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Quão homogêneo pode ser um aquífero?

March 16, 2018

A importância de identificar e caracterizar a heterogeneidade de aquíferos

 

Você sabe lidar com a heterogeneidade de aquíferos granulares? Saber esta arte pode ser um fator decisivo para a confecção de modelos conceituais consistentes, pois como destacam PALMA et al. (2015), as heterogeneidades nos materiais geológicos afetam de forma significa a migração da água subterrânea e de contaminantes. Por isso, apresento neste artigo alguns insights sobre formas de identificar e caracterizar as heterogeneidades de aquíferos.


Autores como FREEZE & CHERRY (1979) e PAYNE et al. (2008) classificam como homogêneo os aquífero cujas propriedades (e.g. condutividade hidráulica) não dependem da posição dentro da formação geológica e de heterogêneo os aquíferos cujas propriedades dependem da posição dentro da formação geológica. Entretanto, para MALIVA (2016), todos os aquíferos são heterogêneos e o grau de heterogeneidade varia com a escala. Eu concordo com MALIVA (2016) e, na minha opinião, seria muito difícil encontrar um aquífero genuinamente homogêneo. Os que são considerados homogêneos certamente embutem algum tipo de simplificação na interpretação. A figura 1 ilustra as situações apresentadas por FREEZE & CHERRY (1979) e PAYNE et al.(2008). Assim, comparando-se os perfis das sondagens 1 e 2, o aquífero pode ser considerado homogêneo lateralmente, pois, apresenta as mesmas características texturais e de espessura de camadas no intervalo e posições investigadas, enquanto os perfis das sondagens 3 e 4 indicam um trecho horizontalmente heterogêneo no intervalo e posições investigadas.

 

 

Para MARSILY et al. (2005), a heterogeneidade e conectividade de camadas requerem mais atenção em questões relacionadas ao transporte do que aquelas relacionadas ao fluxo. Um estudo de fluxo que objetiva a captação para abastecimento de água admite um menor grau de detalhe da heterogeneidade, pois o uso da condutividade hidráulica equivalente para um grupo de camadas, por exemplo, não impede a obtenção de um modelo bem-sucedido. Por outro lado, quando o estudo envolve o entendimento do transporte e do destino de contaminantes na água subterrânea, lidar de forma eficiente com a heterogeneidade torna-se uma prioridade. 
 

As figuras 2 e 3 ilustram de forma esquemática a questão do fluxo e do transporte apontada por MERSILY et al (2005). As colunas A e B na figura 2 possuem três camadas cada com valores de condutividade hidráulicas diferentes em dois arranjos estratigráficos cujas condutividades hidráulicas equivalentes são iguais. Em um eventual episódio de bombeamento de poços no intervalo representado pelas colunas A e B, provavelmente não seria percebida grande diferença no fluxo. Nas colunas A e B da figura 3 estão representadas as possíveis evoluções de plumas de fase dissolvida, cujo transporte horizontal é fortemente influenciado pela condutividade hidráulica e pela ordem de empilhamento das camadas: a camada de silte possui a menor condutividade hidráulica em relação as camadas de areia, assim como a camada de areia fina possui condutividade hidráulica menor que a camada de areia média. Assim, um contaminante teria um trânsito mais lento na camada de silte e mais rápido nas camadas arenosas. Estas situações apresentadas nas figuras 2 e 3 expõem a importância do conhecimento da heterogeneidade na modelagem do transporte de contaminantes. 

 

 

 

 

Como a heterogeneidade é efeito dos processos deposicionais que regem a distribuição da porosidade, da permeabilidade e da conexão de camadas de solos sedimentares, é fácil perceber a necessidade de um conhecimento mais apurado da estratigrafia e da gênese dos depósitos. Lembra da aplicação radical da Lei de Steno que publiquei anteriormente? Então, esta aplicação radical pode introduzir um fator de homogeneização indesejado na estratigrafia e ser um indicativo de baixo entendimento da heterogeneidade do aquífero. Por isso, a escolha das ferramentas corretas na investigação pode revelar de forma mais plena as heterogeneidades dos aquíferos e favorecer a construção de modelos mais conectados com a realidade.

 

Os seguintes aspectos devem ser considerados em estudos que visam à identificação e caracterização de heterogeneidades de aquíferos:


1.    Escala: identificar a escala de trabalho adequada e com ela definir o nível de conhecimento necessário da heterogeneidade do aquífero  
2.    Escolha dos melhores métodos de investigação: a heterogeneidade de um aquífero pode ser melhor acessada, caracterizada e modelada com a utilização de métodos de investigação adequados e você certamente tem o conhecimento para fazer esta escolha. 
3.    Hidrofácies: sempre que possível, realizar o estudo de hidrofácies (ou pelo menos de litofácies) durante a investigação de aquíferos. O estudo de hidrofácies permite a interpretação do ambiente de formação e a identificação do arranjo e distribuição das camadas que abrigam o aquífero, podendo ainda agregar como bônus um fator preditivo.

 

MARSILY et al. (2005) consideram que não existe apenas um caminho para lidar com a heterogeneidade. Esta afirmação é muito apropriada, porém, o melhor caminho é escolher as melhores formas de caracterizar, descrever e modelar a geologia dos sites de interesse.

 

 

Eu publico toda quinta-feira um post novo sobre a aplicação de geologia nas etapas do Gerenciamento de Áreas Contaminadas e assuntos relacionados. Se você tem dúvidas sobre os assuntos aqui tratados ou gostaria de sugerir um tema, entre em contato!

 

 

Meu nome é Sergio Matos, sou geólogo e consultor para gerenciamento de áreas contaminadas.
 
Para comentários:
e-mail: sergio@pangeo.com.br
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Ou acesse: https://www.pangeo.com.br/contato

 

 

Referências

 

MALIVA, R.G. 2016. Aquifer Characterization Techniques: Schlumberger Methods in Water Resources Evaluation Series. Springer International Publishing. 617p
MARSILY, G de, DELAY, F., GONÇALVÈS, J,  RENARD, P, TELES, V., VIOLETTE, S. 2005. Dealing with spatial heterogeneity. Hydrogeology Journal 13: 161-183
PALMA, J.B., ABILIO, G.S., MATOS, S.L.F. 2015. Contaminação de materiais geológicos e da água subterrânea. In: ZUQUETTE, L.V. Geotecnia Ambiental. Campus p. 183-214
PAYNE, F.C., QUINNAM, J.A., POTTER, S.T. 2008. Remediation Hydraulics. CRC Press. 408p

 

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