2013 Sem Ag Sub Augusto Costa

Dos ensaios de aquífero aos

modelos de simulação de fluxo Algumas considerações e exemplos

Augusto Costa –

Ensaio de Recuperação F1 Gargalão

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00 10.00 100.00 1000.00 10000.00

(t+tau)/t

Re

ba

ixa

me

nto

(m

)

Q= 22.56 m3/h

ds10'= 0.07 m

T'= 1415 m2/dia

ds10''= 0.23 m

T''=430 m2/dia

ds10'''= 1.03 m

T'''= 96 m2/dia

ds10''''= 0.10 m

T'''' = 582 m2/dia

9º Seminário sobre Águas Subterrâneas 2013

Aquífero

• É o conjunto de formações geológicas

contendo água suscetível de ser captada

economicamente pelo Homem.

• Constituem-se massas de água subterrânea

que, em relação às de superfície (lagos e

albufeiras), apenas têm a desvantagem de

não se verem e de, por isso, ser mais difícil

a sua caracterização.


modelos de simulação de fluxo


Ensaios de aquífero

• Os ensaios de aquífero são um conjunto de

técnicas em que se monitoriza a resposta

do aquífero a um estímulo conhecido, para

se estimarem algumas características

hidráulicas e condições de fronteira do

aquífero.

• A situação mais usual é bombear água e

monitorizar os níveis.




Ensaios de aquífero

• A interpretação de um ensaio de bombea -

mento consiste, de facto, na resolução de

um problema inverso, uma vez que se

pretende calcular um conjunto de

parâmetros hidráulicos do sistema furo-

aquífero, suscetível de produzir os caudais

e níveis observados.




Ensaios de bombeamento

• A caudal constante e de recuperação;

• Escalonado e de recuperação.



Ensaios especiais

• A potencial constante e caudal variável.

• Ensaios de maré.

• Ensaios de traçador.



Ensaios de bombeamento




Ensaios especiais

• A potencial constante e caudal variável.

• Ensaios de maré.





Equação geral de fluxo:

tT

hS

T

R

z

h

y

h

x

h

2

2

2

2

2

2

Soma das entradas e saídas de

água de um volume elementar

de aquífero, resultantes das

diferenças de potencial com o

domínio adjacente a cada uma

das faces

a variação de água

armazenada

Recargas

exteriores ao

sistema Significado


10

366.0dh

QT

Regime permanente - Método de Thiem

210110

2110

loglog rr

dddh




Regime transitório – Equação de Theis



tT

Sru

4

2

...!44!33!22

)ln(577216.0)(432

uuu

uuuW

)(4

uWT

Qd

du

u

euW

u

u

)(

d

uWQT

4

)(

ur

tTS

/1

42

)(,/1 uWu

dt,


Regime transitório – Método de Jacob



)ln(577216.0)( uuW 1.0u

Sr

tT

T

Qd

2

25.2ln

4

Sr

tT

T

Qd

210

25.2log183.0

10

183.0d

QT

2

025.2r

tTS

T

Srt 25.2


Regime transitório – Método de Jacob



T

Srt 25.2

Não

válida

aprox.

Jacob

Armazen

amento

do poço

Penetra

ção

parcial

do poço

0

2

2'

H

dd

Re

ba

ixa

me

nto

co

rrig

ido

d‘ (m

)

T

rt

p 25

(Papadopoulos & Cooper, 1967)

T

Sbt

2

2

Iglesias (1984)

*TKh

*T

Tb


Ensaios de bombeamento e recuperação



0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1 10 100 1000 10000

Rebaix

am

en

to (m

)

Tempo (min)

Bombagem F1 (Gargalão)

Q = 22.56 m3/hds10'=0.20 m

T'= 495 m2/diads10''=0.37 mT''= 223 m2/diads10'''= 0.14 m

T'''= 707 m2/dia


0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00 10,00 100,00 1000,00 10000,00

Reb

aix

am

en

to (m

)

(t+tau)/t

Ensaio de Recuperação F1 Gargalão

Q= 22.56 m3/hds10'= 0.07 m

T'= 1415 m2/diads10''= 0.23 mT''=430 m2/diads10'''= 1.03 m

T'''= 96 m2/diads10''''= 0.10 mT'''' = 582 m2/dia






na zona de Gargalão (Moura, Alentejo)
















Limite do tipo dreno



no Casal das Boieiras (Moura, Alentejo)

no Casal das Boieiras (Moura) no Casal das Boieiras (Moura)


Ensaios com efeito barreira


Ensaios com efeito barreira

t

trr

''

y = 0,6768x - 0,2139 R² = 0,9944

y = 1,3613x - 1,5317 R² = 0,9996

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

H25 durante a bombagem em F24


0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

1 10 100 1000 10000

rebaix

am

ento

(m

)

tempo (minutos)

excluidos recta 1 recta 2

H25 durante a bombagem em F24

Ensaios no Casal das Boieiras

Efeito barreira

t

trr

'´

'tt

10

183.0d

QT

2

025.2r

tTS

37 m2/dia

8.5 ·10-5

r’= 203 m 0t



Efeito barreira



Efeito barreira



Efeito barreira


Ensaio a potencial constante (Casal de Santo André (SDM11) (Moura, Alentejo)

Costa, A.M., 1988. Ensaio de um

aquífero profundo próximo de Moura,

utilizando uma sondagem com

artesianismo repuxante, Comun. Serv.

Geol. Portugal, t. 74, pp. 29-34.

Nível aquífero confinado a partir dos 398 m

Ø = 75.7 mm

Rebaixamento imposto (s) = 16 m 9º Seminário sobre Águas Subterrâneas 2013

Ensaio a potencial constante (Casal de Santo André (SDM11) (Moura, Alentejo)

1.9 l/s ≤ Qobs


Ensaio a potencial constante Método de Ferris (1962)

0 0

01

)(

)(tan

2

4)(

2

dxxJ

xYexG x

)(2 GdTQ

Sr

tT

2


Ensaio a potencial constante Método de Ferris (1962)

)(2 Gd

QT

2r

tTS

)(, G

dt,

T = 30.5 m2/dia

S = 1.48·0-10 S muito baixo

Ensaio a potencial constante e caudal variável (Casal de Santo André (SDM11) (Moura, Alentejo)

t= 100 min. α = 1013

Rev = 540 G(α) = 0.066


Linhas piezométricas do modelo SDM_0, em regime permanente

T= 30.5 m2/d

Qsim= 7.9 l/s

Qobs= 1.9 l/s



Transmissividade no domínio de simulação calculada por modelação inversa,

com a técnica dos pilot points (PEST), em regime permanente SDM_0R

30< T < 4 m2/d

Qsim≈Qobs= 1.9 l/s

Modelo Modflow 2000 em regime permanente



Estimaram-se valores para o coeficiente de armazenamento (S) em três

domínios concêntricos com a sondagem e estimou-se a conductividade

hidráulica em todo o domínio de modelação com a técnica dos pilot points.

Modelos Modflow 2000 em regime transitório

SDM_T0 e SDM_T0R



Estimaram-se valores para o coeficiente de armazenamento (S) em três

domínios concêntricos com a sondagem e estimou-se a transmissividade em

todo o domínio de modelação com a técnica dos pilot points.

Modelo Modflow 2000 em regime transitório

SDM_T0R calibrado com os caudais medidos

1< T < 10 m2/d

Qsim≈Qobs ao

longo do ensaio


Ensaios de maré

• Em que se utiliza a variação sinusoidal da

altura de maré como excitação conhecida

do sistema.

• Monitorizam-se os níveis piezométricos

durante vários ciclos de maré em furos

próximos da massa de água superficial.




modelos de simulação de fluxo ALTURAS DE MARÉ

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

28-08-1992 8:10 28-08-1992 14:10 28-08-1992 20:10 29-08-1992 2:10 29-08-1992 8:10 29-08-1992 14:10 29-08-1992 20:10

T

thHhHy

cos

22

(em descida)

T

tHhhHy

cos

22

(em subida)

Adaptado de Carta Geológica da Área Metropolitana de Lisboa, Folha S, 1:100.000, INETI, 2005

Enquadramento Geológico da zona de trabalho

Quinta da

Barroca

Quinta da

Atalaia

Estaleiro

naval

Localização da Quinta da Barroca e de furos


Descargas naturais do aquífero freático


LFWS -1936 (Quinta da Barroca)


Nº de

inventário

M

m

P

m

Profundi

dade

m

T (ág)

oC

Condutivi

dade eléc.

μS/cm

Nível

estático

(m)(c)

pH AQUÍFE

RO

F4 114.013 186.110 (b) (b) (b) (b) (b) -

F3 114.024 186.107 16,3(a) 21,0 381 2,65 6,24 1A

F6 113.716 186.080 20 23,6 386 5,75 6,05 1A

F7 113.820 186.134 17 23,1 381 4,40 6,16 1A

P1 114.185 185.980 3-4 21,9 309 1,47 6,95 1A

F5 114.010 186.120 61,9(a) 22,5 369 1.79 5,85 1B

F1 114.165 185.932 45 24,4 314 (b) 5,57 1B

F2 114.096 185.982 45 25,4 332 (b) 5,69 1B

TD1 114.018 186.067 164,04 (b) (b) 14,70 (b) 2

TD2 113.980 186.060 107,50 22,7 343 13,90 7,30 2

Adaptado de Relatório dos SGP de Moitinho de Almeida

Inventário Hidrogeológico

Freático

Semi-cativo

Cativo


em que:

H0 - semi-amplitude da oscilação de maré

Δh - variação do nível piezométrico do aquífero em relação à sua posição média

t0 - período da maré

x - distância à ligação entre o aquífero e o mar

S - coeficiente de armazenamento do aquífero

T - transmissividade do aquífero

t - tempo

Tt

Sxp

t

tHh

Tt

Sx

0

2

0

0

2sene 0

2

Jacob,l950 e Ferris, 1951

Aquífero cativo, semi-infinito, em comunicação hidraúlica com o

estuário:

Aquífero livre

Variação piezométrica em aquíferos costeiros


NÍVEIS DE MARÉ E

VARIAÇÃO DE NÍVEIS EM F5

BM

BM

BM

PMPM

PM

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

28-08-

1992

8:10

28-08-

1992

14:10

28-08-

1992

20:10

29-08-

1992

2:10

29-08-

1992

8:10

29-08-

1992

14:10

29-08-

1992

20:10

nív

eis

(m

)MARÉ

F5'

Picos de maré

Variação piezométrica em F5 e alturas de maré


MARÉ

-0,2

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50

Resíduos da equação de regressão

furo F5

y = -0,02121 + 0,246888·x

Coef. de Correlação de Pearson: 0,946199

Interpretação por regressão linear (F5)


NÍVEIS DE MARÉ corrigido (42 min.)

VARIAÇÃO DE NÍVEIS EM F5

BM

BM BM

PMPM

PM

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

28-08-

1992

8:10

28-08-

1992

14:10

28-08-

1992

20:10

29-08-

1992

2:10

29-08-

1992

8:10

29-08-

1992

14:10

29-08-

1992

20:10

nív

eis

(m

)

MARÉc

F5

Picos de maré



RESÍDUOS DA REGRESSÃO LINEAR PARA F5

com a função de maré convertida (42 min.)

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50RE

SÍD

UO

S

y = -0,05991 + 0,265216·x

Coef. de Correlação de Pearson: 0,998365



MODELO DE REGRESSÃO LINEAR PARA O FURO F5

c/ atraso de 42 minutos

1.50

1.60

1.70

1.80

1.90

2.00

2.10

2.202.30

2.40

2.50

2.60

2.70

2.80

2.90

1992-08-28

8:10

1992-08-28

14:10

1992-08-28

20:10

1992-08-29

2:10

1992-08-29

8:10

1992-08-29

14:10

1992-08-29

20:10

Pro

fundid

ade d

o b

ocal (m

)

Níveis medidos

Níveis previstos



h Hx S

t T

0 0

2

0

e

tt x S

Te

0

2

4

0

0

0

2

2

lnh

Ht

xD

Dt x

te

0

2

24

D = T/S

A difusividade hidráulica (D) pode ser calculada a partir do

amortecimento da amplitude e a partir do atraso, dos movimentos

das duas massas de água.

Interpretação hidráulica de F5


Dados de F5:

x = 70 m

H0 = 1,95 m

h0 = 0,50 m

t0 = 53,33333 ×10-2 dias

te = 2,916666 x 10-2 dia (= 42 minutos)

Conclusão:

É necessário modoficar o modelo conceptual, considerando a

hipótese de haver drenância, sendo então um sistema semi-infinito e

semicativo.

D1 = 15.583 m2/dia

D2 = 244.418 m2/dia

Resultados:

Interpretação hidráulica de F5


Parâmetro que reflecte a importância da drenância no

amortecimento do movimento do nível piezométrico.

Tt

Sx

t

tHh

TtSx

0

2

0

0

12sene 0

2

0

e

Hh

tt

2

ln0

0

0

Aquífero semicativo

Aquífero livre ...99.1

Caracterização hidráulica do aquífero 1 – F5


ρ = 1,990175393

D = 61.720 m2/dia

B = 53,155710 m ( 53 m)

Conclusão:

Trata-se de um sistema semi-infinito e semicativo.

T = 50-70 m2/dia S = 10-3

Resultados obtidos para o furo F5:

F5

Apesar de o efeito de maré nos

aquíferos ser um fractal …

Caracterização hidráulica do aquífero 1 – F5


ENSAIO DE MARÉ NO FURO TD1

PMPMPM

BMBMBM-0.500.000.501.001.502.002.503.003.504.004.50

28-08-

1992

8:10

28-08-

1992

14:10

28-08-

1992

20:10

29-08-

1992

2:10

29-08-

1992

8:10

29-08-

1992

14:10

29-08-

1992

20:10

nív

eis

(m

)MARÉ

TD1

Picos de maré

Níveis de maré e do furo TD1



BM BM BM

PM PM PM

-0.500.000.501.001.502.002.503.003.504.004.50

28-08-

1992

8:10

28-08-

1992

14:10

28-08-

1992

20:10

29-08-

1992

2:10

29-08-

1992

8:10

29-08-

1992

14:10

29-08-

1992

20:10

nív

eis

(m

)

MARÉ

TD2

Picos de maré

Níveis de maré e do furo TD2




14.4014.6014.8015.0015.2015.4015.60

28-08-

1992

8:10

28-08-

1992

14:10

28-08-

1992

20:10

29-08-

1992

2:10

29-08-

1992

8:10

29-08-

1992

14:10

29-08-

1992

20:10

Pro

fun

did

ad

e d

o

bo

ca

l (m

)Níveis Medidos

Níveis Previstos

y = 15,55263 - 0,23182 x

Coef. Correl. Pearson = 0,9664

Interpretação por regressão linear (TD1)




13.60

13.8014.00

14.2014.40

14.6014.80

15.00

28-08-

1992

8:10

28-08-

1992

14:10

28-08-

1992

20:10

29-08-

1992

2:10

29-08-

1992

8:10

29-08-

1992

14:10

29-08-

1992

20:10

Pro

fun

did

ad

e d

o b

oca

l (m

)

Níveis Medidos

Níveis Previstos

y = 14,83678 - 0,2492 x

Coef. Correl. Pearson = 0,9634

Interpretação por regressão linear (TD2)


Dados de TD1 e TD2:

x = 130 m

H0 = 1,95 m

h0 = 0,48 m

t0 = 53,33333 ×10-2 dias

te = 1,736111 ×10-2 dias (25 minutos)

Conclusão:

É necessário modoficar o modelo conceptual, considerando a

hipótese de haver drenância, isto é, a hipótse de se tratar de um

sistema semi-infinito e semicativo.

D1 = 50.660 m2/dia

D2 = 2.379.690 m2/dia

Resultados:

Hipótese de o aquífero 2 ser semi-infinito (TD1 e TD2)


Parâmetro que reflecte a importância da drenância no

amortecimento do movimento do nível piezométrico.

Tt

Sx

t

tHh

TtSx

0

2

0

0

12sene 0

2

0

e

Hh

tt

2

ln0

0

0

Confinado semi-infinito

0.999981

Não existe drenância

Hipótese de o aquífero 2 ser semicativo (TD1 e TD2)

Modelo

Semi-infinito


Aquífero confinado de extensão infinita sem comunicação

hidráulica com a massa de água superficial:

0

0

0

2

2

lnh

Ht

xD

EM

0

2

0

0 et

te

H

hEM

Dt x

te

0

2

24

Eficiência de maré:

EM = 0.3020182673

D = 2 379 690 m2/dia

Interpretação hidráulica de TD1 e TD2


Aquífero confinado de extensão infinita sem comunicação

hidráulica com a massa de água superficial:

Modelo do aquífero 2


Q = 93.33 m3/h

T = 1 090 m2/dia

Apesar de o efeito de maré nos aquíferos ser um fractal …

utilizando a transmissividade calculada a partir do ensaio de

recuperação:

S = 4.58 x 10-4

Caracterização hidráulica do aquífero 2


Preia mar

Aquífero 1

Aquífero 2

TD F5


Baixa mar

Aquífero 1

Aquífero 2

TD F5


Figura 3- Esquema de funcionamento do Sistema Aquífero do Tejo e Sado

(extraído de "Étude des eaux souterraines de la Péninsule de Setúbal")

27.5 m e 33 m

43 m a 72 m

72 m a 104 m

80 a 177 m

1A

1B

2

AQUÍFEROS


Perfis hidrogeológicos

Possível correlação do tecto do aquífero 2

Trabalho feito com a colaboração de Helena Amaral 9º Seminário sobre Águas Subterrâneas 2013

OBRIGADO PELA VOSSA ATENÇÃO

Augusto Costa – Geodiscover - [email protected]


2013 Sem Ag Sub Augusto Costa

Documents