Tipos de camadas de cobertura
Coberturas resistivas
Coberturas especiais
Asfalto, Geosynthetic Clay Liners (GCL)
Evapotranspirativas
2. Camadas de cobertura resistivas
- Barreira de argilacom condutividade hidráulica menor que 10-5cm/s
- Mais escoamento superficial
- Evapotranspiração e armazenamento de água não são considerados
Resíduos classe II (municipais)
Resíduos classe I (perigosos)
Compactação
Curva de Compactação
Po
rosi
dad
e d
imin
ui
Influência da energia de compactação
Ramo seco
Ramo úmidoEfeito da compactação
na estrutura do solo
Efeito da compactação na condutividade hidráulica do solo
Ramo seco
Ramo seco
Ramo úmido
Ramo úmido
Condutividade hidráulica
Solo saturado
Lei de Darcy
ht
LAvolkolog
Lhicomo
t
volAikQouikv
t
t
Coberturas são compactadas no ramo úmido para
diminuir condutividade hidráulica, por isso:
• Dificuldades na construção, controle de compactação, emenda entre camadas, etc.
• Custo
• Fissuras durante ressecamento aumentam condutividade
hidráulica
• Fluxo em condições não-saturadas controlado pela gravidade e
pela sucção matricial líquido pode se mover vertical e/ou
lateralmente
RESTRIÇÕES
• A umidade favorece o alongamento das raízes que podem invadir a
camada barreira. Caldwell and Reith (1993) reportam este tipo de
problema num depósito de rejeitos de urânio em Shiprock, NM, USA
(raízes de ‘summer cypress’ e ‘salt cedar’ na camada de solo
compactado de 2 m de espessura)
• Camadas de solo compactado são susceptíveis à ação de animais
que criam macro-poros (burrowing animals) aumentando a
condutividade hidráulica da camada barreira (Pratt 2000, Bowerman
and Redente 1998, Johnson and Blom 1997, Hakonson 1986).
3. COBERTURAS EVAPOTRANSPIRATIVAS
Neste caso as coberturas funcionam como uma “esponja”que no período
de chuvas absorvem e armazenam o líquido que infiltra para, durante o
período de estiagem, liberar esta água retida por evapotranspiração.
O solo pode ter condutividade hidráulica mais elevada
As condições climáticas são importantes. Estas barreiras são mais
apropriadas em climas áridos e semi-áridos
Barreiras Evapotranspirativas Monolíticas
Coberturas ou barreiras monolíticas são feitas de uma camada única, espessa, de solo com granulometria fina e uma camada de cobertura vegetal.
Solos normalmente utilizados são: siltes arenosos, siltes e siltes argilosos. Eles devem ter boa capacidade de armazenamento de água
A compactação do solo deve ser feita no ramo seco da
curva de compactação. Isto acarreta:
• Menores custos;• Controle de compactação mais fácil;• Menores problemas de fissuras por resecamento;• Maior capacidade inicial de armazenamento de água.
Barreiras Evapotranspirativas Capilares
A presença da camada de solo mais grosso aumenta a capacidade de armazenamento de água da camada de solo mais fino (Stormont and Morris, 1998).
Vantagens (Stormont, 1997):
• A camada acima da barreira capilar armazena mais
água do que sem a barreira;• Esta água adicional favorece o crescimento de
espécies vegetativas, aumentando a transpiração;• A camada barreira pode servir para drenagem de gases
(aterros sanitários)
Balanço Hídrico da Camada de Cobertura
Fluxo em meio não-saturado
Equação de Richards
)1z
)(()(k
z)1
z
h()(k
zz
zh)(k
zt
LEACHM (Hudson and Wagenet, 1992)
UNSAT-H (Fayer and Jones, 1990)
HYDRUS-2D (Simunek et al., 1996)
SOILCOVER (Geo2000, 1997)
Propriedades dos solos
Capacidade de armazenamento de água (a)
a =
Conteúdo de água volumétrico no estado natural–
capacidade de campo
Conteúdo de água volumétrico V
Vw w
Capacidade de
campo
Capacidade de campo conteúdo de água volumétrico a partir do qual inicia a percolação
vertical
Determinação da capacidade de campo
Diretamente
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
10 100 1000 10000 100000
Tempo(s)
Vaz
ão (
cm3 /s
)
A partir da curva de retenção de água
patm /3 = 33.33 kPa
cc
Determinação da curva de retenção de água
Placa de sucção
Placa de prressão
Papel filtro
Placa de sucção Sucções até 80 kPa
Placa de pressão
Papel Filtro
Curvas de calibração de diferentes lotes do papel filtro Whatman #42
Determinação da Condutividade Hidráulica de Solos Não-Saturados
1.0E-15
1.0E-13
1.0E-11
1.0E-09
1.0E-07
1.0E-05
0 0.5 1 1.5 2
Saturação Efetiva
Co
nd
uti
vid
ade
Hid
ráu
lica
(m
/s)
Condutividade diminui acentuadamente à medida que o solo deixa de estar saturado
No laboratório
No campo
Determinação da
Condutividade Hidráulica de Solos Não-Saturados
Permeâmetros especiais
Indiretamente por meio da curva de retenção de água e da condutividade hidráulica saturada
Infiltrometros especiais
Permeâmetro de Guelph
1.0E-12
1.0E-11
1.0E-10
1.0E-09
1.0E-08
1.0E-07
1.0E-06
1.0E-05
1.0E-04
0.01 0.10 1.00 10.00 100.00 1000.00
Pressure Head (m)
Hyd
rau
lic C
on
du
ctiv
ity
(m/s
)
Guelph 1 Head
Guelph 2 Heads
No campo - Permeâmetro de Guelph
4. EXEMPLOS
Zornberg, LaFountain and Caldwell (2003) – JGGE da ASCE
Projeto camada cobertura Operating Ind., Inc, (OII Superfund site)
Monterey Park (LA) Precipitação média anual 380mm
Comparações CR e CET Estudo paramétrico Projeto CET
(Programa LEACHM)
Cobertura Resistiva
Cobertura Evapotranspirativa
EvTransp, 80.67
ArmAgua, -3.12
EscSup, 21.86
Infiltr, 0.37
EvTransp, 92.46
Infiltr, 1.86
EscSup, 7.8
ArmAgua, -2.3
COMPARAÇÃO
Cobertura ET
Cobertura CR
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 5 10 15 20 25 30
Tempo (anos)
PC
ET/
PC
R(m
m/m
m)
COMPARAÇÃO
eficientemaiséETcoberturaa1quemenorforseP
P
CR
CET
0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.0
0 300 600 900 1200 1500 1800
Espessura da Cobertura ET (mm)
Pe
rco
laç
ão
(%
)
ESTUDO PARAMÉTRICO
0.0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
0 300 600 900 1200 1500 1800
Profundidade das Raízes (mm)
Pe
rco
laç
ão
(%
)
ESTUDO PARAMÉTRICO
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2
1.0E-08 1.0E-07 1.0E-06 1.0E-05
Condutividade Hidráulica Saturada (m/s)
Per
cola
ção
(%
)
ESTUDO PARAMÉTRICO
010203040506070
0 500 1000 1500 2000 2500
Irrigação (mm/ano)
Per
cola
ção
(%
)
020406080
100120140160180
Jan Fev Mar Abr Maio Jun Jul Ag Set Out Nov Dez
Irrig
ação
(mm
)
EvTransp, 296.41
Arm Água, -0.76
EscSup, 45.62
Infiltr, 22.97
EFEITO DA IRRIGAÇÃO (PRECIPITAÇÃO)
1000 mm/ano
“Water balance measurements and computer simulations of landfill covers”Dwyer, S. F., Ph.D. Thesis, University of New Mexico, USA, 2003.
RCRA Subtitle D Cover (Landfill 1)
RCRA Subtitle C Cover (Landfill 2)
Anisotropic Barrier (Landfill 5)
ET Capillary Barrier (Landfill 4)
GCL Cover (Landfill 3)
ET Monolythic Barrier (Landfill 6)
O experimento foi de maio/1997 a junho de 2002
Usando a infiltração (percolação) para avaliar a performance as
coberturas alternativas funcionaram muito bem.
A cobertura Subtítulo C foi a melhor, porém é a mais cara e difícil de
ser construída.
A cobertura Subtítulo D foi a pior, seguida da com GCL.
Tipo da Cobertura Percolação(mm/ano)
Subtítulo D 1.39
GCL 0.48
Subtítulo C 0.04
Barreira Capilar 0.16
Barreira Anisotrópica 0.04
Barreira ET 0.05
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