Fluxo de Água em Solos Saturados e Insaturados
Leia este artigo para aprender sobre o fluxo de água em solos saturados e insaturados.
Fluxo de Água em Solos Saturados:
Sabemos que as águas subterrâneas estão em grande parte ocultas e não podem ser vistas e entendidas como águas superficiais. No entanto, o armazenamento de água subterrânea na zona saturada ou no reservatório de água subterrânea constitui uma parte significativa do total dos recursos hídricos. Em alguns aspectos, os reservatórios de água subterrânea são semelhantes aos reservatórios de águas superficiais. Eles também têm uma capacidade específica e devem ter descarga e recarga. O fluxo de água na zona saturada do solo é regido principalmente pela lei de Darcy, que afirma que a velocidade do fluxo através de um meio poroso é proporcional à primeira potência do gradiente hidráulico.
Pode ser expresso como:
V = K i
ou Q = KA i
Onde Q é a quantidade de água que flui no solo.
se é uma constante, depende da porosidade e permeabilidade do solo e é chamado coeficiente de permeabilidade ou condutividade hidráulica do material.
i é a perda de cabeça por unidade de comprimento ou gradiente hidráulico,
Matematicamente eu = h 1 - h 2 / L
V é a velocidade da água no solo
e A é a área da secção transversal através da qual a água flui.
Ao derivar essa equação, Darcy assumiu que há um número de tubos capilares nos solos através dos quais a água passa da mesma maneira que passa pelos canos. Como a velocidade no fluxo laminar também é proporcional à primeira potência do gradiente hidráulico, o fluxo que obedece à lei de Darcy é essencialmente laminar. Aplicando a mesma analogia do fluxo de canos, o número de Reynold pode ser usado como um índice para determinar o alcance da aplicabilidade da lei de Darcy.
O número do Reynold é expresso como
R = Vd / γ
onde V é a velocidade do fluxo
d é o diâmetro médio dos grãos
γ é a viscosidade cinemática do fluido
γ = μ / ρ = Viscosidade dinâmica do fluido / Densidade do fluido
Verificou-se que em meio arenoso natural e artificial o desvio do tamanho de grão uniforme do fluxo do estado laminar para o estado turbulento começa para valores de R entre 1 e 10 dependendo da forma e da gama do tamanho de grão. Quase em todos os casos, o fluxo de águas subterrâneas pode ser visto como laminar e, portanto, obedecer à lei de Darcy.
Nos poços tubulares também onde as taxas de bombeamento são bastante altas, normalmente o fluxo obedece à lei de Darcy até a face do poço. Mas no rosto bem. Pode tender a tornar-se turbulento devido às altas taxas de bombeamento. A observação da tabela de águas pode ser feita com muita facilidade e precisão, observando os níveis nos rios, córregos e poços existentes.
Fluxo de Água em Solos Insaturados:
A lei de Darcy para o fluxo de água através de solos saturados também é boa para solos insaturados. A água sempre flui no sentido de diminuir a energia. Assim, a equação V = ki também é verdadeira para solos insaturados. Ao contrário do solo saturado, a área transversal do fluxo é diminuída, uma vez que o teor de umidade é menor.
Também reduz as taxas de permeabilidade. Outra complicação do solo não saturado é medir a pressão negativa. Para solos saturados, a energia pode ser convenientemente medida pela inserção de tubos piezométricos no solo. Na massa do solo não saturada, além do fluxo de água, também existe fluxo de vapor. É muito difícil medir o fluxo de vapor no solo. O fluxo de vapor aumenta com a diminuição do teor de umidade do solo. Portanto, nenhum tratamento analítico perfeito do fluxo de água através da zona insaturada do solo ainda é viável.
