Avaliação numérica e analítica da infiltração de águas pluviais em perfil de solo argiloso laterítico

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dc.contributor.advisorTeixeira, Raquel Souza
dc.contributor.authorOliveira, Alana Dias de
dc.contributor.bancaLopes, Deize Dias
dc.contributor.bancaPinheiro, Hemerson Donizete
dc.contributor.bancaGitirana Junior, Gilson de Farias Neves
dc.contributor.bancaMarques, Eduardo Antonio Gomes
dc.coverage.extent204 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2026-08-25T20:12:33Z
dc.date.available2026-08-25T20:12:33Z
dc.date.issued2023-10-26
dc.description.abstractO gerenciamento de águas pluviais em áreas urbanas tornou-se crucial devido às mudanças climáticas e à rápida urbanização, exigindo estratégias sustentáveis para enfrentar inundações e contaminações. Nesse contexto, os sistemas de infiltração surgem como uma alternativa promissora, sendo amplamente reconhecidos por seus múltiplos benefícios ambientais e urbanos. No entanto, a viabilidade de sua aplicação, especialmente em solos lateríticos, ainda é um campo de pesquisa em desenvolvimento. Este trabalho visa abordar esse aspecto pouco explorado, concentrando-se nas particularidades de Londrina/PR e avaliando a eficácia dos poços de infiltração como uma ferramenta de gerenciamento de movimento (ou fluxo) de águas pluviais na região. A metodologia incluiu ensaios de caracterização em laboratório do solo do CEEG – UEL – para os dois primeiros metros de profundidade, envolvendo determinação de curvas de granulometria, porosimetria, análises microscópicas, curvas solo-água e ensaios de permeabilidade. Posteriormente, curvas de infiltração foram obtidas via ensaios de rebaixamento em campo e tensiometria, e, por fim, com o uso do software SEEP/W®, foram determinadas as funções de condutividade hidráulica e realizadas modelagens de fluxo. Os ensaios e análises granulométricas revelaram variações na classificação do solo conforme sua preparação: com defloculante (Tipo 1), foi identificado como argila siltosa; e sem defloculante (Tipo 2), como silte arenoso, destacando microagregação natural. Os ensaios Tipo 3 e Tipo 4, realizados sem destorroamento e sem uso de defloculante, e com o Tipo 4 omitindo também a etapa de imersão por 12 horas, classificou o solo como silte arenoso fino. Nas condições reais observadas em campo, a absorção de água da chuva pelos poços de infiltração tendeu ser pouco influenciada pela granulometria do solo. Os testes de porosimetria mostraram diferenças na distribuição dos poros, entre as profundidades avaliadas, com o solo do 2º metro apresentando maior porosidade e domínio de poros interagregados. As análises de permeabilidade saturada mostraram que, ao longo do tempo, a permeabilidade tende a diminuir, especialmente no solo do 1º metro, onde a elevada permeabilidade indica uma capacidade acentuada de retenção de água nos poros intraagregados. Nos ensaios realizados em campo, verificou-se que, durante os períodos de estiagem, o poço de infiltração exibiu uma alta capacidade de retenção, que, no entanto, mostrou tendência de redução à medida que a saturação do solo aumentava. Em contrapartida, nos períodos de maior umidade, a eficiência da infiltração foi notavelmente elevada, apresentando volumes de retenção significativos que coincidiam com os episódios de precipitação. As análises de tensiometria refletiram variações significativas conforme condições climáticas, e ensaios de rebaixamento confirmaram diminuição da permeabilidade ao longo do tempo. Os valores de permeabilidade do solo mostraram um comportamento similar ao solo arenoso, atingindo um valor de 10-3 cm/s em média, confirmando o efeito da agregação das partículas de argila, predominante desse solo. A pesquisa ainda evidenciou a relação entre carga hidráulica e taxa de infiltração, e como o diâmetro do elemento de teste influencia a avaliação da permeabilidade. As análises no SEEP/W® revelaram que a recarga de água via poço inicia significativamente antes da recarga natural, evidenciando a eficácia do poço em conectar-se rapidamente ao lençol freático. Notavelmente, o poço responde por 70 % da recarga total, sendo crucial especialmente em áreas de baixa permeabilidade. Ficou claro que a distância entre a superfície e o lençol freático é decisiva na recarga, com distâncias menores, como 3 m, favorecendo uma recarga mais eficaz. Nas simulações de recarga periódica, injeções de 7 dias proporcionam uma taxa de recarga mais estável, enquanto injeções de 24 horas mostram picos mais altos, porém com maior variação. Em suma, os poços de infiltração provaram ser eficientes no gerenciamento de águas pluviais em Londrina/PR, com especificidades decorrentes das características do solo local. O estudo destaca a importância de avaliar vários fatores, como clima e características do solo, no estudo da viabilidade dos poços de infiltração.
dc.description.abstractother1The management of stormwater in urban areas has become critical due to climate change and rapid urbanization, necessitating sustainable strategies to combat flooding and contamination. In this context, infiltration systems emerge as a promising alternative, widely recognized for their multiple environmental and urban benefits. However, the feasibility of their application, especially in lateritic soils, remains an evolving field of research. This work aims to address this underexplored aspect, focusing on the peculiarities of Londrina/PR, and evaluating the effectiveness of infiltration wells as a management tool for stormwater movement (or flow) in the region. The methodology included laboratory characterization tests of soil from the CEEG – UEL – for the first two meters of depth, involving determination of granulometry curves, porosimetry, microscopic analyses, soilwater curves, and permeability tests. Subsequently, infiltration curves were obtained through field drawdown tests and tensiometry, and finally, using SEEP/W® software, hydraulic conductivity functions were determined, and flow modeling was performed. Granulometric and porosimetric tests revealed variations in soil classification depending on its preparation: with deflocculant (Type 1), it was identified as silty clay; and without deflocculant (Type 2), as sandy silt, highlighting natural micro-aggregation. Type 3 and Type 4 tests, performed without deagglomeration and without the use of deflocculant, and with Type 4 also omitting the 12-hour immersion step, classified the soil as fine sandy silt. In the real field conditions observed, the absorption of rainwater by the infiltration wells tended to be minimally influenced by the soil granulometry. Porosimetry tests showed differences in pore distribution between the evaluated depths, with the soil from the second meter exhibiting greater porosity and dominance of inter-aggregate pores. Saturated permeability analyses showed that permeability tends to decrease over time, especially in the soil from the first meter, where high permeability indicates a pronounced capacity for water retention in the intraaggregate pores. In field tests, it was found that during dry periods, the infiltration well exhibited high retention capacity, which, however, showed a tendency to decrease as soil saturation increased. Conversely, in periods of higher moisture, infiltration efficiency was notably high, presenting significant retention volumes coinciding with precipitation events. Tensiometry analyses reflected significant variations according to climatic conditions, and drawdown tests confirmed a decrease in permeability over time. The soil permeability values exhibited behavior similar to sandy soil, reaching an average of 10^-3 cm/s, confirming the effect of the aggregation of clay particles, which predominate in this soil. The research also highlighted the relationship between hydraulic load and infiltration rate, and how the diameter of the test element influences the permeability assessment. SEEP/W® analyses revealed that water recharge via the well begins significantly earlier than natural recharge, highlighting the well's efficacy in quickly connecting to the groundwater table. Notably, the well accounts for 70% of the total recharge, crucial especially in areas of low permeability. It became clear that the distance between the surface and the water table is decisive for recharge, with shorter distances, such as 3 m, favoring a more effective recharge. In simulations of periodic recharge, 7-day injections provide a more stable recharge rate, while 24-hour injections show higher peaks but with greater variation. In summary, infiltration wells have proven to be efficient in stormwater management in Londrina/PR, with specificities arising from the characteristics of the local soil. The study underscores the importance of evaluating various factors, such as climate and soil characteristics, in assessing the feasibility of infiltration wells.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/19593
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCTU - Departamento de Construção Civil
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.subjectGranulometria
dc.subjectPorosidade
dc.subjectPermeabilidade
dc.subjectTensiometria
dc.subjectSEEP/W®
dc.subjectInfiltração
dc.subjectSolo - Impermeabilização
dc.subjectÁguas pluviais
dc.subject.capesEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.cnpqEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.keywordsGranulometry
dc.subject.keywordsPorosity
dc.subject.keywordsPermeability
dc.subject.keywordsTensiometry
dc.subject.keywordsSEEP/W®
dc.subject.keywordsSeepage
dc.subject.keywordsSoil - Waterproofing
dc.subject.keywordsRain-water (Water-supply)
dc.titleAvaliação numérica e analítica da infiltração de águas pluviais em perfil de solo argiloso laterítico
dc.title.alternativeNumerical and analytical assessment of rainwater infiltration in a lateritic clayey soil profile
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Tecnologia e Urbanismo

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