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Gradiente hidráulico e velocidade de fluxo da água subterrânea

Equipe Estrato · Atualizado em

O gradiente hidráulico é a diferença de carga entre dois poços dividida pela distância entre eles, i = Δh ÷ L. Com a condutividade hidráulica K e a porosidade efetiva ne, a velocidade média da água subterrânea é v = K · i ÷ ne. Digite as cargas e veja o gradiente, a direção do fluxo e a velocidade.

Ferramenta de apoio. O gradiente e a velocidade são estimativas: confira as cargas, as cotas e o K com o responsável técnico antes de usar em relatório.

Quantos poços

A carga é a cota do nível d’água (cota da boca menos a profundidade do NA). Use a mesma referência de nível nos dois poços.

Velocidade de fluxo (opcional)

Aceita 0,00001 ou 1e-5.

Unidade do K

Com ela, a calculadora estima o tempo de chegada.

O resultado aparece aqui enquanto você digita.

Como o gradiente e a velocidade são calculados?

Com dois poços, i = diferença de carga ÷ distância, e o fluxo vai do poço de carga maior para o de carga menor. Com três poços, a calculadora ajusta o plano pelas três cargas: o gradiente é a inclinação desse plano e a direção do fluxo é a da maior descida, dada em azimute, contado do norte no sentido horário. Três poços alinhados, ou quase, não definem um plano estável e são recusados. A velocidade usa o fluxo de Darcy, q = K · i, e a velocidade média linear, v = q ÷ ne, com 86.400 segundos por dia e 365 dias por ano.

Quais são os valores típicos de K e de porosidade efetiva?

Faixas típicas por material (referência; não substitui ensaio)
MaterialK (m/s)ne (%)
Argila10⁻¹¹ a 4,7 × 10⁻⁹1 a 5
Silte10⁻⁹ a 2 × 10⁻⁵3 a 19
Areia fina2 × 10⁻⁷ a 2 × 10⁻⁴10 a 28
Areia média e grossa9 × 10⁻⁷ a 6 × 10⁻³15 a 35
Cascalho3 × 10⁻⁴ a 3 × 10⁻²12 a 35
Arenito3 × 10⁻¹⁰ a 6 × 10⁻⁶5 a 30
Rocha cristalina fraturada8 × 10⁻⁹ a 3 × 10⁻⁴0,1 a 5
Rocha cristalina sã3 × 10⁻¹⁴ a 2 × 10⁻¹⁰0,01 a 1

Faixas de ordem de grandeza, de referência: não substituem ensaio de campo ou de laboratório, e o K de um mesmo material varia muito de um local para outro. Para passar o K de m/s para cm/s, multiplique por 100.

Fontes: Domenico e Schwartz, Physical and Chemical Hydrogeology (1990), para o K; Johnson (1967), reproduzido em Fetter, Applied Hydrogeology, e em Todd e Mays, Groundwater Hydrology, para a porosidade efetiva.

Um exemplo

Dois poços com cargas de 98,40 m e 97,90 m, a 250 m um do outro: Δh de 0,50 m e i de 0,0020 (0,2 %), com o fluxo do poço 1 para o poço 2. Com K de 1e-5 m/s e ne de 20 %: q de 0,0017 m/dia, v de 0,0086 m/dia (cerca de 3,2 m/ano), e 100 m de percurso levam cerca de 32 anos. Dados fictícios.

Com quatro poços ou mais, o passo seguinte é o mapa potenciométrico, com as isolinhas de carga e o sentido do fluxo em toda a área: veja o guia como fazer um mapa potenciométrico.

Perguntas frequentes

O que é carga hidráulica?

Para a água subterrânea, é a cota do nível d’água no poço: a cota da boca menos a profundidade do NA, todas na mesma referência de nível. Com produto livre sobre a água, a carga precisa de correção, que esta calculadora não faz.

Por que usar três poços em vez de dois?

Dois poços dão só a inclinação ao longo da linha entre eles, sem dizer a direção real do fluxo. Com três poços que formam um triângulo, o plano das cargas mostra o gradiente e a direção.

Em que unidade digito o K?

Em m/s, cm/s ou m/dia, à sua escolha: a calculadora converte. Aceita 0,00001 ou 1e-5. O resultado sai em m/dia e em m/ano.

A velocidade é a velocidade do contaminante?

Não. É a velocidade média linear da água subterrânea. Um contaminante pode andar mais devagar que a água (retardo, sorção, degradação) ou seguir caminhos preferenciais. Trate o número como estimativa.

Por que as cargas precisam estar na mesma referência?

Porque a diferença de carga só faz sentido se as cotas dos poços partem da mesma referência de nível. Cotas arbitrárias diferentes em cada poço dão um gradiente sem sentido.

A calculadora guarda as coordenadas e as cargas?

Não. A conta roda no seu navegador e nada é enviado nem guardado.

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