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Analise granulométrica para quê? Parte 2

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Analise granulométrica para quê? Parte 2

April 6, 2018

Os resultados da analise granulométrica são relevantes no âmbito do Gerenciamento de Áreas Contaminadas? 

 

No artigo anterior sobre Análises Granulométricas mostrei alguns métodos de classificação do solo quanto a textura e seleção. Mas qual a utilidade destes resultados?

 

 

Parte 2: Aplicações no Gerenciamento de áreas contaminadas

 

A distribuição e a média do tamanho dos grãos dentro de cada camada são reflexo de um processo específico de seleção hidráulica o qual é condicionado pela energia associada ao processo deposicional. (PAYNE et al. 2008). Assim, pode ser estabelecida uma correlação entre o tamanho e o formato dos grãos, a porosidade e a permeabilidade de solos sedimentares. Também é possível estimar a condutividade hidráulica (1) de um meio saturado. A fórmula centenária de Hazen estima a condutividade hidráulica de camadas do solo (principalmente camadas arenosas), a partir de uma distribuição granulométrica de amostra de solo, sendo considerada (FREEZE & CHERRY 1979).

 

Fórmula de HAZEN:

 onde K = condutividade hidráulica(cm/s); CH = coeficiente empírico de Hazen, D10 = 10% mais finos do solo (10º percentil da distribuição granulométrica).

 

Além de Hazen, existem outras aproximações empíricas ou semi-empíricas para estimativa da condutividade hidráulica (ou da porosidade) a partir de dados de análise granulométrica, tais como: Kozeny-Carman, Terzagui, Slitcher ou Gustafson. Quem desejar se aprofundar neste assunto sugiro consultar: BEAR (1972), CARRIER III (2003), VIEKEN & DIETRICH (2011). Ou CABALAR & AKBULUT (2016).

 

A qualidade e a representatividade da análise granulométrica podem ser afetadas por amostragens ineficientes e/ou insuficientes. Por exemplo, a análise granulométrica de uma amostra composta de múltiplas lentes reflete uma medida genérica para o intervalo, não sendo a distribuição granulométrica resultante um bom resultado para entender seu comportamento hidráulico ou interpretar o seu processo deposicional. A figura 1 exemplifica esta situação com 03 intervalos de 30 cm de solo amostrados para análise granulométrica: em A uma camada de areia argilosa homogênea e anisotrópica (rara), em B intercalações de lâminas de areia e argila, e em C areia com lentes de argila. Apesar dos arranjos internos dos intervalos serem diferentes, as distribuições granulométricas resultantes das análises serão iguais, o que resultará em estimativas da condutividade hidráulica com valores similares, pois, a análise granulométrica foca na proporção entre as frações e não no arranjo espacial dos grãos ou no acamamento. Não é difícil perceber que o comportamento hidráulico dos intervalos será bastante distinto quanto ao transporte de soluções, como ilustra esquematicamente a figura 2.

 

Figura 1 – Intervalos de amostragem para análise granulométrica com a mesma curva granulométrica e estimativa de condutividade similares

 

 

Figura 2 - Intervalos de amostragem para análise granulométrica com comportamentos hidráulicos distintos apesar de compartilharem o mesma estimativa de condutividade hidráulica

 

A realização de uma análise granulométrica deficiente poderá levar a simplificações, como extrapolações de resultados (homogeneizações), e encurtar o caminho para modelos do tipo “bolo de camadas” (veja meu post em sobre bolo de camadas).

Apesar destas limitações, considero positiva a inclusão da opção (e não da obrigação) do uso de um método clássico de análise textural, pois, certamente promoverá a melhoria das descrições de perfis e incrementará a interpretação da hidroestratigrafia do solo. Porém, considero também que uma amostragem direcionada para a realização de análises granulométricas que seja representativa da diversidade litológica e que resulte em um modelo hidrogeológico minimamente compatível com a heterogeneidade do solo poderá ser uma tarefa bastante complexa e custosa.

 

Mas haveria como estimar a condutividade hidráulica com mais eficiência que a análise granulométrica?

 

Sim, afinal estamos no século 21 (nota: os métodos de estimativa de condutividade hidráulica a partir da distribuição granulométrica são, em sua maioria, do final do século 19 e início do século 20)! Métodos de alta resolução podem fornecer dados muito mais interessantes para o gerenciamento de áreas contaminadas que a análise granulométrica, tanto pela densidade de informação como pela rapidez na sua obtenção. O HPT (meu preferido) é uma ferramenta cravada por martelete hidráulico (direct push) que permite caracterizar a hidroestratigrafia com dados de permeabilidade, perfil piezométrico e ainda estimar a condutividade hidráulica com até 20 medidas a cada 30 cm. O piezocone de resistividade (RCPTu) permite a obtenção de um perfil hidroestratigráfico em alta resolução com a combinação do CPT com sensores de poro pressão e sensor de condutividade elétrica (RIYIS et al. 2015).

 

As ferramentas de alta resolução entregam, em sua maioria, resultados baseados no comportamento do solo em tempo real. Além disso, elas oferecem uma densidade de informação e resultados superam muito as análises granulométricas nas estimativas de condutividade hidráulica. Saiba quando avançar!

 

 

Meu nome é Sergio Matos, sou geólogo e incentivo a aplicação de Geologia no gerenciamento de áreas contaminadas.

 

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Referências

 

BEAR, J. (1972) Dynamics of flids in porous media ELSEVIER Publishing Company, New York, 764 .
CABALAR, A. F., & AKBULUT, N. (2016). EVALUATION of actual and estimated hydraulic conductivity of sands with different gradation and shape. SpringerPlus, 5(1), 820. http://doi.org/10.1186/s40064-016-2472-2
CARRIER III, W.D. 2003. Goodbye Hazen: Hello. Kozeny-Carman. J Geotech Geoenviron Eng 129(11):1054–1056
FREEZE, R.A., & CHERRY, J.A., 1979, Groundwater: Englewood Cliffs, NJ, Prentice-Hall, 604 p.
PAYNE, F.,  QUINNAN,  J.,  POTTER,  S.  2008.  Remediation  Hydraulics.  CRC  Press, Boca  Raton,  Florida,  USA 408 p.
RIYIS, M.T, GIACHETI, H.L., RIYIS, M.T., DERRITE, R.M. 2015. Estimativa da massa de contaminates comparando técnicas tradicionais. Revista Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambinetal 5(2): 38-49
VIENKEN, T. & DIETRICH, P. 2011. Field evaluation of methods for determining hydraulic conductivity from grain size data. Journal of Hydrology 400(2011): 58-71.

 

 

 

 

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