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Instituto Superior de Transportes e Comunicações
“Cálculo de um caudal de exploração pelo método de Jacob”
Licenciatura em Engenharia Civil e de Transportes
Disciplina: Hidrologia Docentes: Prof. Dr. Nordino Muaievela Ph.D e Engº A. Francisco Discente(s): Lauro Mota, Kwizera Patrick, Osvaldo Bila, Adónis Vieira, Aniceto Penicela, Shelsea Manai, Shelzi Rocha, Alberto Silva, Techa Nanja, Laura Tomásia.
Turma: C31
3º Ano
Maputo, Junho - 2017
Índice 1. INTRODUÇÃO E OBJECTIVOS ........................................................................................... 2 2. REVISÃO DA BIBLIOGRAFIA ............................................................................................. 3 2.1 Ciclo hidrologico .................................................................................................................... 3 2.2 Ensaios de produtividade ....................................................................................................... 4 2.3 A água a captar ...................................................................................................................... 5 2.4 A Qualidade Da Água ............................................................................................................. 6 2.5 Estudo hidrogeológico prévio ................................................................................................ 6 2.6 Execução De Furos De Pesquisa E Captação ........................................................................... 6 3. RESULTADOS .................................................................................................................. 7 4. CONCLUSÃO ................................................................................................................. 11 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 12
1. INTRODUÇÃO E OBJECTIVOS O presente trabalho referente à disciplina de Hidrologia tem como objetivo principal o uso da estatística na resolução de problemas. Os ensaios de produtividade dos aquíferos ocorrem após a captação de água. Esta actividade como objectivos definir e optimizar o caudal de exploração, assim como seleccionar o tipo de bomba a utilizar. Ao engenheiro civil interessa a ocorrência da água no solo para fins de planeamento, projecto e exploração de obras visando o controlo e a utilização da água para satisfação humana.
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2. REVISÃO DA BIBLIOGRAFIA 2.1 Ciclo hidrologico A água existente na Terra constitui a hidrosfera e distribui-se pelos oceanos, continentes e atmosfera, entre os quais circula continuamente, ocorrendo nos três estados físicos da matéria (líquido, sólido e gasoso). A este movimento, que resulta da ação da energia calorífica do Sol e da atração da gravidade terrestre, chama-se ciclo da água ou ciclo hidrológico. A água resultante da evaporação dos oceanos, lagos, rios, etc., eleva-se juntamente com a água proveniente dos solos e da transpiração libertada pelos seres vivos, isto é, pelos animais e, sobretudo pelas plantas. Estes processos de evaporação e transpiração, no seu conjunto, constituem a denominada evapotranspiração. O vapor de água que dela resulta ascende no ar e ao arrefecer, com as temperaturas mais baixas dos níveis mais altos da atmosfera, condensa-se formando as nuvens, as neblinas e os nevoeiros.
Fig. 1 – Ciclo hidrológico. Fonte:Manual ILRI
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2.2 Ensaios de produtividade Os ensaios de produtividade dos aquíferos têm uma duração variável consoante as característ hidrodinâmicas do furo e dos aquíferos que estão em exploração. Antes dos trabalhos de bombagem mede-se o nível hidrostático no interior do furo ou, se possível, num piezómetro ou noutros furos próxim objectivo é a captação da água nos mesmos níveis aquíferos. Na fase seguinte, procede-se à medição da evolução temporal do nível hidrodinâmico – os chamados rebaixamentos – e respectivos registos dos caudais, dos tempos e dos níveis. A bombagem termina quando os trabalhos de bombagem acabam também ficam/ou devem ficar – registados os níveis hidrodinâmicos de recuperação: as ascensões. Os ensaios de produtividade dos aquíferos têm uma duração variável consoante as características hidrodinâmicas do furo e dos aquíferos que estão em exploração.
Existem alguns tipos de ensaios de caudal, nomeadamente: •
Ensaios Escalonados;
•
Ensaios a Caudal Constante;
•
Etc. Estes ensaios de produtividade dos aquíferos acontecem com um caudal com valor
semelhante futuro caudal de exploração, podendo ser definido a partir da interpretação dos resultados do ensaios escalonados. É possível determinar o caudal recomendado e fundamentar o regime de exploração da captação da água.
Equação de Jacob: ! = #$ + &$'
ou
!/$ = # + &$
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2.3 A água a captar É aquela que existe no seio das formações geológicas (rochas ou terrenos). Para tal, é necessário que essas formações constituam “aquíferos”, isto é, contenham “espaços” ou “vazios” (poros, fissuras e cavidades) acessíveis à água e que, subsequentemente, permitam o seu armazenamento e circulação, bem como a sua exploração com vista à satisfação das diferentes necessidades do Homem em condições economicamente vantajosas. Tipos de aquíferos: •
Aquífero Fissurado
•
Aquífero Cársico
•
Aquífero Poroso Os aquíferos podem também ser classificados quanto à pressão a que está submetida a
água neles contida: •
Aquífero Livre;
•
Aquífero Confinado;
•
Aquífero Semiconfinado, Além das formações geológicas que constituem aquíferos, existem outras que não se
comportam como tal, designando-se aquiclusos, aquífugos e aquitardos, termos que têm os seguintes significados:
•
Aquicluso;
•
Aquífug;
•
Aquitardo.
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2.4 A Qualidade Da Água Quando se pretende construir um furo é importante, numa fase preliminar, estimar o volume de água que pode ser extraído do mesmo, assim como conhecer a qualidade da água que dele provém e aferir se esta se adequa ao fim pretendido. 2.5 Estudo hidrogeológico prévio Um furo de captação de águas subterrâneas é uma obra complexa que se desenrola no subsolo quase sempre fora da vista dos intervenientes na sua construção, o que torna difícil avaliar o que acontece no decorrer dos trabalhos.
2.6 Execução De Furos De Pesquisa E Captação Existem vários métodos de perfuração para a construção de furos de captação de águas subterrâneas. A seleção do melhor método depende da finalidade, da profundidade que se pretende atingir, das formações geológicas a perfurar e de fatores económicos.
Os principais métodos de perfuração são os seguintes:
•
Percussão (atualmente em desuso);
•
Rotação com circulação direta e rotação com circulação inversa;
•
Rotopercussão (Percussão pneumática com “martelo de fundo de furo”).
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3. RESULTADOS Tabela 1
Q1 = 3 l/s
Tempo (s)
Rebaixamento (m)
Tempo (s)
Rebaixamento (m)
0 0.5 1
0 3.11 3.38
120.5 121 121.5 122
5.79 6.13 6.37 6.52
1.5
3.24
122.5
6.75
2
3.18
123
6.95
2.5
3.22
123.5
7.09
3
3.28
124
7.21
3.5
3.36
124.5
7.33
4
3.41
125
7.42
4.5
3.48
126
7.62
5
3.56
127
7.76
6
3.71
128
7.87
7
3.82
129
8
8
3.92
130
8.11
9
4.03
132
8.28
10
4.12
134
8.42
12
4.21
14
4.31
Q2 = 6 l/s 136 138
8.74
16
4.4
140
8.83
18
4.5
145
9.07
20
4.57
150
9.26
25
4.71
155
9.4
30
4.82
160
9.52
35
4.89
165
9.66
40
4.98
170
9.74
45
5.07
175
9.82
50
5.1
180
9.88
55
5.13
190
9.93
60
5.17
200
10.1
70
5.27
210
10.2
80
5.27
220
10.26
90
5.34
240
10.41
100
5.38
120
5.4
8.58
7
Q3 = 9 l/s
Tempo (s)
Rebaixamento (m)
240.5 241
10.53 10.84
241.5
11.13
242
11.4
242.5
11.67
243
11.9
243.5
12.27
244
12.29
244.5
12.79
245
12.99
246
13.53
247
13.86
248
14.17
249
14.59
250
14.98
252
15.67
254
16.39
256
17.08
258
17.97
260
18.87
265
21.09
270
22.37
275
22.96
280
23.4
285
23.7
290
24.02
295
24.25
300
24.54
310
25.55
320
26.19
330
26.38
340
26.59
360
26.92
Tabela 1
8
Curva de rebaixamento Tempo (s) 0.1
1
10
100
1000
0 ∆/2 =1.23
5
Rebaixamento (m)
∆/0 =1.1
10 Curva 15 ∆/1 =3.81
20 25 30 Gráfico 1
$ *+ 259.2 518.4 777.6
∆1.23 1.1 3.81
-. (acumulado) 1.23 2.33 6.14
-./$ 0.004745 0.004495 0.007896
Tabela 1
Equação da reta 0.01000 0.00800
y = 6E-06x + 0.0026
0.00600 0.00400 0.00200 0.00000 0
200
400
600
800
1000
Gráfico 2
9
$(*+ ) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
#∙$ 0.00006 0.00012 0.00018 0.00024 0.0003 0.00036 0.00042 0.00048 0.00054 0.0006
& ∙ $' 0.026 0.052 0.078 0.104 0.13 0.156 0.182 0.208 0.234 0.26
-. 0.02606 0.05212 0.07818 0.10424 0.1303 0.15636 0.18242 0.20848 0.23454 0.2606
Tabela 3
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4. CONCLUSÃO A segurança é essencial nos ensaios de produtividade dos aquíferos para se perceberem as características do equipamento de bombagem definitivo que se vai instalar – eliminando-se, ass risco de colocação de uma bomba sobredimensionada ou subdimensionada. Tratando-se do caso de ser colocada uma bomba sobredimensionada: •
Há um maior consumo energético;
•
A vida útil da captação da água, devido aos fluxos induzidos com forte turbulência, fica comprometida; a captação da água pode ficar inutilizada;
•
A bomba pode ficar inutilizada devido ao súbito ou continuado arrastamento de areias.
•
No caso de se tratar de uma bomba subdimensionada, as reais capacidades do conjunto furo/aquífero não são aproveitadas.
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5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GP, Kruseman. Ridder, N.A De. Analysis and Evaluation of Pumping Test Data. 2000, ILRI Manual de Boas Práticas para Execução e Exploração de Furos de Captação de Águas Subterrâneas. Instituto Português da Qualidade
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