Aula 6A Armazenamento

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Porosidade e Armazenamento Ingo Wahnfried

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Porosidade e Armazenamento

Ingo Wahnfried

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Porosidade e a Água em Subsuperfície

Fonte: KARMANN (2000)

Page 3: Aula 6A Armazenamento

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

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Porosidade

primária

Porosidade

secundária

Tipos de Porosidades

Fonte: SPITZ & MORENO (1996)

Porosidade intergranular

Dutos de dissolução (carste)

Fraturas

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Variações da Porosidade

- empacotamento

- esfericidade

- seleção

- cimentação

n = 25,95% n = 47,65 %

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Variações da Porosidade

- empacotamento

- esfericidade

- seleção

- cimentação

Page 7: Aula 6A Armazenamento

Variações da Porosidade

- empacotamento

- esfericidade

- seleção

- cimentação

Page 8: Aula 6A Armazenamento

Variações da Porosidade

- empacotamento

- esfericidade

- seleção

- cimentação

Page 9: Aula 6A Armazenamento

Variações da Porosidade das Fraturas ou

Condutos

- abertura

- densidade

- conectividade

Fonte: NRC (1990) Fonte: NRC (1990)

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Porosidade Total ou Volumétrica (n)

n = Vv / Vt

Sólidos

(Vs)

“vazios”

(Vv)

L

r

Amostra (Vt)

Vt = Vs +Vv

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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

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Porosidade efetiva para fluxo (nef)

Fonte: FRANCISS (1980)

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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)

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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

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Porosidade efetiva para fluxo (nef) versus

Vazão Específica (Sy)

Zona hachurada: água imóvel que é drenada por gravidade

Fonte: CLEARY (1989)

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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

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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

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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)

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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)

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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

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Vazão Específica (Sy)

Fonte: COHEN (1975) in

FETTER (2001)

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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

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Aquífero Livre X Aquífero Confinado

Domenico e Schwartz, (1998)

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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

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Armazenamento da Água em Aquíferos Livres

Volume drenado= Sy x ∆NA

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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

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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