Aula 6A Armazenamento
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Porosidade e Armazenamento
Ingo Wahnfried
Porosidade e a Água em Subsuperfície
Fonte: KARMANN (2000)
Fonte: RAYMOND Jr. (1988)
Capacidade de Armazenar e Transmitir Água
Cascalho
Drenagem rápida
Sy alta
Drenagem intermediária
Sy intermediária Sy baixa/inexistente
Sy: vazão específica
Areia fina Argila
Impermeável
Cristalino
Drenagem lenta/ausente
Porosidade
primária
Porosidade
secundária
Tipos de Porosidades
Fonte: SPITZ & MORENO (1996)
Porosidade intergranular
Dutos de dissolução (carste)
Fraturas
Variações da Porosidade
- empacotamento
- esfericidade
- seleção
- cimentação
n = 25,95% n = 47,65 %
Variações da Porosidade
- empacotamento
- esfericidade
- seleção
- cimentação
Variações da Porosidade
- empacotamento
- esfericidade
- seleção
- cimentação
Variações da Porosidade
- empacotamento
- esfericidade
- seleção
- cimentação
Variações da Porosidade das Fraturas ou
Condutos
- abertura
- densidade
- conectividade
Fonte: NRC (1990) Fonte: NRC (1990)
Porosidade Total ou Volumétrica (n)
n = Vv / Vt
Sólidos
(Vs)
“vazios”
(Vv)
L
r
Amostra (Vt)
Vt = Vs +Vv
Porosidade Total ou Volumétrica (n)
Fonte: Baseado em DAVIS (1969) e JOHNSON & MORRIS (1962) in DOMENICO & SCHWARTZ (1998)
Material n (%) Material n (%)
Sedimentos inconsolidados Rochas sedimentares
Cascalho grosso 24-36 Arenito 5-30
Cascalho fino 25-38 Siltito 21-41
Areia grossa 31-46 Calcário/Dolomito 0-40
Areia fina 26-53 Calcário cárstico 5-50
Silte 34-61 Folhelho 0-10
Argila 34-60 Basalto fraturado 5-50
Cristalino fraturado 0-10
Cristalino 0-5
Porosidade efetiva para fluxo (nef)
Fonte: FRANCISS (1980)
Porosidade efetiva para fluxo (nef)
Porosidade efetiva para fluxo (nef): relação entre o volume total de
espaços vazios interconectados e por onde um fluido possa
transitar e o volume total da rocha ou sedimento.
nef = Vinterc. / Vt
Fonte: FEITOSA e MANOEL FILHO(2000)
Aquífero Livre:
Vazão Específica (Sy) e Retenção Específica (Sr)
Fonte: DRISCOL (1989) in FEITOSA e MANOEL FILHO(2000)
Sy
Sr
Vazão específica (Sy): razão entre o
volume de água que uma rocha
fornecerá, sob influência da
gravidade, e o volume total da rocha
ou sedimento (Specific Yield).
Fonte: RAYMOND Jr. (1988)
Retenção específica (Sr)
volume de água que fica retida
no arcabouço da rocha
Porosidade efetiva para fluxo (nef) versus
Vazão Específica (Sy)
Zona hachurada: água imóvel que é drenada por gravidade
Fonte: CLEARY (1989)
c) Retenção específica (Sr)?
Volume do balde
(Vt) = 10L
Água adicionada para
saturar o sedimento (n = 2,5 L)
Volume Drenado (Sy = 1 L)
a) Porosidade total (n)?
b) Vazão específica (Sy)?
EXERCÍCIO
c) Retenção específica (Sr)?
n = Sy + Sr
Sr = 0,25 - 0,10 = 0,15
Volume do balde
(Vt) = 10L
Água adicionada para
saturar o sedimento (n = 2,5 L)
Volume Drenado (Sy = 1 L)
a) Porosidade total (n)?
R: n = 2,5/10 = 0,25
b) Vazão específica (Sy)?
R: Sy = volume drenado
volume total
Sy = 1/10 = 0,10
EXERCÍCIO
Coeficiente de Armazenamento (S)
O coeficiente de armazenamento de um aquífero indica
a relação entre as mudanças de quantidade de água
armazenada nele (BEAR, 1972)
-drenagem da água pela gravidade
-compressibilidade da água
-compressão da matriz porosa
-compressão dos grãos da rocha (desprezível)
S = S s .b
Onde:
S s = armazenamento específico [1/L]
b = espessura do aquífero [L]
Aquíferos Confinados
O valor do coeficiente de armazenamento varia entre 5e-3 e 5e-5 (Freeze e Cherry, 1979)
S = S y +
Onde:
b = espessura saturada [L]
Sy = vazão específica [L3/L3]
Ss = armazenamento específico [1/L]
Aquíferos Livres
S s .b
Coeficiente de Armazenamento (S)
Vazão Específica (Sy)
Material Porosidade total
(%)*
Vazão específica
(%)**
Cascalho grosso 24-36 12-26
Cascalho fino 25-38 21-35
Areia grossa 31-46 20-35
Areia fina 26-53 10-28
Silte 34-61 3-19
Argila 34-60 0-5
*Fonte: baseado em DAVIS (1969) e JOHNSON & MORRIS (1962) in DOMENICO & SCHWARTZ (1998)
**Fonte: JOHNSON (1967) in FETTER (2001)
Valores típicos ~0,03 a 0,40
Vazão Específica (Sy)
Fonte: COHEN (1975) in
FETTER (2001)
Coeficiente de Armazenamento (S)
Volume de água liberado de uma coluna
vertical do aquífero, com área unitária, por
rebaixamento da carga potenciométrica
S = Ss.b
Coeficiente de Armazenamento Específico (Ss)
Volume de água liberada do armazenamento
de uma área unitária do aquífero em função
de um rebaixamento unitário da carga
pontenciométrica
Aquífero Livre X Aquífero Confinado
Domenico e Schwartz, (1998)
S = Sy + Ss.b
Sy: vazão específica (L3/L3)
b: espessura saturada (L)
Ss: coef. armaz. Específico (1/L)
Ss = 0,005 a 0,00005
Sy = 0,03 a 0,4
Sy >> Ss
Assim, em aquíferos livres S = Sy
Coeficiente de Armazenamento em Aquíferos Livres
Armazenamento da Água em Aquíferos Livres
Volume drenado= Sy x ∆NA
Calcule o volume de água drenado de um aquífero livre com uma
vazão específica (Sy) de 0,20, com área de 100 m x 100 m, que
sofreu um rebaixamento de 10 m.
100 m
100
m
Sy= 0,20
Volume drenado?
EXERCÍCIO
Calcule o volume de água drenado de um aquífero livre com uma
vazão específica (Sy) de 0,20, com área de 100 m x 100 m, que
sofreu um rebaixamento de 10 m.
100 m
100
m
Sy= 0,20
EXERCÍCIO
Volume drenado = 0,20 x 100 m x
100 m x 10 m = 2e104 m3
Volume drenado= Sy x ∆NA