαA
Q α 1/L
Lei de Darcy
Q = -K A (dh/dL)
(dh/dL) = i
gradiente
hidráulico
Lei de Darcy
Q = -K A (dh/dL)
O sinal negativo indica que o fluxo se
verifica no sentido do valor h1 (maior) para
o valor h2 (menor).
A equação de Darcy pode ser reescrita para K:
dimensões:
Lei de Darcy
Q = L3 /T
K = Q/A (dh/dL)
A = L2
i = L/L
Q = KAi
Portanto: K: L/T (velocidade)
No meio técnico as unidades usadas para K são: cm/s ou m/dia
Dimensões: K = m/dia
T = Kb
b=m
T = m2/dia
16 – Permeabilidade Intrínseca (k)
 Propriedade que só depende do meio. É função do
tamanho dos poros através dos quais o fluido se move.
K=C
(D50)2
C = constante que descreve os efeitos das
formas dos poros
D = diâmetro médio
dimensões: de k : m2
Unidade comum = milidarcy = 9.87 x 10-6 cm2
(α 10 –5 cm2)
17 – Descarga Específica (q)
 Chamada de velocidade de Darcy (v): é a descarga de
fluido Q = L3 /T que passa por uma unidade de área A = L2
q=Q/A
A hidráulica ensina que a descarga de um fluido por um conduto é
o produto da velocidade (v) pela área (A)
Q = v.A
Lei de Darcy: Q =K A i , então : v = Ki
Como a área inclui vazios e sólidos, essa velocidade é
aparente !
18 – Velocidade Real (Vr)
 Chamada de velocidade linear média ou velocidade de
percolação.
A velocidade real pode ser determinada experimentalmente por meio
de um traçador (ex.: corante químico).
19 – Elementos dos Aqüíferos Livres
Um acréscimo de rebaixamento no poço
(superfície úmida) devido a perdas de
carga associadas a redução de espessura
e componentes de fluxo vertical
20 – Elementos dos Aqüíferos Confinados