Modelação do Escoamento e Determinação de Parâmetros Hidráulicos em Meios Fracturados.

Abstract

O objectivo deste trabalho é rever métodos descritos na literatura para modelação de escoamento e para determinação de parâmetros hidráulicos em meios fracturados, aprofundar e aplicar esses métodos e ganhar sensibilidade para as suas características. Pretende-se apreender as suas potencialidades e limitações e adquirir experiência no tratamento deste tipo de formações. São apresentadas as equações que regem o escoamento numa fractura, na matriz rochosa não fracturada, no meio fracturado contínuo simples, e no meio de porosidade dupla, considerando regime de equilíbrio e regime transitório. Faz-se a abordagem discreta e contínua do fluxo. Na abordagem discreta as derivadas parciais das equações de fluxo são transformadas em diferenças finitas e são feitos vários modelos para determinar o tensor da condutividade hidráulica. Na abordagem contínua apresentam-se soluções para rebaixamentos provocados pela extracção de água em captações para os casos em que o meio fracturado pode ser considerado como um meio contínuo simples ou duplo. Utiliza-se o método da rede de condutância descrito por Odling & Webman (1991) para discretizar fracturas segundo uma malha bi-dimensional a usar em métodos de diferenças finitas. Criou-se o programa DISCRET.FOR para fazer essa discretização de forma automática. As fracturas são descritas no campo pela medição das suas atitudes, espaçamentos, comprimentos e aberturas. Estas observações são descritas por leis de distribuição de probabilidade. Fazem-se modelos geométricos bi-dimensionais da fracturação gerando conjuntos de números aleatórios com as mesmas distribuições de probabilidades das fracturas. Criou-se o programa ALEAT.BAS para fazer essa discretização. Criou-se o programa FLUXLONG.FOR para determinar o tensor da condutividade hidráulica num meio com as mesmas propriedades do meio fracturado observado. O caso de estudo foi quatro afloramentos de quartzitos do Ordovícico na serra de Castelo de Vide, a sul desta localidade. Faz-se uma descrição de vários métodos para caracterização hidráulica de meios de baixa permeabilidade onde se incluem os meios fracturados. Estudam-se diferentes métodos para interpretação de ensaios de bombagem, principalmente aqueles que consideram meio de porosidade dupla e estuda-se o comportamento das curvas teóricas em função da variação dos parâmetros que as definem. Estes métodos estão programados no programa AQFIS.BAS e são aplicados na interpretação de ensaios de bombagem realizados no Maciço Hespérico Português. Definiram-se dois sectores distintos na zona estudada de Castelo de Vide. Um sector NW constituido por três famílias de fracturas com azimutes das atitudes médias dos pólos: 15o,330o; 21o,117o; 17o,226o. A atitude 15o,330o é a que se encontra mais representada. Um sector SE constituido por duas famílias com os seguintes pólos médios: 15o,117o; 38o,5o. A atitude 15o,117o é a mais representada neste sector. Os comprimentos das fracturas observados permitem ultrapassar largamente o limiar de percolação, pelo que pode haver fluxo através da rede de fracturas. Definem-se tensores de condutividade hidráulica para áreas quadradas de meio fracturado com mais de 34 m de lado. Da interpretação dos ensaios de bombagem, verifica-se que os gabro-dioritos têm uma transmissividade média superior à dos xistos e estes maior que a das rochas graníticas e semelhantes. Tanto os caudais específicos como as condutividades hidráulicas dos gabro-dioritos possuem os valores médios mais altos, ao que se segue um grupo incluindo granitos e finalmente, os xistos. O coeficiente de correlação determinado entre as transmissividades e os caudais específicos é muito baixo (r=0,572). As melhores correlações ocorreram nos gabro-dioritos (r=0,733, CE = 0,271 + 0,006674 T) e nos xistos (r=0,836, CE = 0,084 + 0,011448 T).