Publicação: Desenvolvimento da ferramenta computacional Fratcond, para modelagem de aquíferos fraturados, utilizando redes de fraturas discretas e condutos equivalentes
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ENGENHARIA HIDRAULICA::HIDRAULICA, CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOS::AGUAS SUBTERRANEAS E POCOS PROFUNDOS
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Resumo
A Formação Serra Geral, no Sul e Sudeste do Brasil, e o Embasamento Cristalino, na região
Nordeste do Brasil, são exemplos de estruturas geológicas que abrigam aquíferos fraturados,
sobre os quais existem diversos poços tubulares para fins de abastecimento público e de uso
nas atividades agrícolas e industriais. Apesar deste uso comum, a modelagem do escoamento
neste tipo de aquífero ainda é pouco estudada no Brasil. Diferentes formas de representação
dos aquíferos fraturados já são vistas na literatura internacional. Uma destas é o modelo de
redes de fraturas discretas, que visa representar o meio rochoso fraturado, detalhando a
localização e a geometria das descontinuidades, onde a água tende a transitar com maior
facilidade. A modelagem das redes de fraturas discretas geralmente requer a solução das
equações de escoamento em redes tridimensionais formadas por discos, polígonos regulares
ou por redes de condutos unidimensionais equivalentes. Este último modelo apresenta
grande vantagem computacional, ao reduzir a quantidade de variáveis a serem determinadas
e representando adequadamente o fenômeno estudado, tanto em termos de escoamento
quanto de transporte de contaminantes. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo
apresentar a ferramenta computacional FratCond, desenvolvida em MATLAB, para a
modelagem de aquíferos fraturados. Tal ferramenta é capaz de gerar estocasticamente uma
rede de fraturas discretas, a partir de dados estatísticos das principais variáveis descritivas
do sistema fraturado em análise. A modelagem hidráulica, em termos de escoamento
permanente, utiliza o conceito de condutos unidimensionais equivalentes, obtidos após a
geração das fraturas, e permitindo a obtenção de cargas hidráulicas e vazões nas
descontinuidades. Os resultados, obtidos a partir de um exemplo hipotético, demonstram as
várias potencialidades da ferramenta desenvolvida, possibilitando uma análise completa dos
aquíferos fraturados, tanto em termos de geometria quanto de características hidráulicas.
Abstract
The Serra Geral Formation, in the South and Southeast Brazilian regions, and the Crystalline
Basin, in the Northeast Brazilian region, are examples of geological structures that shelts
fractured aquifers, where there are tubular wells with the purpose of public supply and for
use in agricultural and industrial activities. Despite this ordinary use, flow modelling of this
aquifer type is poorly researched in Brazil. Different representation forms of fractured
aquifers are already seen in the international literature. One of these is the discrete fracture
network model (DFN), which aims to accurately represent the fractured rocky environment,
detailing the discontinuities location and geometry, where water tends to transit more easily.
The modeling of discrete fracture networks usually requires the solution of the flow
equations in three-dimensional networks formed by discs, regular polygons or by networks
of 1D equivalent pipes. The latter model presents computational advantage, by reducing the
quantity of variables to be determined and adequately representing the phenomenon studied,
both in terms of flow and transport. In this sense, this work has as objective to present the
computational tool FratCond, developed in MATLAB, for fractured aquifers modeling. This
tool is able to stochastically generate a network of discrete fractures, based on statistical data
of the main descriptive variables of the fractured system under analysis. The hydraulic
modeling, in terms of steady flow, uses the concept of 1D equivalent pipes, obtained after
the fractures generation, and allowing to obtain the total pressure and the flow rates in the
discontinuities. The results, obtained from a hypothetical example, show the various
potentialities of the developed tool, allowing a complete analysis of the fractured aquifers,
both in terms of geometry and hydraulic characteristics.
Palavras-chave
Aquíferos fraturados, Geração de fraturas, Redes de fraturas discretas, Modelagem numérica, Condutos equivalentes, Fractured Rocks, Discrete Fracture Network (DFN), Fracture Generator, Numerical modelling, 1D equivalent pipes, Engenharia civil, Aquíferos, Recursos hídricos
Citação
REIS, Alan. Desenvolvimento da ferramenta computacional Fratcond, para modelagem de aquíferos fraturados, utilizando redes de fraturas discretas e condutos equivalentes. 2018. 220 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018.