A combinação entre a falta de planejamento urbano e o crescimento indiscriminado de áreas impermeáveis é responsável pela ocorrência de enchentes em centros urbanos. O emprego de dispositivos de controle do escoamento superficial na fonte geradora, como poços e trincheiras de infiltração, pavimentos permeáveis e jardins de infiltração (rain gardens), é uma alternativa que permite restabelecer o processo de infiltração em áreas urbanas densamente impermeabilizadas. Neste contexto, efetuou-se uma análise paramétrica acerca da influência das funções condutividade hidráulica e das curvas de retenção dos solos no processo de infiltração de água em poços cilíndricos instalados em solos inicialmente não saturados. Para a realização das análises paramétricas, foi empregado o programa SEEP/W do pacote GeoStudio 2004, que utiliza a técnica dos elementos finitos na solução numérica da equação de Richards que rege o fluxo de água em meio não saturado. As análises paramétricas mostraram que o coeficiente de condutividade hidráulica saturada do solo é o parâmetro que apresenta maior relevância no processo de infiltração de água em poços. Com isto, desenvolveu-se uma técnica de dimensionamento de poços de infiltração que permite determinar o volume de água infiltrada em um dado poço em função do tempo de precipitação, do coeficiente de condutividade hidráulica saturada do solo e da área total do poço. Por fim, comparou-se o volume estimado de água infiltrada obtido através da técnica de dimensionamento com o volume medido em um ensaio de infiltração realizado por Lima (2009) em uma trincheira de pequenas dimensões e pôde-se constatar que o a técnica de dimensionamento desenvolvida é consistente com o ensaio de infiltração realizado em campo. / The chief consequence of unplanned urban sprawl is the turning to impervious large tracts of land. Impervious developed areas are prone to floods during heavy rains. Flooding may be mitigated by installation of devices that can control runoff at the source. Examples of control devices are infiltration wells, infiltration trenches, permeable pavement, and rain gardens. By facilitating infiltration, such devices serve to return to the soil below the waterproofed area the waters that would otherwise be lost as runoff, which overloads urban drainage. A study of infiltration wells was conducted through parametric analyses of hydraulic conductivity function and soil-water characteristics curve of unsaturated soils in the process of infiltration. This research used the computer program SEEP/W by GeoStudio 2004 to carry out the parametric analysis. SEEP/W uses the finite element method for the numerical solution of Richards equation, which describes water flow in the unsaturated zone. The parametric analysis showed that the saturated hydraulics conductivity of the soil is the parameter that has greater relevance in the process of infiltration of water into the soil surrounding the wells. Based on the results obtained, a technical procedure was developed to assist the consulting professional to size the infiltration wells. The variables employed in the proposed design procedure consist of time of precipitation, saturated hydraulic conductivity, and total surface area of well. Further, it was compared the estimated volume of infiltrated water obtained through this procedure to the measured volume obtained by Lima (2009) in a small trench. It was observed that the scaling procedure proposed by this work yields results consistent with infiltration field experiments such as that conducted by Lima (2009).

A combinação entre a falta de planejamento urbano e o crescimento indiscriminado de áreas impermeáveis é responsável pela ocorrência de enchentes em centros urbanos. O emprego de dispositivos de controle do escoamento superficial na fonte geradora, como poços e trincheiras de infiltração, pavimentos permeáveis e jardins de infiltração (rain gardens), é uma alternativa que permite restabelecer o processo de infiltração em áreas urbanas densamente impermeabilizadas. Neste contexto, efetuou-se uma análise paramétrica acerca da influência das funções condutividade hidráulica e das curvas de retenção dos solos no processo de infiltração de água em poços cilíndricos instalados em solos inicialmente não saturados. Para a realização das análises paramétricas, foi empregado o programa SEEP/W do pacote GeoStudio 2004, que utiliza a técnica dos elementos finitos na solução numérica da equação de Richards que rege o fluxo de água em meio não saturado. As análises paramétricas mostraram que o coeficiente de condutividade hidráulica saturada do solo é o parâmetro que apresenta maior relevância no processo de infiltração de água em poços. Com isto, desenvolveu-se uma técnica de dimensionamento de poços de infiltração que permite determinar o volume de água infiltrada em um dado poço em função do tempo de precipitação, do coeficiente de condutividade hidráulica saturada do solo e da área total do poço. Por fim, comparou-se o volume estimado de água infiltrada obtido através da técnica de dimensionamento com o volume medido em um ensaio de infiltração realizado por Lima (2009) em uma trincheira de pequenas dimensões e pôde-se constatar que o a técnica de dimensionamento desenvolvida é consistente com o ensaio de infiltração realizado em campo. / The chief consequence of unplanned urban sprawl is the turning to impervious large tracts of land. Impervious developed areas are prone to floods during heavy rains. Flooding may be mitigated by installation of devices that can control runoff at the source. Examples of control devices are infiltration wells, infiltration trenches, permeable pavement, and rain gardens. By facilitating infiltration, such devices serve to return to the soil below the waterproofed area the waters that would otherwise be lost as runoff, which overloads urban drainage. A study of infiltration wells was conducted through parametric analyses of hydraulic conductivity function and soil-water characteristics curve of unsaturated soils in the process of infiltration. This research used the computer program SEEP/W by GeoStudio 2004 to carry out the parametric analysis. SEEP/W uses the finite element method for the numerical solution of Richards equation, which describes water flow in the unsaturated zone. The parametric analysis showed that the saturated hydraulics conductivity of the soil is the parameter that has greater relevance in the process of infiltration of water into the soil surrounding the wells. Based on the results obtained, a technical procedure was developed to assist the consulting professional to size the infiltration wells. The variables employed in the proposed design procedure consist of time of precipitation, saturated hydraulic conductivity, and total surface area of well. Further, it was compared the estimated volume of infiltrated water obtained through this procedure to the measured volume obtained by Lima (2009) in a small trench. It was observed that the scaling procedure proposed by this work yields results consistent with infiltration field experiments such as that conducted by Lima (2009).

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao alexandre g de araujo 2010.pdf: 3962909 bytes, checksum: 97389404f675188b86d8e2dcd3e78e06 (MD5) Previous issue date: 2010-07-31 / This paper presents the performance study of infiltration pits. Two experimental fields were selected for evaluation of the pits, one studied by Carvalho (2008) and the other deployed in this work. The main objective of this research is to evaluate the sensitivity of the performance of the infiltration pit before the variability of soil properties. Three performance parameters were considered: time of infiltration 50%, 70% 85% the volume of water in the well. The variability of the properties was made with the use of possible values obtained by the coefficient of variation of each property evaluated. In the experimental field deployed in this study were collected undisturbed samples to perform laboratory tests such as characterization, consolidation test method, soil-water characteristic curve, saturated and unsaturated hydraulic conductivity. The SWCC showed the presence of macro structure and its format as bimodal. The saturated hydraulic conductivity showed that the soil behavior is governed by the macro structure, this resulted in hydraulic conductivity value close to the sandy. The hydraulic conductivity test was performed at the Federal University of Rio Grande do Sul using the permeameter developed by Feuerharmel (2007). The function of hydraulic conductivity obtained was compared with Brooks & Corey (1964) prediction method showing good results to the first baseline of SWCC. An automated method was developed for monitoring the variation of the water column in the well during infiltration. The method was based on the use of pressure sensors and a data acquisition system, comparing this method with using a conventional tape measure showed good results. Numerical analysis showed that the saturated hydraulic conductivity is the property that most influence on the performance of the structures of infiltration differences were not observed in the analysis considering different depth of groundwater level. / Este trabalho apresenta o estudo do desempenho de poços de infiltração. Dois campos experimentais foram selecionados para avaliação dos poços, um estudado por Carvalho (2008) e outro implantado neste trabalho. O principal objetivo desta pesquisa é avaliar a sensibilidade do desempenho do poço de infiltração perante a variabilidade das propriedades do solo. Foram considerados três parâmetros de desempenho, o tempo de infiltração de 50%, 70% e 85% do volume de água no poço. As variabilidades das propriedades foram feitas com a utilização de valores possíveis obtidos pelo coeficiente de variação de cada propriedade analisada. No campo experimental implantado neste trabalho foram retiradas amostras indeformadas para realização de ensaios de laboratório como caracterização, adensamento, curva característica, condutividade hidráulica saturada e não saturada. A curva característica mostrou a presença de macro estrutura tendo seu formato como bimodal. A condutividade hidráulica saturada mostrou que o comportamento do solo é regido pela macro estrutura resultando em valor de condutividade hidráulica bem próximo ao de solos arenosos. O ensaio de condutividade hidráulica do solo não saturado foi realizado na Universidade Federal do Rio Grande do Sul utilizando o permeâmetro triaxial desenvolvido por Feuerharmel (2007). A função de condutividade hidráulica obtida foi comparada com a estimada pelo método de Brooks e Corey (1964) que mostrou bom resultado até o valor de sucção referente ao primeiro patamar da curva característica. Foi desenvolvido um método automatizado para monitoramento da variação da coluna de água no poço durante a infiltração. O método baseou-se na utilização de sensores de pressão e um sistema de aquisição de dados, a comparação deste método com o convencional utilizando uma trena mostrou bons resultados. As análises numéricas mostraram que a condutividade hidráulica saturada é a propriedade que mais influência no desempenho das estruturas de infiltração. Não foram observadas diferenças consideráveis nas análises considerando diferente profundidade do nível do lençol freático