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Os ensaios de infiltração representaram uma etapa fundamental do trabalho, pois através deles os principais parâmetros hidráulicos, como a condutividade hidráulica, foram obtidos.

Quatro foram os métodos de ensaios de infiltração executados em campo com esta finalidade, a saber: infiltrômetro de duplo anel, permeâmetro Guelph, furo de trado, perfil instantâneo.

Regido pela norma ASTM 8338, este ensaio consiste na infiltração de água através dois anéis concêntricos cravados em superfície, como mostra a Figura 37. O foco deste ensaio é, na verdade, o anel menor, sendo o volume de água adicionado entre os dois anéis é responsável apenas por garantir que a direção das linhas de fluxo sob o anel interno sejam efetivamente verticais, como ilustrado na Figura 38. O procedimento de ensaio requer que se determine o volume infiltrado, com o auxílio de um reservatório graduado, em intervalos específicos de tempo até que se alcance a estabilidade.

Figura 37 – Exemplo de um ensaio com infiltrômetro de duplo anel.

Figura 38 – Linhas de fluxo num ensaio com infiltrômetro de duplo anel.

Após a infiltração se tornar estável, a condutividade hidráulica saturada pode ser obtida por meio da equação a seguir, que é baseada na equação de Darcy para carga constante:

t A Z Z h Q K w w fs           Sendo:

Kfs – condutividade hidráulica saturada;

Q – volume de água infiltrada;

h – altura da lâmina de água no anel interno durante o ensaio; Zw – profundidade alcançada pela frente de umedecimento;

A – área da seção transversal do anel interno; t – tempo entre duas leituras.

Além de Kfs, este ensaio oferece a vantagem da obtenção da curva de

capacidade de infiltração (Figura 39), que é uma informação útil para a separação da infiltração do escoamento superficial quando da avaliação de eventos de chuva.

Figura 39 – Curva de capacidade de infiltração.

Seguindo estes procedimentos, doze ensaios deste tipo foram realizados na área de estudo.

O permeâmetro Guelph é um equipamento que foi concebido com base no princípio do frasco de Mariote, responsável por manter uma lâmina de água constante no interior de um furo de dimensões conhecidas (Figura 40). Assim, conhecendo-se o volume de água que é infiltrado no tempo, a condutividade hidráulica saturada Ksat pode ser determinada quando se atinge a estabilidade das

leituras.

Figura 40 – Esquema do ensaio com permeâmetro tipo Guelph modificado.

O ensaio é normalmente realizado com duas alturas de carga h1 e h2 e, como

mencionado em 2.8.1, Ksat e m são determinados através de fórmulas empíricas:

1 1 2 2 Q G Q G K_sat     2 4 1 3 Q G Q G m      Sendo,

Q1 e Q2 – volumes de água infiltrado considerando as alturas de carga h1 e h2,

taxa de rebaixamento de água no reservatório do permeâmetro na condição constante;

G1, G2, G3, G4 – valores empíricos obtidos através de relações que podem ser

consultadas em SOILMOISTURE (2005).

Os ensaios realizados através deste método utilizaram o permeâmetro Guelph modificado do Departamento de Geotecnia da EESC/USP. Embora o princípio de funcionamento seja o mesmo, a diferença deste para o equipamento original reside no fato de ser possível deslocar o equipamento modificado em relação ao eixo vertical do furo, representando maior flexibilidade nas atividades de campo.

Ao todo, foram realizados 7 ensaios com o método do permeâmetro Guelph (modificado), e a Figura 41 mostra o equipamento em um ensaio.

Ensaios em furos de sondagem

Os ensaios de infiltração em furos seguiram as orientações da ABGE (1996). Neste tipo de ensaio, uma lâmina de água é mantida constante num furo de dimensões conhecidas, como ilustra a Figura 42. Quando a vazão necessária para a manutenção desta lâmina de água se tornar constante, o ensaio pode ser interrompido e a condutividade hidráulica é então determinada através de equações e ábacos especificados em ABGE (1996).

Figura 42 – Esquema de ensaio de infiltração em furo.

Foram realizados 34 ensaios em furos com vista a representação dos materiais inconsolidados da área de estudo quanto às condutividades hidráulicas saturadas. A Figura 43 apresenta a execução de um ensaio realizado com a aplicação deste método.

Figura 43 – Ensaio de infiltração em furo de sondagem a trado.

Método do perfil instantâneo

Como mencionado em 2.8.2, o método do perfil instantâneo consiste num ensaio de infiltração de grandes dimensões que visa obter funções de condutividade hidráulica não saturada para as diferentes profundidades. O procedimento de ensaio contempla inicialmente a infiltração até a saturação de um perfil de solo superficial numa determinada profundidade e, após esta etapa, as condições de umidade devem ser monitoradas ao longo do perfil com o tempo, com o cuidado de se prevenir as perdas por evaporação na superfície. Ou seja, as funções de condutividade hidráulica são obtidas a partir da redistribuição da água no perfil.

Os procedimentos previstos neste ensaio visam a solução da equação de Richards mediante a imposição de condições de contorno bem definidas. Desta forma, os procedimentos de campo puderam ser simplificados somente com a obtenção dos teores de umidade volumétricos do perfil.

Seguindo a metodologia proposta por Libardi et al. (1980), 6 ensaios de infiltração de grandes dimensões foram realizados na área de estudo, sendo 3 deles realizados da maneira convencional e os outros 3 que introduziram o controle por geofísica de eletrorresistividade, alternativamente.

A Figura 44 mostra a execução de um ensaio de perfil instantâneo.

Figura 44 – Ensaio de infiltração de grandes dimensões – método do perfil instantâneo.

3.3.3.6 Monitoramento

O monitoramento é o recurso através do qual a interação do meio físico com os eventos de chuva podem ser avaliados, como sugerido por Dykes e Thornes (2000). Consiste, portanto, no acompanhamento das respostas do meio físico ao longo do tempo para que pudessem ser utilizadas como ferramenta de calibração e de validação das simulações realizadas para a área de estudo.

O monitoramento se deu mais precisamente através de pluviógrafo, tensiômetros e de poços tubulares construídos na área.

As informações de chuva na área de estudo foram obtidas através da utilização de um pluviógrafo eletrônico. A existência deste equipamento em campo

permite a obtenção instantânea dos registros de chuva, ampliando as possibilidades de tratamento estatístico dos dados tendo em vista a definição de cenários.

O monitoramento por tensiômetro foi feito mediante 3 conjuntos de 6 tensiômetros distribuídos em seis diferentes profundidades (0,10; 0,25; 0,50; 0,80; 1,50; e 2,50 m) com a finalidade de determinar as variações de umidade volumétrica nestes níveis, avaliando a dinâmica da água associada aos eventos de chuva. Cada um destes instrumentos fornece a sucção da matriz do solo na profundidade onde foi instalado. Com o emprego da curva de retenção determinada em laboratório, a sucção pode então ser convertida em termos de umidade volumétrica. A escolha dos locais onde foram instalados os conjuntos de tensiômetros foi baseada na ocorrência dos materiais inconsolidados da Formação Botucatu e no aspecto de segurança quanto a vandalismo, sendo 3 um número de conjuntos considerado mínimo para representar a dinâmica das águas nestes materiais.

Os poços tubulares permitiram a obtenção dos níveis de água na área, sendo úteis, portanto, na avaliação do comportamento hidrogeológico do fluxo da zona saturada na área e na a confirmação das posições e das flutuações das superfícies potenciométricas oriundas das simulações. Ao todo, foram construídos 7 poços de monitoramento, distribuídos em área de ocorrência dos materiais inconsolidados da Formação Botucatu, levando em consideração também as condições de acesso.