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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-5766-9715
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Modelagem de águas subterrâneas baseada em um aquífero experimental
Alternate title (s): Groundwater modeling based on an experimental aquifer
Author: Navas, Carlos Fernando Medina
First Advisor: Alamy Filho , José Eduardo
First member of the Committee: Salla , Marcio Ricardo
Second member of the Committee: Soares, Alexandre Kepler
Summary: A modelagem matemática tem se tornado parte importante da maioria dos projetos que lidam com o desenvolvimento, proteção e remediação de águas subterrâneas. A maioria dos códigos disponíveis atualmente ou softwares para modelagem de águas subterrâneas é baseada em métodos de elementos finitos, de diferenças finitas e volumes finitos. O foco deste estudo foi a simulação de um aquífero utilizando o método das diferenças finitas (FDM). Isto realizou-se em duas fases: a experimental e a simulação computacional. A primeira fase do projeto constituiu-se da construção de um aquífero experimental, em tanque de acrílico, com dimensões 1,80 m x 1,00 m x 0,50 m. Esse tanque foi preenchido com meio poroso (areia) e contém 22 tubos que funcionam como piezômetros, permitindo medições de nível e extração de água a partir de registros de agulha instalados em sua base. O meio poroso utilizado é do tipo arenoso, com granulometria inferior a 1,41 mm (peneira # 14). O experimento baseou-se na retirada de vazão de um ou mais piezômetros e na medição dos níveis de água nos piezômetros vizinhos. Todo o ensaio foi filmado, o que permitiu obter a variação temporal da superfície freática do protótipo de aquífero. Os resultados dos rebaixamentos nos diversos piezômetros também serviram para obtenção de parâmetros do sistema, como a condutividade hidráulica e o coeficiente de armazenamento. Na segunda fase, foi construído e simulado um modelo matemático/computacional de escoamento subterrâneo, baseado no Método de Diferenças Finitas (FDM) e na equação da carga hidráulica integrada ao longo da espessura do aquífero (modelo 2DH). Os resultados simulados foram comparados com os resultados experimentais, com intuito de validar esse modelo. Nesse contexto, constatou-se que os rebaixamentos simulados apresentaram comportamentos similares aos das curvas de rebaixamento medidas no experimento. Isto foi averiguado tanto no caso de poço ativo único, quanto no caso de poços ativos múltiplos. Pode-se inferir que os modelos físico e numérico desenvolvidos têm potencial para serem utilizados na análise de aquíferos livres.
Abstract: Mathematical modeling has become an important part of most projects dealing with the development, protection and remediation of groundwater. Most codes currently available or software for modeling groundwater are based on finite element, finite difference and finite volume methods. The focus of this project was the simulation of an aquifer using the finite difference method (FDM). This project was divided in two phases: The experimental phase and computational simulation phase. This first phase consisted on the construction of an experimental aquifer, in an acrylic tank, with dimensions 1.80 m x 1.00 m x 0.50 m. This tank was filled with porous medium and contains 22 tubes that work as piezometers, allowing measurements of water level and extraction from needle valve installed in its base. The porous medium used of the sandy type, with a particle size of less than 1.41 mm (sieve # 14). The experiment was based on removing the flow of one or more piezometers and measuring water levels in the neighboring piezometers. The entire test was filmed, which allowed to obtain the temporal variation of the phreatic surface of the aquifer prototype. The results of this drawdowns on the various piezometers also served to obtain system parameters, such as hydraulic conductivity and the storage coefficient. In the second phase, a mathematical / computational model of underground flow was built and simulated, based on the Finite Difference Method (FDM) and on the integrated hydraulic load equation along the aquifer thickness (2DH model). The simulated results were compared with the experimental results, in order to validate this model. In this context, it was found that the simulated drawdowns showed behavior similar to the curves measured in the experiment. This was verified both in the case of a single active well, and in the case of multiple active wells. It can be inferred that the experimental and numerical models that were developed have the potential to be used in the analysis of unconfined aquifer.
Keywords: Águas subterrâneas
Método das diferenças finitas
Aquífero experimental
Modelo 2DH
Groundwater
Finite Differences Method
Experimental aquifer
2DH Model
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ENGENHARIA HIDRAULICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil
Quote: NAVAS, Carlos Fernando Medina. Modelagem de águas subterrâneas baseada em um aquífero experimental. 2020. 131 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.447
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.447
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29398
Date of defense: 27-Apr-2020
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